几种简单的恒流源电路.doc

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1、几种简单的恒流源电路恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示：     电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R（Vref＝1.25）,Iadj的输出电流是微安级的所以相对于Io可以忽略不计，由此可见其恒流效果较好。 3.由PQ30RV31组成的恒流电路如图3所示，I＝Vr

2、ef/R(Vref＝1.25),他的恒流会更好，另外他是低压差稳压IC。摘要：本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心，实现数控直流电流源功能的方案。设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制，实现了10mA～2000mA范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于0.2mA，具有较高的精度与稳定性。人机接口采用4×4键盘及LCD液晶显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。关键字：数控电流源 S

3、PCE061A  模数转换  数模转换  采样电阻一、方案论证　　根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。　　方案一：采用开关电源的恒流源　　采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。当电源电压降低或负载电阻Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳

4、定值，从而达到稳定负载电流Il的目的。图1.1  采用开关电源的恒流源　　优点：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。　　缺点：开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。　　方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源　　系统电路构成如图1.2所示。MC7805为三端固定式集成稳压器，调节，可以改变电流的大小，其输出电流为：，式中为MC7805的静态电流

5、，小于10mA。当较小即输出电流较大时，可以忽略，当负载电阻变化时，MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。图1.2  采用集成稳压器件的恒流源电路　　优点：该方案结构简单，可靠性高　　缺点：无法实现数控。　　方案三：单片机控制电流源　　该方案恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如图1.3所示。利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。图1.3  恒流源电路　　该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。通过键盘预置电流值，单片机输出相

6、应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。　　基于上述方案比较和题目的要求，采用了方案三。二、详细软硬件设计　　根据题目要求和上述论证，确定的系统框图如图2.1。图2.1  系统框图　　硬件连接图如图2.2，本系

7、统中SPCE061A的IOA8～15，IOB12～15为复用端口。图2.2  系统硬件连接图　　1、硬件设计　　（1）单片机控制电路　　本系统采用SPCE061A单片机作为控制核心。SPCE061A是16位单片机，指令周期短，工作速率快，功耗低，具有丰富的片上资源，集成了可编程音频处理电路，可以在线下载，易于调试。尤其是其语音播放功能对增加语音报警功能提供了很大的方便。　　（2）A/D，D/A接口设计　　根据题目要求，数控直流恒流源的精度为1mA，所以至少需要11位的A/D转换器和D/A转换器。　　A/D转换采用BB公

8、司的ADS7816构成的转换电路，如图2.3。ADS7816是12位串行模/数转换器，采样频率高达200kHz，转换所需时间短，转换精度高。ADS7816转换器将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。同时，A/D采样回