程控高效可调恒流源

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可调恒流源设计

可调恒流源设计设计要求；设计一可调恒流源电路，输出电流范围2mA～20mA,最小刻度0.5mA,波动小于0.1 mA可调恒流源设计摘要本系统以直流电流源为核心，MC34063为主控制器，通过电位器来设置直流电源的输出电流，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。

本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0804）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。

单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。

关键字:MC34063，恒流源，单片机，A/DAdjustable constant current source designAbstractIn this system the DC source is center and MC34063 is main controller, output current of DC power can be set by a potentiometer which step level reaches 1mA, while the real output current and the set value can be displayed by LED. In the system, the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD0804), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed..Key wards:MC34063, constant current source, single chip microcomputer, A/D目录1 引言 (3)1.1研究目的和意义 (3)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展现状 (4)1.2.2国内发展现状 (4)1.3 本文欲采取的研究方法 (5)2 设计方案 (6)2.1 总体方案 (6)2.2 MC34063恒流源系统 (7)2.3.2单片机晶振部分 (10)2.3.3 单片机复位部分 (11)2.3.4 数码管显示部分 (12)2.3.5 电流采样处理部分 (13)2.4 整体电路 (14)2.5 系统PCB图 (14)3 硬件介绍 (15)3.1 MC34063恒流源系统 (15)3.1.1 MC34063介绍 (16)3.2.1 单片机STC10F08XE (18)3.2.3 显示部分 (23)4 软件设计 (23)4.1 单片机选择 (23)4.2 编程软件介绍 (23)4.3 系统软件流程 (24)4.4 单片机程序 (25)5 实物说明及实验部分 (30)5.1 实物说明 (30)5.2 误差计算 (31)5.3 实验部分 (31)5.3.1 第一组实验 (31)5.3.2 第二组实验 (35)总结 (38)参考文献 (39)致谢 (1)1 引言恒流源又叫电流源、稳流源，理想的恒流源具有以下特点：不因负载(输出电压)变化而改变；不因环境温度变化而改变；内阻为无限大。

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。

多路输出程控恒流源设计

ｗａｓｄｆｒｉｔｌｇｎｏｔｏｙｔｍ．Ｔｅｈｒｗａｅｓｒｃｕｅａｄｔｅｐｉｃｐｅｗｅｅｅｐｔｔｄ，ｔｅｓｆａｅｏｕｒｎｓｕｅｏｎｅｌｅｔｃｎｒｌｓｓｅｉｈａｄｒｔｕｔｒｎｈｒｉｌｒｘａｉｅｎａｈｏｔｒｆｃｒｅｔｗｓｕｃｎｘｅｉｎａｅｕｓｗｅｅｄｓｒｅ．ｈｙｔｍｓｓｃｅｓｕｌｅｅｏｅ．ｈｘｅｉｎｅｕｔｓｏｓｔａｏｒｅａｄｅｐｒｍｅｔｌｒｓｈｒｅｃｉｄＴｅｓｓｂｅｗａｕｃｓｆｌｄｖｌｐｄＴｅｅｐｒｙｍｅｔｒｓｌｈｗｈｔ
ｔｅｓｓｅＷＯｋｅ１ｎｕｅｔｔｐｖｌｅｒａｈｓｈＡａｄｃｎｒｌｃｕａ．％．ｈｙｔｍｒｓｗｌａｄｃｒｎｅａｕｅｃｅｎｎｏｔｃｒ（ｉ０１ｓｏａｖｓ
ｍｕｔ－ｈａｎｅｇｔｌｏｒｌｅｕｒｅＯｒｅｗａｎａｙｅｌｉｃｎｌｄｉｉａｃｎｔｏｌｄｃｌｎｔＳＵｅｓａｌｚｄ，１ｈｉｍｉｒ —ｏｒｌｅｉｐｏｃｄｂｎｆｎｉｎｃｒｒｔｏ ’ ｔｃｏｃｎｔｏｌｒｕｎｔｒｄｕｅｙＩｅｏｏｐｏａｉｎ６一
原理和硬件结构，出了恒流源系统的软件设计和实验结果。实验结果表明，系统电流步进值为１ｍＡ．制精度达给该控到０１．．％系统工作稳定、关键词：恒流源；单片机；Ｂｃｕｋ电路；脉冲宽度调制

多路输出程控恒流源设计

多路输出程控恒流源设计来源：电子设计工程作者：张薿文吴云峰胥嫏岳松刘霞恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源。

现代电子技术的广泛应用，促进了对恒流源的需求。

在LED照明应用中，LED对电流的敏感度高，因此，性能良好的恒流源可以极大地提高LED的使用寿命，本文主要介绍了一种多路输出程控恒流源系统的设计和实现。

该恒流源每一路输出电流在O～3．5 A可选，可满足多种使用需求。

1 程控恒流源电路设计该系统采用3路恒流源并联输出结构，每路电流输出大小可以独立控制，并由自己独立反馈控制回路，能自行稳定其输出电流。

电流输出形式多样，可以3路同时工作，每路输出电流大小保持独立；在长时间工作时，也可以3路分时工作，以避免电路元件工作在长时间、大电流状态下疲劳性损坏。

此外，多路电流并联输出结构，可以在单路烧毁的情况下使用余下通道，从而不至于影响整个系统。

同时，采取每通道模拟部分单独成PCB板，可以适应通道扩展要求。

本文所提出的程控恒流源是以单片机为核心，通过与电压电流转换电路相结合的方法，实现电流可预置、可连续调节的功能，该系统主要包括两大部分：数控模块和直流电源模块。

本设计的系统结构框图如图1所示。

1．1 直流电源模块的设计该恒流源采用Buck电路，前端采用电源模块输入，电路简单，易于控制。

Buck电路是应用很广泛的降压电路，主电路由不受控整流管、电感、开关管和滤波电容组成。

其输入侧由开关管的通断实现对输入电压的斩波；输出侧由电感、电容组成二阶滤波网络，可以减小输出电压、电流纹波。

图2中，当开关管导通，整流管截止时，忽略开关管的导通压降，电感L两端的电位为VIN和输出电压VO，且近似保持不变，故电感电流线性增加，此时在电感中储存能量。

若电容C两端的电压比输出电压略低，则电源还需为电容充电，在电容中储存一定的能量。

此过程负载消耗的能量由电源提供。

一旦开关管变为截止，整流管导通，电感L中的磁场将改变其两端的电压极性，以保持其电流方向不变。

C8051FF330D单片机程控恒流源设计

C8051FF330D单片机程控恒流源设计设计概述：C8051FF330D单片机程控恒流源是一种通过单片机控制的电流源，用于对电路进行恒流驱动。

该设计采用C8051FF330D单片机作为控制主控芯片，通过主控芯片控制外部电路的电流输出。

设计中包括电流采样电路、恒流驱动电路和主控芯片控制电路。

一、电流采样电路设计电流采样电路用于采集被控电路的电流值，并将电流值转换为电压信号，供后续的主控芯片进行处理。

电流采样电路的设计要求采集准确度高、波动小。

一种常用的电流采样电路设计方案是使用电流互感器和运算放大器。

电流互感器将被控电路的电流传感变为电压变化，运算放大器将电压放大并转化为适合单片机ADC输入的电压范围。

二、恒流驱动电路设计恒流驱动电路用于将主控芯片输出的数字信号转换成恒定的电流驱动被控电路。

设计中，可以使用二极管和电阻串联的方式实现电流的恒定驱动。

通过改变电流采样电路采集到的电流值，主控芯片可以根据设计要求来调整电阻的电压，进而变化电流。

三、主控芯片控制电路设计主控芯片控制电路设计中，C8051FF330D单片机作为主控芯片，通过控制IO口来实现对恒流驱动电路的控制。

设计中，单片机需要采集电流值，并通过内部定时器，进行控制算法的运算，然后控制IO口输出相应的数字信号，以实现对恒流驱动电路的控制。

四、软件设计在主控芯片控制电路设计中，软件设计起到了至关重要的作用。

主要包括控制算法的设计、定时器的设置和IO口的控制。

控制算法的设计中，可以根据实际需求采用PID控制或者其他的控制算法，根据电流采集到的数值进行判断和调整。

定时器的设置主要涉及到控制算法的执行周期，根据实际需求进行设置。

IO口的控制主要用于触发恒流驱动电路的开关，根据控制算法的输出结果进行控制。

五、系统性能评估在设计完成后，需要对系统进行性能评估，包括电流采样电路的准确度、恒流驱动电路的稳定性和主控芯片控制电路的控制精度。

通过实际的电流输出和实际需求进行对比，评估系统的性能是否满足设计要求。

脉宽调制程控恒流源的设计

（．尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，龙江哈尔滨１０８；１哈黑５００
２沈阳化工学院数理系，宁沈阳１０４）、辽１１２
摘
要：介绍了程控恒流源电路的设计。该程控恒流源电路的原理是由单片机片内定时器输出的脉宽调
制信号产生可控的电压输出，并用该电压控制恒流源产生可控电流，通过单片机的键盘接口对输出电流进
行设定，从而实现输出电流的连续凋节与电流的动态测量，用该程控恒流源电路进行了气敏元件烧结、采
老化装备设计，保证了气敏元件的产品质量。关键词：脉宽调制；程控恒流源；Ｐ３单片机ＭＳ４０
ｃｎｒｌｂｅｖｌｇｈｃｓｇｎｒｔｄｂｃｏｏｕｅ ’ ｉｒｏｔｕｔｇｐｌｅｗｄｈｓｇａｓａｐｉｄｔｏｔｌｌｏｔｅｗｉｈｉｅｅａｅｙｍｉｒｃｍｐｔｒＳｔｏａａｍｅｕｐｔｎｕｓ — ｉｔｉｎｌｉｐｌｏｉｅｃｎｒｌｔｅｃｎｔｎ — ｕｅｔｓｕｃｏｐｏｕｅｃｎｒｌｂｅｃｒｅｔＣｒｎｕｐｔｉｓｔｂｃｏｏｕｅ ’ ｏｔｈｏｓｔｒｎｏｒｅｔｒｄｃｏｔｏｌｌｕｎ．ｕｅｔｏｔｕｓｅｙｍｉｒｃｍｐｔｒＳｏａｃａｉｔｒｃｅ．Ｃｕｅｔｏｔｕｉｒｇｌｔｄｏｔｕｕｌａｄｃｒｅｔｓｎｅｆｅｋｙａｒｎｕｐｔｓｅｕａｅｃｎｉｏｓｎｙｎｕｒｎｉｍｅｓｒｄｙａｃｌ．Ｔｉｒｇａａｕｅｄｎｍｉａｌｙｈｓｐｏｒｍ— ｃｎｒｌｄｃｎｔｎ — ｕｒｎｏｒｅｃｒｕｔｓｕｅｏｄｓｇｈａｅｓｒｉｔｒｇａｄａｉｇｅｕｐｎ，ｉｈｃｎｏｔｌｏｓａｔｃｒｅｔｕｃｉｉｉｓｄｔｅｉｎｔｅｇｓｓｎｏｎｅｉｎｇｎｑｉｍｅｔｗｈｃａｏｅｓｃｓｎ

用于应变仪的程控精密激励源设计

用于应变仪的程控精密激励源设计1 引言在工程实践中，应力变化的测量是一个十分重要又要求甚高的领域。

由于应变测量属于微弱信号测量，需要检测出几十微欧的变化，为减少非线性误差，所以常常采用差动电桥，恒流源或者恒压源的测量方案，其中恒压／恒流源的精密程度直接决定了应变测量的精密程度。

这就提出了对高精密度的恒压／恒流源要求。

2 应变测量原理及其要求应变片测量应变时是利用电阻丝的电阻率随丝的变形而变化的关系，把力学参数转化成与之成比列的电学参数。

应变片在工作过程中引起的是电阻的变化。

通过测量电桥的微小电阻变化转换成电压或电流的变化，再经过放大器放大，并根据某一比列常数关系，将其变换成试件的应变值面展示出来。

完成上述工作的仪器叫做应变仪。

其原理如图1所示。

应变片所感受的机械应变量一般为10-6-10-2，随之而产生的电阻变化率也大约在10-6～10-2数量级之间。

这样小的电阻变化一般的电阻测量仪表很难测出，所以必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转化成电压或电流的变化，才能用电子仪表纪录或显示出来。

测量电路至少满足下面两个要求：(1)测量电桥和其激励都应当有足够高的精度，并可根据测试的不同要求，可灵活控制激励大小。

(2)能将微量的电阻变化率转变成电压或电流的变化，并具有足够高的灵敏度。

本文详细探讨精密可程控恒压恒流源的发生、控制、驱动的设计。

3 激励源方案设计应变仪对桥源的精度要求很高，所以在电源的设计过程中一定要注意电源的精度能够达到要求。

电源除了要满足精度要求以外，为了满足不同的应用场合，应变仪还要求电源能提供电压源和电流源两中不同的电桥形式。

当仪器仪表输出的模拟信号需要传输较远距离时，一般采用电流信号而不是电压信号，因为电流信号抗干扰能力强，信号线电阻不会导致信号损失。

电流大小由负载大小决定，一般为0 mA～20 mA。

当智能仪器输出的模拟信号需要传输给多个仪器仪表时，一般采用直流电压信号而不是直流电流信号。

基于C8051F的程控恒流源的设计

【键词】恒流源；Ｃ０１；ＩＣ总线；掉电保护关８５Ｆ２【中图分类号】Ｔ３３Ｐ０【文献标识码】Ａ
【文章编号】１０ — １１２１）００６ — ２０８１５（００１ — １９０数码管或者６位独立的ＬＤ同时可以扫描管理多达６４Ｅ，４位按键。ＺＧ２０Ｌ７９Ｂ采用Ｉ。Ｃ总线与单片机相连，仅需两根信号线即可传递数据。采用专用芯片可以简化电路和程序，减轻了电路调试的负担。作为工业级芯片，也有较强的抗干扰能力。
（阳师范学院，河南信阳４４０）信６００
【摘要】以Ｃ８５Ｆ单片机为核心的可编程恒流源控制器的设计，采用Ｃ０１０１８５Ｆ内部的电流方式Ｄ／Ａ转换器和电流／电压转换电路输出Ｏ４的模拟量，用于控制恒流源输出电流按设定值变化。同时扩展有ＩＣ总线接口和键盘显示电路，方便进行＝Ｖ２系统功能的扩展。设计具有电流纹波小、控制精度高和运行稳定等特点。
设计中，了使电源稳定，ＶＣ和ＧＤ接入４￣４０Ｆ为在ＣＮ７７ｕ的电解电容，如图２所示。数码管在工作时要消耗较大电流，故取限流电阻典型值为２０由于数码管扫描和键盘扫描线７Ｑ。共用，因此需要二极管Ｄ防止按键干扰数码管显示。１２模拟量输出接口电路．Ｃ０３０８５Ｆ３Ｄ内部有一个１位电流方式ＤＡ转换器ＩＡ，１Ｏ／ＤＯ其最大输出电流可以有三种不同的设置：０５Ａｍ．ｍ、ｌＡ和２Ａｍ。ＩＡＤＯ有灵活的输出更新机制，允许无缝满度变化，支持无抖动波形更新。ＩＡＤＯ有三种更新方式：写ＩＡＨＤＯ，定时器溢出和外部引脚边沿出发。本设计采用Ｐ．１０输出，并采用定时器溢出的更新方式。

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程控高效可调恒流源
发表时间：2016-05-11T17:08:14.920Z 来源：《教育学》2016年3月总第97期作者：周宝宏[导读] 安徽师范大学物理与电子信息工程学院本文采用高性能STC单片机作为控制器，通过ADC芯片采样电流，显示当前电流。

安徽师范大学物理与电子信息工程学院安徽芜湖241000 摘要：设计了一种新型恒流源，利用基于TL494芯片的开关电源电路，配以高精ADC芯片ADS1256和DAC芯片TLC5615，实现了单片机控制下的步进输出；具有调整速度快，输出精度准确，输出效率较高的优点。

关键词：恒流源单片机步进调整一、引言
本文采用高性能STC单片机作为控制器，通过ADC芯片采样电流，显示当前电流。

通过单片机控制DA芯片输出电压来调节开关电源芯片的反馈，达到恒流源电流大小可调节的功能。

当负载变化时，利用开关电源芯片电路动态调整输出，从而实现恒流。

二、结构与功能
1.整体结构。

恒流源整体结构由单片机控制电路、TL494开关电源电路、ADC电流采样电路、DAC输出控制电路组成。

基本原理是对原有的开关电源电路，通过采样电流反馈，当负载变化时动态调节输出，实现恒流。

再通过MCU控制DA芯片输出电压来调节开关电源芯片的反馈，达到调节恒流源的电流大小的功能。

系统结构如图1。

图1.恒流源结构 2.MCU电路。

STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机；指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，完全满足本设计需要。

3.开关电源电路。

TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于桥式单端正激双管式、半、全桥式开关电源。

集成了全部的脉宽调制电路。

片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。

内置误差放大器。

内置5V参考基准电压源。

可调整死区时间。

内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。

推或拉两种输出方式（如图2）。

4.DAC输出控制电路。

LC5615为美国德州仪器公司1999 年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。

带有上电复位功能，即把DAC寄存器复位至全零。

性能比早期电流型输出的DAC要好。

只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入。

5.ADC采样电路。

ADS1256是TI公司Burr-Brown产品线推出的微功耗、高精度、8通道、24位△-∑型高性能模数转换器。

该器件提供高达23比特的无噪声精度、数据速率高达30kSPS（次采样/秒）、0.0010%非线性特性（最大值）以及众多的板上外设（输入模拟多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器和可编程数字滤波器等），可为设计人员带来完整而高分辨率的量测解决方案。

三、结论
利用MCU强大的控制功能，通过对开关电源芯片的反馈控制，免去使用分立的元件进行控制，在满足可靠性的基础上，大幅提高了系统的可控性和精度。

采用高精度的DAC，相对于改变电阻的反馈调节，调整精度更高，按键控制的稳定性更好，控制相对简单。

通过使用高效率集成开关电源芯片使得电路避免的元件的差异性带来的误差和损耗，提高了效率。

参考文献
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