高精度恒流源设计
浅谈高精度可调恒流源的设计
恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。
在浙江虎王公司开发的“线缆自动化检测设备”系统中，恒流源是重要的组成部分。
只有开发出精度高、输出功率大、可调范围广的高精度恒流源，“线缆自动化检测设备”才能满足“精准、快速、智能地检测各类线缆”的技术要求。
因此，本文着重探讨该系统中高精度可调恒流源的设计问题。
一、系统设计高精度可调恒流源主要由两部分组成：一是电流源主电路，二是控制电路。
其中主控电路主要由两块场效应管产生输出所需的大电流，控制电路主要由ＰＷＭ控制芯片ＳＧ３５２５及运放构成闭环负反馈。
系统结构图如图１所示。
图1恒流源主电路由整流滤波、ＭＯＳ管驱动、电流输出等三部分电路模块组成。
其中ＭＯＳ管驱动电路如图２所示，图中开关管Ｑ１、Ｑ４是电压驱动全控型ＭＯＳＦＥＴ，具有输入阻抗高、驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。
半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Ｑ１、Ｑ４组成，另一个桥臂由电容Ｃ６、Ｃ９组成。
通过调节开关管的占空比，就能改变变压器二次侧整流输出平均电压Ｖｏ，经全波变换和电感去噪后，对外输出电流。
图2场效应管选择２ＳＫ２６４８型芯片，它的最大漏极电流９ Ａ，最大功耗１５０Ｗ。
由于流过场效应管的电流较大，场效应管的发热比较严重，为保证恒流源的可靠工作，可以给场效应管加装合适大小的散热片。
恒流源控制电路由信号采样、比较放大、ＰＷＭ控制、推挽等电路模块组成，是稳定恒流输出、提高调节精度的关键所在，控制环节的好坏直接影响电路的整体性能。
如图３所示，本设计采用以ＳＧ３５２５芯片为核心的恒频脉宽调制控制方式。
ＳＧ３５２５芯片的脚５和脚７间串联一个电阻Ｒｄ，可以在较大范围内调节死区时间。
ＳＧ３５２５的振荡频率可表示为：式中ＣＴ，ＲＴ分别是与脚５、脚６相连的振荡器的电容和电阻，Ｒｄ是与脚７相连的放电端电阻值。
取值分别为浅谈高精度可调恒流源的设计文/高建强 李 博1(0.73)sT T dfC R R=+ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ812011 3ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2011 382２２００ｐ、１０ｋ、１５０，即频率为６１ｋｈｚ。
由TL431组成的高精度的恒流源
恒流方案大全恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。
恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。
最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。
实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。
最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。
这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。
缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。
同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。
因此不适合精密的恒流需求。
为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。
典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。
电流计算公式为：I = Vin/R1这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。
只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。
有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。
如图(3)所示：电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。
TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:)TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》电流计算公式为：I = 2.5/R1事实上，所有的三端稳压，都是很不错的电压源，而且三端稳压的精度已经很高，需要的维持电流也很小。
高精度数控恒流源
摘要本文介绍了一种开环智能数控直流电流源的设计原理和实施方案，该方案采用D/A（MAX531）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AT89S52单片机作为主控部件，将预置电流值数据送入D/A转换器（MAX531），经硬件电路变换为恒定的直流输出，同时采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密采样电阻。
采用性能优于普通晶体管的场效应管作为恒流源的主要部件，大功率晶体管作为扩流电路的主要器件，结合三端稳压管和多层滤波使得整个系统性能提升了一个层次，从而实现了高精度恒流源的目的。
系统还对输出电压进行实时采样，通过A/D转换器采样回单片机与用户给定的限压值进行比较，从而监控了输出电压。
同时通过键盘的控制,实现了输出电流值和限压值可预置，可步进调整、输出的电流信号和电压信号可直接数字显示的功能，并具有输出电压实时监控限压报警并自动降低输出电流等功能。
与以往的直流恒流源相比，此次所设计的恒流源具有精度高、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：恒流源 AT89S52单片机 MAX531 MAX187AbstractThis paper introduces a smart NC open-loop DC current source design principle and the implementation of the programme, using the D / A (MAX531) converters, op amp, and other devices to control FET on-state principle, the output reached constant current purposes. AT89S52 the entire system uses a single-chip microcomputer control components, preferences current value data will be sent to the D / A converters (MAX531), the hardware circuit for the constant transformation of DC output, but not using the basic temperature drift Concord Manganin resistor Silk as a sophisticated sampling resistor. Performance is better than the ordinary use of the FET transistor as a constant current source of major components, high-power transistors as expanding the main circuit device, the combination of three-terminal regulators and the multi-filter makes the whole system a performance boost levels to achieve a high-precision constant current source purposes. Output voltage of the system to conduct real-time sampling, through the A / D converters with sampling to MCU users to set limit values to compare pressure to control the output voltage. At the same time, the keyboard control and realized the value of output current and voltage-limiting values can be preset, stepping adjustment, the current signal and the output voltage signal can be directly figures show that the function, and real-time monitoring of the output voltage, such as over-voltage alarm function. In the past compared to DC current source, the design of a high-precision constant current source, simple structure and work stability, and easy to operate, low cost, with a payload capacity, and other advantages.Key words: Current source AT89S52MCU MAX531 MAX187目录摘要 (I)前言 (1)第一章系统结构及功能介绍 (2)1.1系统工作原理概述 (2)1.2系统的特点和使用 (2)1.2.1 系统的特点 (2)1.2.2 系统的使用说明 (3)第二章设计方案 (4)2.1方案比较 (4)2.1.1整体方案 (4)2.1.1.1 方案一 (4)2.1.1.2 方案二 (5)2.1.1.3 方案三 (5)2.1.2恒流源方案 (6)2.1.2.1 方案一 (6)2.1.2.2 方案二 (6)2.1.2.3 方案三 (7)2.2最终选用方案 (7)第三章硬件系统设计 (8)3.1系统硬件基本组成 (8)3.2各模块单元电路设计 (8)3.2.1 电源电路 (8)3.2.2 扩流电路 (9)3.2.2.1 电路的优点. (9)3.2.2.2 电路工作原理 (10)3.2.3 恒流电路 (10)3.2.4 采样电路 (11)3.3系统主要芯片介绍 (12)3.3.1 AT89S52单片机 (12)3.3.2 MAX531 (12)3.3.3 MAX187 (13)3.3.4 AT24C16 (14)第四章软件设计 (18)4.1概述 (18)4.2主程序结构 (18)4.3各模块子程序设计原理 (20)4.3.1 MAX531工作原理 (20)4.3.2 MAX187工作原理 (20)4.3.2 键盘扫描原理 (21)4.3.3 LCD 12864显示 (22)第五章系统调试 (23)5.1硬件设计要点 (23)5.1.1 共地问题 (23)5.1.2 采样电阻选择 (23)5.1.3 D/A及A/D电路处理 (24)第六章数据测试及分析 (25)6.1输出电流测试 (25)6.2步进电流测试 (26)6.3 工作时间测试 (27)6.4 负载阻值变化测试 (28)6.5 输出电压值测试 (29)第七章结束语 (31)参考文献 (32)附录 (33)一、系统电路原理图： (33)图1.1 系统电源原理图 (33)图1.2 系统恒流源电路原理图 (33)图1.3 系统单片机最小系统原理图 (34)图1.4 系统D/A、A/D原理图 (34)图1.5 系统显示电路及存储电路 (35)二、系统部分程序设计 (35)2．1 MAX531子程序 (35)2．2 MAX187子程序 (36)2．3 键盘扫描子程序 (37)2．4 AT24C16子程序 (38)2．5 LCD12864子程序 (42)致谢 (44)前言随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
基于温度补偿的高温度高精度稳定性恒流源设计
在模拟电路中通常包含基准源，基准源在许多系统电路里都是关键部件，其电气特性可以直接影响到整个系统的电气特性。
在电路设计中，工程师们通常都需要一些温度稳定性好、输出电流大、精度高的恒流源。
这些特性的恒流源，往往对电路中电阻的精度要求和温度系数的要求很高，这对一次集成技术来说是一个难题。
而采用混合集成薄膜工艺生产的电阻能很好地达到电路系统的要求，使用混合集成工艺技术对扩流效果也有很好的帮助。
本文就是采用混合集成技术，设计了一款具有高温度稳定性和高精度的恒流源。
1 工作原理恒流源是由电压基准、比较放大、控制调整和采样等部分组成的直流负反馈自动调节系统。
恒流源的设计方法有多种，常用的串联调整型恒流电源原理框图如图1所示。
主要包括调整管、采样电阻、基准电压、误差放大器和辅助电源等环节。
通过采样电阻将输出电流转换成电压，然后与基准电压进行比较，比较放大后的信号推动调整管对输出电流进行调整，最后达到输出电流恒定。
2 电路设计2.1 电压-电流转换设计电压-电流转换是恒流源的核心。
最基本的恒流源电路如图2所示。
图2中工作电源电压作为电压输入信号，运放担任比较放大的作用，Q1控制调整输出电流Io。
Vr ef为基准电压，它可以是任何一种电压参考源，R0为采样电阻；Vr ef耐为基准电压；Vr为运放反相端电压；Vo为运放输出电压。
根据运放的基本原理，有：上式表明：输出电流由基准电压Eg和采样电阻Rs决定。
当输出电流Io有任何的波动时，Vr=VCC-IoRS就会有相应的变化，△V=Vr-Vr ef经过运放调整三极管的输出电流并使之恒定。
由此可知，要想获得一个稳定的输出电流Io，必须要提供一个高精度的基准电压和高精度采样电阻。
又由于运放在调整控制过程中的作用，运放的增益直接影响输出电流的精度，高增益和低漂移的运放是必要的选择。
存在的问题：由于采样电阻与负载串连，流过的电流通常比较大，因此局部温度也会随之上升，导致元器件温度上升，恒流源的温度稳定性变坏。
基于FPGA的高精度恒流源系统设计
基于FPGA的高精度恒流源系统设计目录一、内容综述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 论文研究目的及内容 (5)二、FPGA技术概述 (6)1. FPGA基本概念及特点 (7)2. FPGA的发展历程 (8)3. FPGA的主要应用领域 (9)三、恒流源系统基本原理与设计要求 (11)1. 恒流源系统基本原理 (12)2. 恒流源系统的设计要求 (13)3. 恒流源系统的性能指标 (14)四、基于FPGA的高精度恒流源系统设计方案 (15)1. 系统架构设计 (16)2. 主要功能模块设计 (18)3. 系统工作流程设计 (18)五、关键技术研究与实现 (19)1. 高精度电流采样与转换技术 (21)2. 高性能PWM波形生成技术 (22)3. 基于FPGA的电流闭环控制技术 (23)六、系统硬件设计与实现 (24)1. 电源模块设计 (26)2. 电流采样与处理模块设计 (27)3. FPGA配置与实现 (28)七、系统软件设计与实现 (30)1. 软件架构设计 (31)2. 程序流程设计 (33)3. 关键算法实现与优化 (34)八、系统测试与性能评估 (36)1. 测试环境与平台搭建 (37)2. 系统测试方法与步骤 (38)一、内容综述本文档主要介绍了基于FPGA的高精度恒流源系统的设计。
恒流源系统在众多领域中有着广泛的应用，如精密测量、电子仪器、医疗设备和通信系统等。
随着科技的不断发展，对恒流源系统的精度和稳定性要求也越来越高。
研究并设计一种基于FPGA的高精度恒流源系统具有重要的实际意义。
该系统设计的主要目标是实现高精度、高稳定性的恒流输出，同时具备良好的响应速度和负载调整能力。
系统设计的核心部分是基于FPGA（现场可编程门阵列）的控制电路，通过优化算法和控制策略，实现对恒流源输出电流的精确控制。
输入电源及稳压模块：为系统提供稳定的输入电压，保证系统的稳定运行。
一种高精度恒流源的设计与分析
+
I BRs V r ef
+
Rs Zc
表 3 列出了 IC2 各项参数的典型值的极限值, 相应地, E各项的典型值和极限值列于表 4。
Table . 3 Parameters of IC2
paramet er V os
dV os dt
I os
dI os dt
IB
dIB dt
Zd
A
X
Zc
unit s
由式( 1) , 输出电流温度系数
dI L dt
=
5I L 5V r ef
dV ref dt
+
5I L 5V os
dV os dt
+
5I L 5Rs
dR s dt
+
5I L dI os 5I os d t
90
光学 精密工程
4卷
Table. 2 Simulation results of circuit perf ormance versus compensation parameters
cho sen zero frequency ( kHz) 10 15 20 30 40 50 60 70 80
T 1和 T 2、T 3和 T 4均要求特性匹配, 选用 R CA 的集成晶体管阵列 CA 3183, CA 3183内含五 个 N P N 管, 对管匹配0. 5 mV 和0. 8 LA 。R 4、R 5用于改善温度特性, Z1、Z2为反向串接稳压管, 用作 T 1的输入保护, 输出取自同相端。
R8 、C3是回路的稳定性补偿网络。 T 5取自 CA 3183内, R9 用于改善 T 5 的工作点, T 6 取国产高频大功率管3D A 122, 集电极最大 电流700 mA , 额定功耗5 W 。 采样电阻与基准电压同等重要, 选0. 1% 高精度电阻, 温度稳定性5 ppm/ ℃。 各电阻取值见表1。D1 、D 2、D3 为硅开关管1N 4148, C1、C2 均为0. 1 LF, Z1、Z2 击穿电 压4. 3 V。
高精度恒流源设计电气况勇初稿
高精度恒流源设计电气况勇初稿高精度恒流源是一种能够稳定输出精确电流的电子设备，通常用于各种精密仪器的研制和测试。
本文将介绍如何设计一种高精度恒流源，以及其中所涉及的电气知识。
一、高精度恒流源的工作原理高精度恒流源的工作原理是通过控制一个稳定的电压源和一个恒流源的输出，来实现精确的电流输出。
具体来说，当电流变化时，控制电路将调整稳定电压源的电压输出，以保证恒流源输出的电流保持恒定。
在设计高精度恒流源时，需要考虑的主要要素包括电压源的稳定性、恒流源的稳定性、以及控制电路的准确性等因素。
二、电路设计要点1.稳定性要求在电路设计中，首先需要考虑的是稳定性问题。
为了保证高精度恒流源的可靠性和精度，需要使用高质量的元器件和材料，并确保电路的稳定性和可靠性。
为了避免噪声和干扰对精度的影响，需要使用低噪声电源和滤波器等技术手段。
此外，还需要选择可重复性好的元器件，以确保电路的长期稳定性。
2.调节精度要求在控制电路的设计中，需要确保调节精度足够高，以满足高精度恒流源的要求。
调节精度的要求包括电压控制器和恒流源。
电压控制器需要提供高精度的电压输出，以确保稳定的电流源输出。
恒流源需要提供高精度的电流输出，并且能够在负载变化时自动调节来维持恒定的输出电流。
3.电流测量和保护要求电流测量和保护是高精度恒流源设计中的重要问题。
必须采用高精度、高带宽的电流检测装置，以实时检测电流变化。
在设计中需要考虑到过载保护、短路保护、过温保护等问题，以保证高精度恒流源的安全性和稳定性。
三、案例介绍下面介绍一种高精度恒流源设计方案：1.电压源：使用高精度稳压器，如LT3080，提供2.5V稳定电压。
2.恒流源：使用低漂移运算放大器（如AD8210）和低漂移电阻（如Vishay的0.1%电阻），构成高精度恒流源。
调节电路可通过反馈回路，让电流源输出恒定的电流。
3.控制电路：采用高精度A/D变换器和微控制器，实现恒流源和电流检测的精确控制。
控制电路还需要实现过载保护、短路保护、过温保护等功能。
高精度宽范围恒流源设计
高精度宽范围恒流源设计吴茂成(苏州大学物理科学与技术学院,江苏苏州215006)摘要:设计了一种由基准电压源、集成运算放大器及复合管等组成的高精度恒流源电路,其输出电流范围为1 A~1A。
详细分析了该电路的工作原理,公式推导证明了设计的正确性,并对实际应用中元器件的选取进行了说明。
对所设计恒流源电路的性能进行了测试,测试结果表明:该电路精度高、稳定性好,输出电流精度相对误差的最大值为0.152%,输出电流稳定性误差的最大值为0.047%。
关键词:恒流源;高精度;运算放大器;反馈中图分类号:T M933 文献标识码:B文章编号:1001-1390-(2011)01-0064-03D esi gn of a H i gh-precision W i de-range Constant-current SourceWU M ao-cheng(Depart m ent o f Physics Sc i e nce and Techno logy,Soocho w Un i v ersity,Suzhou215006,Ji a ngsu,Ch i n a)A bstract:A w i d e-range high-precisi o n constant-current source i s presented,wh ic h is m a i n l y co m prised o f a vo lt age reference,so m e operational a mp lifiers and a darli n g ton transistor.The range of the circu itry s output curren t va l u e is fro m1 A to1A.The w orking pr i n ciple o f the designed constant-current circu itry is ana l y zed i n details and deduced m athe m atica lly,and the se lective ru les o f the practica l e le m ents are ill u m i n ated.The perfor m ance o f the designed con stant-current source is tested,and the resu lts i n dicate t h at the circu itry cou l d generate a high-prec ision steady cur ren.t The m ax i m al re lati v e error of precisi o n and m ax i m al error o f stab ility of the ou t p ut current are0.152%and0. 047%respecti v e l y.K ey words:constant-current source,h i g h-prec ision,operati o na l a m plifier,feedback0 引 言恒流源是指能够向负载提供恒定电流的电源,在金属薄膜电阻率测量、金属丝杨氏模量测量、磁阻效应、光电效应以及光电池特性测量等大学物理实验中应用广泛。
AD5542设计的高精度数控恒流源技
AD5542 设计的高精度数控恒流源技
本文给出了一种基于AD5542 设计的高精度数控恒流源电路，并已成功应用于陀螺和加速度计等测试中。
随着电子技术向各个领域的渗透，许多场合，尤其是高精度测控系统需要高精度、高稳定性的数控恒流源。
数控恒流源主要由D/A 来控制电流输出大小，恒流源的分辨率、精度、稳定性主要取决于D/A 芯片及其外围电路，因此要达到高精度、高稳定性的恒流源，必须在选器件上慎重考虑。
基本原理
该高精度数控恒流源的结构原理框图如图1 所示，它由总线端、数字隔离电路、D/A 转换电路、V/I 转换电路组成，D/A 采用16 位芯片AD5542，V/I 转换电路采用了高精度运放OP97 和三极管来实现。
图1 高精度数控恒流源的结构原理框图
硬件电路设计
1 D/A 转换电路
数字隔离电路采用专门的磁隔芯片，在此不作介绍。
AD5542 是ADI 公司的一款单通道、16 位、串行输入、电压输出数模转换器，采用5V 单电源供电。
采用多功能三线式接口，并且与SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP 接口标准兼容。
可提供16 位性能，无须进行任何调整。
DAC 输出不经过缓冲，。
高精度恒流源的设计与制作_米卫卫.pdf
电子测试Dec. 2012 2012 年12月第12 期ELECTRONIC TEST No.12高精度恒流源的设计与制作米卫卫，杨风，徐丽丽（中北大学信息与通信工程学院太原市030051）摘要：恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。
通过对恒流源的工作原理和设计方法进行研究，对现有的恒流源设计方案进行对比，设计出毫安级高精度可调恒流源。
电路由基准电压源、比较放大器、调整管、采样电阻等部分构成，具体的工作过程：通过采样电阻把输出电流转变成电压，反馈给比较放大器输入端，再与基准电压相比较，放大器把误差电压放大后去控制调整管的内阻对输出电流进行调整、维持输出电流恒定。
采用基本没有温度漂移的精密电阻作为采样电阻，功率达林顿管作为调整管，实现高精度的目的。
比较放大器的输入电压可调，从而实现恒流源的可调。
用高精度电流表对输出电流进行检测，实现对恒流源输出进行实时监测。
此次所设计的恒流源具有精度高、结构简单、工作稳定、操作方便、成本低廉等优点。
关键词：恒流源；高精度；可调中图分类号:TP277文献标识码: AHigh precision constant current sourcedesign and productionMi Weiwei，Yang Feng，Xu Lili（Northern University of China，College of Informational and Communicating Engineering，Taiyuan 030051）Abstract:Constant-current source in the metrology area in modern detection plays a very important role.Through the constant current source of working principle and design method of the existing study, constant current source design schemes are compared, design a precision adjustable constant-current source.Circuit voltage source, comparative by benchmark amp- lifier, adjust tubes, sampling resistor etc components, specific work process: the output by sampling resistance, electric flow into voltage feedback to the comparative amplifier input, compared with benchmark voltage again the voltage amplifier, amplifier to control the adjustment tube after adjustment for output current internal, maintain the output current constant. Using basic no temperature drift precision resistor as sampling resistance, power of linton tube as adjust tube, realize high precision purpose. Compare the amplifier's input voltage of adjustable, so as to realize the constant-current source is adjustable. Adopting high precision testing of output current ammeter is to realize constant-current source real-time monitoring output. The design has the constant-current source of high precision, simple structure, stable work, convenient operation, low cost, etc.Keywords:constant-current source；precision；adjustable652012.12Test Tools & Solution0 引言一定的个体差异。
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华中科技大学文华学院毕业设计（论文）高精度恒流源设计学生姓名：学号：学部（系）：专业年级：指导教师：职称或学位：高级工程师2010年5月21日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)前言 (2)1．概述 (2)1.1 直流稳压电源的发展方向 (2)1.2 国内发展现状 (3)1.3 系统研究方向 (4)2．设计原理 (5)2.1设计原理 (5)2.2系统框图 (7)3．主要器件及EDA设计软件的介绍 (8)3.1 AT89C51简介 (8)3.2 开关管IGBT的工作原理 (11)3.3 数码管显示原理 (11)3.4 EDA设计软件 (13)4．硬件电路与数据测试 (20)4.1 整流滤波、初步稳压 (20)4.2 AT89C51主控部分 (21)4.3 DC/DC变换部分 (21)4.4 稳压部分 (22)4.5显示电路 (23)4.6数据测试与分析 (24)5．软件设计 (25)5.1 软件流程图 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录一 (28)附录二 (29)高精度恒流源设计摘要目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。
本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制开关管的占空比来实现对输出电压的步进调节。
该系统整合了AC/DC整流和DC/DC直流变换技术，系统主体由两大部分组成：为器件提供工作电源的AC/DC整流部分；实现输出电压可调的DC/DC直流变换部分。
系统由整流滤波模块、单片机控制模块、数码管显示模块、闭环调节稳压模块组成，系统的另一亮点在于可以实时显示，这弥补了传统稳压电源的不足。
关键词：51单片机；稳压电源；连续步进可调；开关管的占空比；High Precision Constant Current SourceAbstractPresent power technology has gradually developed into more than one discipline mutual penetration of integrated technical disciplines, its modern communications, electronics, computer, industrial automation, electrical work, some high-tech defense and provide high quality, high efficiency, high reliability of power plays a key role.This paper introduces a microcomputer-based Intelligent Power Supply design, the core technology is controlled by single chip switch duty cycle to achieve the output voltage of the step adjustment. The system incorporates AC / DC rectifier and DC / DC DC Converter technology, the system main body consists of two parts: the device supplies power to the AC / DC rectifier; to achieve output voltage of DC / DC DC transformation part. System by the rectifier module, microprocessor control module, digital control module, closed loop regulation voltage regulator modules, Another bright spot is that the system can display real-time, which make up the deficiencies of the traditional regulated power supply.Key Words：MCU; Regulated Power Supply; Continuously adjustablestep; Switch duty cycle;前言本文着重于探讨和设计一种高精度的可控的稳定电源，本文从直流稳压电源的目前发展现状说起，直流稳压电源目前的发展趋势是其设计的数字化和智能化，并与计算机技术的高度融合。
本文在设计中采用了最基本的基于单片机的数控技术，基本实现了本设计所预定的要求，但于个人的水平所限，没有进一步的探讨与之相关的电源智能检测技术，在今后的设计中可以考虑引入相关的检测技术，使所设计出的电源的智能化程度更高。
文章最后对该恒流源的主要性能参数进行了测定，测试结果表明：该系统已基本达到预期的设计目标，具有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点，可以应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域。
1概述1.1直流稳压电源的发展方向1.1.1 智能化目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。
以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。
智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。
直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。
具体地说，智能化的直流稳压电源电源应当具有以下功能特点:①操作自动化。
系统的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。
②具有自检测功能，包括自动调零、自动故障检测与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。
系统能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。
③具有友好的人机对话能力。
智能化的直流稳压电源使用键盘代替传统直流稳压电源中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。
与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。
④网络管理能力。
随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，直流稳压电源通过RS232接口实现与上位PC机通信，从而使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态、各项技术参数;网络技术人员可通过网络定时开关电源，实现远程开关机等功能。
1.1.2 数字化在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。
在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。
但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。
1.1.3模块化电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。
模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。
大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。
极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。
1.1.4绿色化电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如IEC555, IEC917,IECI000等。
20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础[7]。
1.2国内发展现状在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期开始形成，到了90年代以来，电源产业进入快速发展时期。
一方面，电源产业规模的发展在加快;另一方面，在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下，我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业界涌现了一些技术难度较大，具有国际先进水平的产品，而且还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品;目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究。
但是我国电源产业与发达国家相比，存在着很大的差距和不足:在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年，尤其在实现直流稳压电源的智能化、网络化方面的研究不是很多。
目前国内在这两方面研究比较多的是成都电子科技大学和广州华南理工大学，主要是利用单片机和可编程系统器件(PSD)来控制开关直流稳压电源或数制化电压单元达到数控的目的，但和国外的比较起来，效果不是很理想，还有很大的差距。
国内厂家生产的直流稳压电源虽然也在向数字化方向发展，但多限于对输出显示实现数码显示，或实现多组数值预置。
总体说来，国内直流稳压电源技术在实现智能化等方面相对落后，面对激烈的国际竞争，是个严重的挑战。
1.3系统研究方向本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化以及模块化的特点。
智能化主要是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。
数字化主要是指系统输出电压通过7段数码管显示，并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。
模块化是指系统由各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。
2设计原理2.1设计原理2.1.1稳压电源基本原理直流稳压电源由电源变压器T、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图2.1所示。
电网供给的交流电压u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。