新型高精度数控恒流源的设计

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1、第3l卷第5期闽江学院学报Vo1．31No．52010年9月JOURNALOFMINJIANGUNIVERSIrYSep．2010新型高精度数控恒流源的设计薛小铃(闽江学院物理学与电子信息工程系，福建福州350108)摘要：针对传统数控恒流源恒流校正方法复杂、调整时间较长等缺点，利用PWM技术设计了一种新型的高精度数控恒流源．该恒流源以soC单片机C8051F020为主控芯片，采用负反馈闭环控制的方法，由PWM信号实时调整输出设定的电流．测试结果表明，该恒流源在输出电流10mA一4A范围内，控制精度为1mA，电流输出值与设定值的相对误差小于0．1％，具有精度高、控制

2、简单、响应快、自适应能力强等特点．关键词：恒流源；C805lFD20；PWM；闭环控制中图分类号：TM910．2文献标识码：A文章编号：1009—7821(2010)05—0029—04Designandrealizationofanewhigh-precisiondigitalcontrolledconstantcurrentsourceXUEXiao—ling(DepartmentofpandElectronicInformationEngineering，MinjiangUniversity，Fuzhou，Fujian350108，China)Abstract

3、：BasedonthedrawbacksoftraditionaldigitalcontroHedconstantcurrentsourcesuchascompli．catedcalibrationmethodandlongeradjustmenttimeforconstantcurrent，anewhigh—precisiondigitalcon—trolledconstantcurrentSOUl~eisdesignedbyusingPWMtechnology．Theconstantcurentadoptstheneg—ativefeedbackclosedlo

4、opcontrolmethod，centeringonSoCMCUC8051F020，andthesetcurentisgen—cratedbythereal—timeadjustmentofthePWMsigna1．Thetestresultsshowthatthecurrentcontrolpreci—sionoftheconstantcurentsourceis1mAintherangeof10mA-4A，andtherelativeerorbetweentheoutputcurentandthesetcurentislessthan0．1％．theconst

5、antcurrentsourcehassuchcharacteristicsashigh—accuracy，easytocontrol，fastresponse，adaptiveability．Keywords：constantcurentsource；C8051F020；PWM；closedloopcontrol恒流源在大屏幕LED显示屏供电、蓄电池快速充电器、保险丝熔断测试、微电阻测量、科研等诸多领域具有广泛的应用．随着电源技术和嵌入式技术的发展，数控恒流源的设计变得更加容易．目前，市售数控恒流源产品多以硬件线性负反馈式控制、软件非线性校正的方法输出恒流，控制方

6、法简单，但是校正程序复杂，恒流所需的动态调整时间较长．特别地，此类恒流源效率不高uJ，输出电流的范围和精度易受负载扰动或热效应、器件温漂、电网电压波动等因素的影响．本文以高性价比的SoC单片机C8051F020为控制核心，利用PWM技术，设计并实现了一种新型的高精度数控恒流源．该恒流源输出电流的范围为10mA一4A，控制精度为1mA，显示值与实测值绝对误差的绝对值小于1mA．1数控恒流源的组成及工作原理该数控恒流源主要包含3个模块：数控与数采模块、恒流源模块、键盘与显示模块，其组成框图如图1所示．数控与数采模块负责恒流源电流信号的采集、处理和控制，由于系统采用高性能

7、、多模拟和数字外设集成的单片机C8051F020作为主控芯片，因此该模块构成非常简单；恒流源模块是恒流输出的执行机构；键盘与显收稿日期：2010—05—19作者简介：薛小铃(1978一)，男，福建平潭人，闽江学院物理学与电子信息工程系讲师．闽江学院学报第3l卷示模块负责进行预置、显示电流值等人机交互工作．键盘预置的电流值通过C8051F020换算成相应的数字量，由DAC转换成对应的模拟量后输入比较器的同相输入端，并作为恒流输出的基准电压．之后，PWM器送出周期不变而占空比可变的PWM信号控制恒流源模块输出电流信号，取样电阻上产生取样电压信号．取样信号经过低通滤波