单片机恒流源电路
数控恒流源电路图
数控恒流源•基于8051单片机的数控电源设计方案•2010年12月18日9:52:07来源:半导体器件应用2009年12月刊作者：李好,陈晓利•Html文件格式可能无法显示特殊符号及公式,阅读全文,请点击下面按钮以Pdf文件格式浏览阅读1 引言目前所使用的直流可调电源中,几乎都为旋纽开关调节电压,调节精度不高,而且经常跳变,使用麻烦;利用数控电源,可以达到每步的精度,输出电压范围0V~15V,电流可以达到2A;其系统结构如图1所示;2 选用DAC0832是一款常用的数摸转换器,它有两种连接模式,一种是电压输出模式,另外一种是电流输出模式;为了设计的方便,选用电压输出模式,引脚如图2所示,Iout1和Iout2之间接一参考电压, VREF输出可控制电压信号;它有三种工作方式：不带缓冲工作方式,单缓冲工作方式,双缓冲工作方式;该电路采用单缓冲模式,由图2可知,由于/WR2 =/XFER=0,DAC寄存处于直通状态;又由于ILE=1,故只要在选中该片/CS=0的地址时,写入/WR=0数字量,则该数字信号立即传送到输入寄存器,并直通至DAC寄存器;经过短暂的建立时间,即可以获得相应的模拟电压;一旦写入操作结束,/WR1和/CS立即变为高电平,则写入的数据被输入寄存器锁存,直到再次写入刷新;AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM,2K比特容量,采用I2C总线操作,关于它的具体操作方法参考相关资料;3 硬件电路设计采用常用的AT89C51作为控制器,P0口和DAC0832的数据口直接相连,DA的/CS和/WR1连接后接,/WR2和/XEFR接地,让DA工作在单缓冲方式下;DA的11脚接参考电压,参考电压电路如图2所示,通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为,所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为256=,也就是说DA输入数据端每增加1,电压增加;DA的电压输出端接放大器OP07的输入端,放大器的放大倍数为R8/R8+R9=1K/1K+4K=5,输出到电压模块LM350的电压分辨率=×5=;所以,当MCU输出数据增加1的时候,最终输出电压增加,当调节电压的时候,可以以每次的梯度增加或者降低电压;本电路设计三个按键,KEY1为翻页按键,最近设置的电压大小保存在EEROM里面;比如10个电压,按一下KEY1,电压变为下一个,省去了反复设置电压的麻烦;KEY2为电压+,KEY3为电压-,按一下KEY2,当前电压增加,按一下KEY3,当前电压减小;限于篇幅原因,未画出数码管显示电路;该系统使用3个数码管,可以显示三位数,一个小数位,比如可以显示,采用动态扫描驱动方式;本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小,通过放大器放大,给电压模块作为最终输出的参考电压,真正的电压,电流还是由电压模块LM350输出;为了达到2A的输出电流,LM350必须选用金属外壳封装,并且带稍大面积的散热片;4 软件系统软件的设计主要完成三方面的功能：1设置电压并且保存,主要是对EEROM的操作；2把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作；3中断显示,把设置的电压显示到LED数码管上;该数控电压源实现保存最近10个电压功能,当打开电源的时候,它显示和输出的必须是上次使用电压大小,所以在EEROM中使用11个地址保存数据,第一个地址保存当前电压编号,大小为1~10;第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据;电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小;软件流程如图4所示：当电源打开的时候,MCU进行复位,寄存器清零;接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小,这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号,根据电压编号读出对应电压,把该数据送到DA,再转换成BCD码送到显示部分;这时候程序循环检测是否有按键信号,如果KEY1按下,电压编号指向下一个,保存该电压编号,读对应电压,把他送到DA并且显示;如果KEY2按下,当前电压数据加1,相对应输出电压。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现作者：夏桂书来源：《数字技术与应用》2013年第04期摘要：基于高性能恒流源在现代智能检测领域的广泛应用，论文设计了一种具有高精度和高稳定性的数控恒流源。
通过键盘输入设定输出电流值，由AT89C51编程实现控制和显示，利用DAC转换输出模拟电压，再由运放OPA340控制达林顿管TIP132输出电流。
反馈电阻上的电压值由A/D转换送至单片机处理，单片机再对输出电流进行实时调整，使电流更加稳定。
实测结果表明：本系统在输出电流为10mA～2000mA的范围内，绝对误差为1mA，在50mA以上输出时偏差小于1%，负载调整率优于0.1%。
关键词：数控恒流源单片机 OPA340 TIP132 DAC7512中图分类号：TM932 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0002-02电源技术作为一门工程技术，有着极强的实践性与广阔的应用领域[1]。
当今，电子设备被广泛应用于生活与工作中，而其供电电源质量也直接影响着电子设备的运行质量。
其中恒流源是指为负载提供恒定电流的电源，它被广泛用于精密测量、半导体器件性能测试、传感器供电、产生稳定磁场等，有着较为广阔的发展前景[2]。
本文使用AT89C51作为控制核心，使用软、硬件两种反馈调节方式，使其输出电流具有较高的准确性和稳定性。
1 系统原理介绍本设计可分为单片机系统部分、A/D转换电路、D/A转换电路、恒流电路等几部分组成。
AT89C51通过D/A转换芯片输出设置电流值对应的电压值[3]，经运放OPA340控制达林顿管TIP132输出电流。
电流反馈电阻上的电压值由A/D转换芯片交至单片机分析处理，单片机再对输出电流进行实时调整，使电流更加稳定[4]。
系统原理框图如图1所示。
2 硬件设计2.1 单片机系统单片机系统是该恒流源的核心模块，包括AT89C51单片机、振荡电路、复位电路等[5]。
主要负责读取键盘输入、电流值设设定、控制输出电流、控制LCD显示内容等。
2.恒流源电路供电部分
5.软件设计
主控程序首先对系统进行初 始化，然后读入预置电流值 输出相应的电流控制字等待 键盘输入。根据键盘输入利 用散转的方式进入相应应用 程序。若执行后用户输入 “清除”操作，则输出电流 为0返回初始状态。
五、测试方法
测试方法连接方框图如图 图中
输出电流与电流控制字的表达式：
11 K U REF 11 i i IO * n 2 D 500 2i Di (mA) RF 2 1 i 0 i 0
4.信号采集部分
1)程控放大电路 由于输出电流很小时 A/D转换的有效位数 很少，无法满足测量 误差要求，所以需要 放大，选择TI程控放 大器PGA205进行放 大，放大倍数为1、2、 4、8。单片PGA205 无法达到64倍的放大 倍数，采取两片级联 的方式。其实现电路 如下
三、实验设备、器件
数控直流电流源
直流稳压稳流电源： 型号 SG1733SB3 60M双信道数字存储示波 器： 型号 Tektronix TDS 1002 数字万用表： 型号 FLUKE 45dual
实 验 设 备
所 需 器 件
MSP430F499最小系统 OPA228：高精度低噪 运算放大器 OPA568：大电流功率 放大器 TLV5616：低功耗12位 串行数模转换器 PGA205：可编程增益 仪表放大器 REF2920：CMOS型电 压基准
四、实验内容
1.控制电路 的供电部分
2.恒流 源供电
5.软件设计
数控直流电 流源
3.稳流输 出部分
4.信号采集 部分
1.控制电路的供电部分
隔离变压器将市电转化为安全可操作的电压后，经过直流电桥以 及大电容滤波后再由“78系列”、“79系列”稳压芯片稳压，可 提供±15V、±12V、±5V等能够对控制电路部分进行供电的电 压
脉宽调制程控恒流源的设计
２ 沈 阳 化 工 学 院 数 理 系 ， 宁 沈 阳 １０ ４ ） 、 辽 １ １２
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 ； Ｐ ３ 单 片机 ＭＳ ４ ０
ｃ ｎｒ ｌ ｂ ｅ ｖ ｌ ｇ ｈ ｃ ｓ ｇ ｎ ｒｔｄ ｂ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ’ ｉ ｒ ｏ ｔ ｕｔ ｇ ｐ ｌｅ ｗ ｄ ｈ ｓｇ ａ ｓ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｏ ｔ ｌ ｌ ｏｔ ｅ ｗ ｉｈ ｉ ｅ ｅａ ｅ ｙ ｍｉｒ ｃ ｍｐ ｔ ｒ Ｓ ｔ ｏａ ａ ｍｅ ｕｐ ｔ ｎ ｕｓ — ｉ ｔ ｉｎ ｌ ｉ ｐ ｌ ｏ ｉ ｅ ｃ ｎ ｒｌｔ ｅ ｃ ｎ ｔｎ — ｕ ｅ ｔｓ ｕ ｃ ｏ ｐ ｏ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ｂ ｅ ｃ ｒｅ ｔ Ｃ ｒ ｎ ｕｐ ｔ ｉ ｓ ｔ ｂ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ’ ｏ ｔ ｈ ｏ ｓ ｔ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅ ｔ ｒ ｄ ｃ ｏ ｔｏｌ ｌ ｕ ｎ ． ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｕ ｓ ｅ ｙ ｍｉｒｃ ｍｐ ｔ ｒ Ｓ ｏ ａ ｃ ａ ｉ ｔｒ ｃ ｅ ．Ｃｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｕ ｉ ｒ ｇ ｌ ｔｄ ｏ ｔ ｕ ｕ ｌ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ｓ ｎｅ ｆ ｅ ｋ ｙ ａ ｒ ｎ ｕｐ ｔ ｓ ｅ ｕ ａｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｎ ｙ ｎ ｕ ｒ ｎ ｉ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｙ ａ ｃ ｌ ．Ｔ ｉ ｒ ｇ ａ ａ ｕ ｅ ｄ ｎ ｍｉａｌ ｙ ｈ ｓ ｐ ｏ ｒ ｍ— ｃ ｎ ｒｌ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ — ｕ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅｃｒ ｕ ｔ ｓｕ ｅ ｏ ｄ ｓｇ ｈ ａ ｅ ｓ ｒ ｉｔ ｒ ｇａ ｄ ａ ｉ ｇｅ ｕｐ ｎ ， ｉ ｈ ｃ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏ ｓａ ｔｃ ｒｅ ｔ ｕ ｃ ｉ ｉ ｉ ｓ ｄ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔｅ ｇ ｓｓ ｎ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｇｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｗｈ ｃ ａ ｏ ｅ ｓ ｃ ｓ ｎ
基于C8051F的程控恒流源的设计
【 文章编号 】１０ — １ １２ １）０ ０ ６ — ２ ０ ８ １５ （０ ０１ — １９ ０ 数码管或者 ６ 位 独立 的 ＬＤ 同时可以扫描 管理 多达 ６ ４ Ｅ， ４位按 键。Ｚ Ｇ ２ ０ Ｌ ７９ Ｂ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 ４ ４ ０ ） 信 ６００
【 摘 要 】以 Ｃ８ ５Ｆ单片机 为核 心的可编程 恒流源控 制器的设 计 ，采用 Ｃ ０ １ ０１ ８ ５ Ｆ内部的 电流方式 Ｄ／ Ａ转换 器和 电流／ 电压 转换 电路输 出 Ｏ ４ 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 ＝Ｖ ２ 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 ， Ｖ Ｃ和 Ｇ Ｄ接入 ４ ￣４ ０ Ｆ 为 在 Ｃ Ｎ ７ ７ｕ 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 ２ ０ 由于数码管扫描和键 盘扫 描线 ７ Ｑ。 共 用，因此 需要二极管 Ｄ 防止按键干扰数码管显示 。 １ ２ 模拟 量输 出接 口电路 ． Ｃ ０ ３０ ８ ５ Ｆ ３ Ｄ内部有 一个 １ 位 电流方式 Ｄ Ａ转换器 ＩＡ ， １ Ｏ ／ ＤＯ 其最大输 出电流 可以有三种不 同的设置 ：０ ５Ａ ｍ ． ｍ 、ｌＡ和 ２ Ａ ｍ。 ＩＡ Ｄ Ｏ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 。Ｉ Ａ Ｄ Ｏ有三种更新方式：写 ＩＡ Ｈ Ｄ Ｏ ，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 。
STM32-4-20mA输出电路
STM32|4-20mA输出电路为工业场合开发的设备通常情况下都会具有4-20mA输出接口，在以往没有DAC模块的单片机系统，需要外加一主片DAC实现模拟量的控制，或者采用PWM来摸拟DA，但也带来温漂和长期稳定性问题。
在以STM32为中心的设备中，使用它自带的DAC即可非常方便的实现4-20mA的输出接口，具有精度高、稳定性好、漂移小以及编程方便等特点。
在STM32单片机系统中，100脚以下没有外接出VREF引脚，但这样使得DAC的参考端和VCC共用，带来较大误码差，为解决这一问题，可以使用廉价的TL431来解决供电问题，TL431典型温漂为30ppm，所以在一般应用中已非常足够。
选用两只低温漂电阻，调整输出使TL431的输出电压在3V-3.6V之间，它的并联稳压电流可达到30mA，正好能满足一般STM32核心的功耗需求。
利用TL431解决了供电问题，余下的就是4-20mA的转换电路，如下图：上图即为非常精确的转换电路，OPA333是一颗非常优异的单电源轨至轨运算放大器，其工作电压为2.7-5.5V，其失调电压仅为10uV，实测最低输出为30uV，最高输出可达VCC-30uV。
电路组成压控恒流源，其关键在于OPA333 这颗芯片的优异性能，使得以上电路获得了极高的精度和稳定性。
DACOUT来自于STM32的DAC1或者DAC2输出，由C25进行数字噪场滤波之后进入运算，进行1:1缓冲，后经过Q2进行电流放大，在R7上形成检测电压，C17进行去抖动处理。
4-20mA信号由AN_OUT+/AN_OUT-之间输出。
上图中，负载中的电流在R7上形成压降，经运放反馈后得到Vdacout=Vr7=I*R7，所以：I=Vdacout/R7，当Vdacout在400mV到2000mV之。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
换送至 单片机 处理 ， 单 片机 再对输 出电流进行 实时调整， 使 电流更加稳 定。 实测结果表 明： 本 系统在输 出电流 为１ ０ ｍ Ａ～ ２ ０ ０ ０ ｍＡ 的范 围内， 绝对误 差 为
１ ｎ １ Ａ 。 在５ ０ ｍ Ａｖ Ｒ 上输 出时偏差 小于１ ％ ， 负载调 整率优 于０ ． １ ％。 关键 词 ： 数控 恒流 源 单 片机 ＯＰ Ａ ３ ４ ０ Ｔ Ｉ Ｐ １ ３ ２ Ｄ Ａ Ｃ ７ ５ １ ２ 中图分类 号： Ｔ Ｍ９ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ２ — ０ ２
电源技术作为一门工程技术 ， 有着极强的实践性与广阔的应用 领域［ １ 】 。 当今 ， 电子 设 备被 广 泛应 用 于 生 活 与 工 作 中 ， 而其 供 电 电源 质量 也直接影响着 电子设备的运行质量 。 其 中恒流源是指为负载提 供恒定电流的 电源， 它被广泛用于精密测量 、 半导体器件性能测试、
２ ． ２恒 流 电路
本设计采用单 电源供 电的Ｏ Ｐ Ａ３ ４ ０ ＮＡ作为控制端 ， 使反馈端
图 ２ 恒 流 电路
图 ３ 软件 —● ， 女， 硕士 ， 高级 实验师， 主要从 事 电工电子技 术与 计算机应 用技 术教 学研 究工作 。
数控技术
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
夏 桂 书
（ 中国民 用航 空 飞行 学 院航 空工程 学院 四川 广汉 ６ １ ８ ３ ０ ７ ）
摘要 ： 基 于高性 能恒流 源在 现代 智能检 测领域 的广 泛应用 ， 论 文设计 了一种具 有 高精度 和 高稳 定性 的数控 恒流 源。 通过 键盘 输入设 定输 出电 流值。 由Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 编程 实现控制 和显示彳 Ｕ 用Ｄ Ａ Ｃ 转换输 出模拟 电压 ， 再由运放Ｏ Ｐ Ａ ３ ４ ０ 控制达林顿 管Ｔ Ｉ Ｐ １ ３ ２ 输 出电流。 反 馈 电阻上 的 电压值 由Ａ ／ Ｄ转
恒流源
第一章绪论众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值：使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。
因此，如果直流电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代不精确的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。
§1.1 恒流源的应用1.1.1 在计量领域中的应用电流表的校验宜用恒流源。
校验时，将待校的电流表与标准电流表串接于恒流源电路中，调节恒流源的输出电流大小至被校表的满度值和零度值，检查各电流表指示是否正确。
在广泛应用的DDZ系列自动化仪表中，为避免传输线阻抗对电压信号的影响，其现场传输信号均以恒流给定器提供的 0~10mA(适用于DDZ-II系列自动化仪表)或 4~20mA(适用于DDZ-III系列自动化仪表)直流电流作为统一的标准信号，便于对各种信号进行变换和运算，并使电气、数模之间的转换均能统一规定，有利于与气动仪表、数字仪表的配合使用。
在某些精密测量领域中，恒流源充当着不可替代的角色。
如给电桥供电、用电流电压法测电阻值等。
各种辉光放电光源：如光谱仪中的氢灯、氖灯，一旦被点燃，管内稀薄气体讯速电离。
由于离化过程的不稳定性并恒有增加的倾向，放电管中的电流将随之上升。
因此，在灯管上加以恒定电压时，它是不稳定的，其电流值可能增大到使灯管损坏。
为了稳定放电电流，从而稳定灯管的工作状态，最好采用恒流源供电。
各种标准灯(如光强度标准灯等)的冷态电阻接近于零，在使用时为防止电流冲击，一般通过调压器或限流电阻逐步加大电流至额定值，既不方便，又不安全。
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单片机恒流源电路
单片机恒流源电路是一种常用的电子电路设计，用于控制电流的稳定输出。
它在各种电子设备中广泛应用，例如LED照明、电动车充电器等。
本文将介绍单片机恒流源电路的工作原理、设计方法和应用领域。
一、工作原理
单片机恒流源电路的主要原理是通过单片机控制电流源的输出电流，使其保持恒定。
具体来说，它通过对电流源的电流进行反馈控制，实现对输出电流的精确调节。
一般情况下，单片机通过比较输入电流和设定电流的大小，控制电流源的导通和截止，从而实现电流的稳定输出。
二、设计方法
设计单片机恒流源电路时，需要考虑以下几个方面：电流源的选择、反馈电路的设计和单片机程序的编写。
1. 电流源的选择：常见的电流源包括二极管、晶体管和集成电路等。
选择合适的电流源需要考虑到输出电流的范围和精度要求。
2. 反馈电路的设计：反馈电路主要用于检测输出电流并将其反馈到单片机。
常用的反馈电路包括电流采样电阻、差动放大器和比较器等。
设计反馈电路时需要考虑电流采样的准确性和响应速度。
3. 单片机程序的编写：编写单片机程序需要根据具体的芯片型号和开发环境。
主要包括对输入电流的采样、与设定电流进行比较和控制电流源的开关等。
三、应用领域
单片机恒流源电路在各种电子设备中都有广泛应用。
以下是几个常见的应用领域：
1. LED照明：LED是一种常见的照明光源，但它的亮度和寿命很大程度上取决于电流的稳定性。
通过使用单片机恒流源电路可以实现对LED驱动电流的精确控制，从而提高LED的亮度和寿命。
2. 电动车充电器：电动车充电器需要提供稳定的充电电流，以保证电池的安全充电。
单片机恒流源电路可以实现对充电电流的精确控制，从而提高电池的充电效率和寿命。
3. 太阳能充电器：太阳能充电器可以将太阳能转换为电能进行充电。
但是太阳能的输出电流会受到环境光照强度的影响，因此需要使用单片机恒流源电路来保持充电电流的稳定。
四、总结
单片机恒流源电路是一种常用的电子电路设计，通过单片机控制电流源的输出电流，实现对电流的稳定调节。
它在LED照明、电动车
充电器和太阳能充电器等领域有广泛应用。
设计单片机恒流源电路需要考虑电流源的选择、反馈电路的设计和单片机程序的编写。
通过合理的设计和控制，可以实现对电流的精确调节，提高电子设备的性能和使用寿命。