种高精度数控直流电流源的设计与实现.pdfVIP

一种高精度数控直流电流源的设计与实现 陈明杰 王向乔 蔡忠见 （重庆工商大学计算机与信息工程学院，重庆 400067 ） 摘 要： 采用自行设计制作的高精度电压源，利用单片机、D/A 转换器、运算放大器等器件来 控制场效应管导通状态的原理，达到了输出恒流的目的。整个系统采用 89C52 单片机作为 主控部件，实现了电流可预置、可步进调整、输出的电流信号可直接数字显示的功能。采用 硬件闭环、软件闭环、软件实时积分、实时滤波的方法，锁定输出电流，从而实现了高精度 恒流源的目的。软件对相应数据进行数据分段查值补偿采样电阻的温度变化，段间采用线性 插值补偿的方法，进一步提高了输出精度。该电流源具有精度高、结构简单、工作稳定、操 作方便、成本低廉、带负载能力强等优点。 关键词：电流源；电压源；单片机 中国分类号：TU284.77 文献标识码：A 1 设计指标要求 设计并制作数控直流电流源。输入交流 200～240V ，50Hz ；输出直流电压≤10V 。具体 技术指标要求如下： （1 ）输出电流范围：20mA～3000mA ；（2 ）可设置并显示输出电流给定值，要求输出 电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的 1 ％+10 mA；（3 ）具有“+”、“- ”步进调整功能， 步进为 10mA ；（4 ）改变负载电阻，输出电压在 10V 以内变化时，要求输出电流变化的绝 对值≤输出电流值的 1 ％+10 mA； （5 ）纹波电流≤2mA ；（6 ）具有“+”、“- ”步进调整 功能，步进为 1mA ；（7 ）测量并显示输出电流，可同时显示电流的给定值和实测值，测量 误差的绝对值≤测量值的 0.1 ％+3 个字。 2 设计方案 可变增益放大 稳压源 D/A LM358 键盘 TLV5618 CAT5113 键盘 压控 显示 恒流源 器接 89C52 基准电压 口 显示 可变增益放大 负载 A/ D LM358 ADS7816 CAT5113 采样电阻 图1 系统模块图 如图 1 所示，该系统由数控部分、供电部分和稳压输出三部分组成，采用了 8 位单片机 89C52，双 12 位电压输出 D/A 转换器 TLV5618A，12 位高速采样 A/D 转换器 ADS7816 和具有 高增益的运算放大器 LM358 及数字电位器 CAT5113 等器件，提高了输出电流的精度[1]。 以单片机为核心构建控制器，通过键盘对电流值进行预置，单片机输出相应的数字信号， 经过 D/A 转换、信号放大、电平转换、压控恒流源，输出电流信号。实际输出的电流由精密 电阻采样变成电压信号，经过高输入阻抗差动放大器、A/D转换，将信号反馈到单片机，将 第 1 页 输出反馈信号