自动化课程设计报告小功率电流源的设计.docVIP

课程设计报告 题 目： 小功率电流源的设计 学生姓名： 孙乐亚 学生学号： 0908020131 系 别： 自动化 专 业： 自动化 届 别： 2009 指导教师： 朱玉琴 电气信息工程学院制 2012年5月 小功率电流源的设计 学生：孙乐亚 指导教师：朱玉琴 电气信息工程学院自动化系 引言 电子产品已普及到生活与工作的各个方面，其性能价格比愈来愈高。所谓“人马未到，粮草先行”，作为供电的电源电路在整机中是相当重要的。它的性能良好与否直接影响到整个电子产品的稳定性、可靠性和精度。随着电子技术的飞速发展，电源技术也得到了很大的发展，它从过去不太复杂的电子电路变为今日的具有较强功能的功能模块。电压稳定的方式，也由传统的线性稳压发展到今天的非线性式稳压，电源电路就由简单变得复杂。电源技术正从过去依附于其他电子设备的状态，逐渐演变成为一个独立学科分支。 直流电流源作为稳定电源的分支，在工程技术和测量领域中有着重要的实用价值，其涉及的应用由稳定电磁场、校正电流表等扩展至激光、超导、现代通信和传感技术等领域。基于模拟电路的电流源虽然可以实现高精度、宽电流范围输出，但其结构复杂, 调整困难，指示不直观。随着单片机技术的发展，数字控制电流源开始出现，其以控制灵活、调节方便等特点展示了良好的应用前景。 一般的恒流电流源往往是电流值固定，或是有限数值档的电流值输出，不便于通用。小功率电流源则通过单片机作为核心控制器，通过键盘设置所需的电流值，使用方便灵活。 1课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 设计并制作小功率电流源。其原理示意图如下所示。 1.2 课程设计的要求 （1）输出电流范围：0mA～250mA； （2）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； （3）自制电源。 1.3 课程设计的研究基础 以AT89C51单片机为核心控制电路，利用8位D/A模块产生稳定的控制电压。输出电流范围为0~250mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进分别为为1mA和10mA，纹波电流小，LCD显示电流值，同时电流表也显示此时的电流值，对它们进行对比，便于操作和进行误差分析。 2 小功率数控电流源系统方案制定 2.1 方案提出 方案一： 此方案中，利用高精度D/A转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过V/I转换电路得到电流，从而达到目的。该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小 。 方案二： 此方案采用的原理是保持电压恒定而改变电阻阻值的方法来达到改变电流的目的，由于采用的是可编程的数字电位器，因此也可以通过单片机的控制来实现数控。由于改变的是电阻，所以就需要一个精准的外加电压源，但由于数字电阻的电阻变化呈非线性，因此在编程方面的要求就比较高了，再加上功率的损耗和电阻精度的问题，所以利用可编程的数字电位器并不是一个理想的选择，在思路渐渐清晰以后，我们排除了这种方案。 2.2 方案比较 方案一 ：难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小 。 方案二 ：由于改变的是电阻，所以就需要一个精准的外加电压源，但由于数字电阻的电阻变化呈非线性，因此在编程方面的要求就比较高了，再加上功率的损耗和电阻精度的问题，所以利用可编程的数字电位器并不是一个理想的选择。 2.3 方案论证 方案一中，利用高精度D/A转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过V/I转换电路得到电流，从而达到数控的目的。 方案二采用的原理是保持电压恒定而改变电阻阻值的方法来达到改变电流的目的，由于采用的是可编程的数字电位器，因此也可以通过单片机的控制来实现数控。 2.4 方案选择 综上所述，我们最终采用了方案一来设计题目要求的小功率电流源。 3 小功率电流源系统方案设计 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 经初步分析设计要求，得出总体电路由以下几部分组成：电源模块，控制模块（包括DA转换）恒流源模块，键盘模块，显示模块。 控制模块电路设计 最小系统电路设计 通过键盘模块输入给定的电流值或是步进调整信号传送给单片机，单片机在接受