一种高精度电流源的设计

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1、船电技术l应用研究一种高精度电流源的设计曾祥幼蒋炜陈方亮黎波(中国船舶重工集团公司712研究所，武汉430064)摘要：介绍一种高精度，可预置的数字显示直流电流源的软件、硬件设计方法。该系统是基于C8051F040单片机开发的。文中给出了硬件电路和软件流程。系统具有性能可靠、结构简单、精度高等优点。关键词：C8051F040单片机电流源硬件电路软件流程中图分类号：TN866文献标示码：A文章编号：1003—4862(2010)02—004203DesignofHigh—precisionCurrentSourceZengXian

2、gyou，JiangWei，ChenFangliang，LiBo(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Asystemofthecurrentsourcecontrolledbydigitalcodeisdescribed，inwhichamicrocontrolunitC8051F040isusedasacontroller，andhardwarearchitectureandsoftwaredesignareprovi

3、ded．Thesystemhasreliableperformance，simplestructureandhigh-precision．Keywords：C8051F040MCU；currentsource；hardwarearchitecture；softwaredesign1引言并能够通过LcD显示。系统方框图如图1所示。恒流源是模拟电路中的重要组成部分，它可以用作驱动、控制或偏置电路。传统恒流源电路f蓑车卜lL卜匿是通过调整偏置电阻大小来改变恒流源特性的，l输入1—L塑I军l虽然手动可以改变偏置电阻的大小，但这种方式—L

4、—亚Hf在一些要求非线性、高精度、快速反应的场合难以实现精确控制，而且不能在功耗和性能之间取得平衡。此外，传统恒流源容易受到温度、电源电压等因素的影响，导致精度不高，线性度不好。本文介绍的是用C8051F040控制的恒流源，它具有外部电路简单、性能可靠等优点，可以实现自动调整，并在高精度方面有广阔的应用前景。2系统结构系统主要由C8051F040单片机、键盘与显示电路、A／D及D／A信号调理电路、压控恒流源等几个模块单元组成。输入为50Hz交流200~240V，实现输出为0～10A可调，高精度的恒定直流电，收稿日期：2009．0

5、8。02作者简介：曾祥幼(1985一)，男，在读硕士研究生。研究方向：电力电子与电力传动。42船电技术l应用研究电压，经AD采样后给单片机处理，并在显示电路的开通程度，以调节输出电流近似等于输入给定中显示。输入电流经D／A转换后作为电路输入给值。若>则输出正值，经PI调节器后，定。Q的基极电流增大，使得Q开通加大，从而驱动2．3恒流源MOS管Q2开通加大，导致输出电流增大；若压控恒流源是系统的重要组成部分【2】。它是>则1输出负值，经PI调节器后，Q1的基用电压来控制电流的变化，电路原理图如图2所极电流减小，使得Q1开通减小，从

6、而驱动MOS管刁oQ2开通减小，导致输出电流减小。这种闭环调节采用高精度运放OP07，它的输入信号有1个，速度快，实现了电路中电流的恒定不变。为单片机片内数模转换器DAC的输出电压。给在选元器件方面，Q2选用大功率MOS管定值与反馈电压运放U1进行比较，输出IFR540N，且使用散热片，保证其工作在线性区误差△后，误差△经PI调节器调节后控制三时，实际输出的恒定电流仅仅由D／A输出的电压极管Q1基极电流，从而控制了Qt的开通程度，再决定L3J。采样电阻R5选用Rs公司的通过Q1来调节MOS管Q2的栅极电压，从而调节Q2MSR．5

7、W．025R的精密电阻。图2恒流源电路原理图3软件设计系统软件按模块化的方式，采用C语言编写。头文件包含、定义变量、清零初始化系统软件主要完成输入给定、电流调整、软件保+通过RS485上传数据给~D／DA初始化、串口上位机(连接回复、护等功能。包括主程序、校准子程序和显示、PID_刀始化、定时器初始主参数回复数据回复也、I／0口初始化、事件回复、命令回调节、LCD通信显示等其他子程序⋯。复、设置现场数据)f在系统加电后，主程序首先完成系统初始化，人t包括A／D、D／A、RS232串口、中断、定时／计数器_◇等工作状态的设定，给系

8、统变量赋初值，显示上●调用确键定盘输扫入描值程序墨堂l次设定值等。然后扫描键盘值，执行相应的功能子程序，输入恒流源电流。当启动键按下后，根L---'_--一据设定值参数计算对应输出的数字量，通过D／A＼／，RS232串口写入采样数给到电路输入端口中，再每隔1秒A