数控直流电流源设计综述
数控直流电流源设计报告
数控直流电流源作品功能简介：在电子作品的设计、应用或测试中，一个稳定、精度高的电源尤为重要，为直流电源的应用更是广泛。
本作品就是为其它设计的应用或测试提供一个稳定性高、精度高的直流电流源。
本组的作品的设计方向就是稳定性高、精度高、纹波小、驱动能力强。
本作品有两个个主要功能：功能一：输出20到2000mA的稳定电流，并且步进值可调（1mA、5mA、10mA、100mA）。
功能二：可实时测试并显示负载上的电流值。
功能三：有相应的提示功能。
（一） 方案论证与比较从控制论的角度来看，某一系统要达到较高的控制精度，必须采用闭环控制。
闭环的电流控制系统可以由如下的原理框图来表示：由上述原理框图可以知道，数控直流电流源的设计主要考虑三个方面的问题：电流控制器设计、功率放大电路设计和电流检测方法。
此外，从电子系统设计的角度，还需考虑系统电源的设计。
1．电流控制器设计电流控制可以有多种方案，如基于PWM 技术的开关电源方案、基于模拟器件的模拟反馈压控方案、以及基于微控制器的数字反馈数控方案。
方案一：基于PWM 技术的开关电源方案。
通过PWM 技术来调节开关电源的电压输出，控制PWM 信号的调制脉宽就可以控制输出电压，从而达到控制输出电流的目的。
该方案适合要求高功率输出的交流系统，同时电源效率上具有很大的优势，但是开关电源必然引入纹波噪声，在高精度要求的直流系统中，对滤波电路的要求非常高,难以实现。
题目对电流精度及纹波要求很高，该方案难以胜任。
方案二：基于模拟器件的模拟反馈压控方案。
该方案采用三极管或集成运放，组成电流串联负反馈电路，三级管或运放工作在深度负反馈状态下，具有良好的压控恒流特性。
典型的电路结构如图2所示。
图2中，Re 相当于取样电阻，输出R L 上的电流通过Re 在运放的输入端形成负反馈，由运放的虚短虚断，忽略三极管的基极电流，则可得到输出电流I L 的表达式：图2 模拟反馈压控方案典型电路I L =Vi / Re ⑴ 此方案实质上是由模拟器件作为了控制器，调节速度快，系统的跟随性好，即动态性能优越；但是，由于模拟器件固有的非线性特性，式⑴的精确度受到影响，电流控制稳态图1 闭环电流控制系统原理框图性能不够良好。
数控电流源的设计综述
测控电路课程设计课程设计名称：数控电流源设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：刘建娟同组人姓名：课程设计时间：2013.12.25—2014.01.03测控电路课程设计任务书引言数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。
这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。
单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，已出现了数控精度达到0.05V 的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。
从90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。
在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。
早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采用。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。
现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。
从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。
目前在电力电子器件方面，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。
数控直流恒流源设计报告
数控直流恒流源设计报告本系统以直流电流源为核心，AT89s52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶显示电流设定值和实际输出电流值。
本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（tlv5618）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/电压转换后，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，通过数字量形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。
实际测试结果表明，本系统能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域关键字压控恒流源智能化电源闭环控制设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个数控直流电流源。
输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。
其原理示意图1如下所示。
图1 设计任务示意图1.2技术指标基本要求：（1）要求电压输出范围：200～2000mA；（2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤给定值的1%+10mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA；（5）纹波电流≤ 2mA；（6）自制电源。
发挥部分：（1）输出电流范围为20~2000mA，步进为1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置（可同时或交替显示电流的给定值或实测值），测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字；（3）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≤ 输出电流的0.1%+1mA；（4）纹波电流≤0.2mA;（5）其他。
2．方案比较与论证2.1.1各种方案比较与选择方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。
由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。
数控直流电流源的设计
数控直流电流源的设计1.设计思路本设计以ATmeｇa16Ｌ为核心，通过A/D、Ｄ/A转换、Ｖ/I转换及独特的算法实现高精度的,电流输出范围为20mＡ～2000mA的数控直流电流源。
该电流源具有电流可预置，1ｍA步进，同时显示给定值和实测值等功能。
2.方案设计2.1控制器模块方案利用ＡTmeｇa16Ｌ单片机将电流步进值或设定值通过换算由Ｄ/A转换,驱动压控恒流源电路实现电流输出。
输出电流经处理电路，作Ａ／D转换反馈到单片机系统,通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。
D／A转换器选用１２位优质D／A转换芯片 TＬＣ5618,直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度16位模数转换芯片AD7705。
2.2显示器模块方案采用19264Ｄ汉字图形点阵液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值。
使用ＬCD显示。
ＬCD具有轻薄短小，可视面积大,方便的显示汉字数字,分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。
2.３键盘模块方案采用标准4X4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式,优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。
2.4压控电流源模块方案精密压控电流源是本数控电流源的关键之所在,针对设计要求和使用需求、结合设计思路,精密电流源模块必须具备以下指标:纹波小于2mA，误差小于0．1%,具有低的输出失调。
基于稳定性要求和以上考虑，电流源电路选择了经典的压控电流源电路，它负责与后级扩流模块连接，用电压控制后者,而使用电流反馈，这样可以保证有足够高的精度。
该部分采用了高性能、低温漂、低失调的运算放大器OP77和精密元件组成，保证性能指标的良好发挥。
2．5扩流模块方案为了克服传统扩流电路在高精度、高稳定性要求下的缺陷，追求一种精度高、稳定性好、对前级影响小的扩流电路,受到S类功率放大器的启发,本设计率先把S类放大器优秀的电压跟随器原理引入电流源电路之中。
数控直流电流源设计与总结报告
数控直流电流源设计与总结报告摘要：本系统以直流电流源为核心，MSP430F149单片机为控制系统，输出数字信号，经过D/A转换器（TLV5638）输出模拟量，将实际值输出到单片机，由单片机进行比较调整，控制电流输出。
通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可为1mA，并可由1602液晶显示实际输出电流值和电流设定值。
由于使用了电流采样反馈调整控制技术，输出电流误差范围±5mA，输出电流可在20mA～2000mA范围内任意设定。
实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。
关键词：恒流源MSP430F149 OP07 IRF540NAbstract: This system to direct current source as the core, MSP430F149 microcontroller as control system, digital signal output, through D/A converter (TLV5638) output analog, through the keyboard to set the dc power output current step level, set up to 1 mA, and can be made of 1602 LCD tube show the actual output current value and current value. The actual test results show that the system output current stability, not with the load and environmental temperature change, and has a high precision, and can be used in need high stability small power constant current source fields. By sampling will the actual value to the output of microcomputer chip, comparison, adjust the control current output. Using the current feedback control technology, adjust the sampling error of plus or minus 5 output current range, the output current mA in 20 mA ~ 2000 mA range set arbitrary, the system has good reliability, the advantages of high precision.Keyword: CCONSTANT CURRENT SOURCE；MSP430F149；OP07 ；IRF540N目录1方案设计与论证 (3)1.1 整体设计要求 (3)1.2 控制部分方案比较和选择 (3)1.3 恒流源模块方案比较和选择 (3)2 系统设计 (6)2.1 总体设计 (6)2.2 各单元模块功能介绍及电路设计 (6)2.2.1 数据采集处理模块 (6)2.2.2 恒流源模块 (7)2.2.3 数模DAC模块 (8)2.3 特殊器件的介绍； (9)3 软件设计 (9)3.1 设计思路 (9)3.2 软件流程图 (10)4 系统测试 (11)4.1 测试方法 (11)4.2 测试结果 (11)4.3 结果分析 (14)5 结论 (14)参考文献 (15)附录： (15)附1：元器件明细表： (15)附2：仪器设备清单 (15)附3：电路图图纸 (16)附4：程序清单 (17)1方案设计与论证1.1 整体设计要求根据要求恒流源系统由如下几部分组成（如图1所示）：图1 要求系统设计框图1.2 控制部分方案比较和选择对于控制电路部分有以下三种方案来实现：方案1：采用中小规模集成电路构成的控制电路。
数控直流源的设计
简易数控直流电流源摘要基于STC89C52单片机作为整机的控制单元，通过功率放大电路、ICL7107电压测量等设计实现了一个简易数控直流电源。
其电压可预置，步进为0.1V，输出电压范围 0—9.9V。
输出电流为500mA。
步进调节输出电压幅度、预置电压和实测电压均可通过数码管显示。
本系统调整速度快，效率高，通用，输出纹波小等优点。
关键字：数控直流源步进加减功率放大数码管显示1引言在常规电路中，我们一般使用普通的自制电源。
输出电压V 15 。
然而却没有数码显示、电压预置和步进增减功能。
基于此，我们本次设计一个直流电流源。
该电源设计满足以下基本要求：（1）输出电压：范围0-9.9V ，步进0.1V 。
纹波不大于10mV ；（2）输出电流：500mA ；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳定直流电源，±15V 、± 5V 输出。
系统的设计框图如图1所示图（１）总体设计框图2方案设计2． 系统设计2.1设计思路采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案框图如图一所示。
STC89C52完成系统的数控功能。
运放电路为功率放大单元的输入级，通过OTL 电路进行功率放大。
ICL7107和数码管为实际电压测量的反馈单元，为了达到设计的要求，我们需进行功率放大和显示电压。
本次设计的关键在于对DAC0832的控制和ICL71017的应用。
2.2方案比较与选择通过以上分析我们拟定如下方案：方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要采用一套计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过D/A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。
十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。
从而，难以控制单片机。
方案二：此方案的控制部分采用STC89C52单片机，输出部分采用ICL7107与数码管结合。
浅谈数控直流电流源的设计与实现
浅谈数控直流电流源的设计与实现
在电子设备中经常用到稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。
本文设计的数控直流电流源能够很好地降低因元器件老化、温漂等原因造成的输出误差，输出电流在20mA～2000mA可调，输出电流可预置、具有“+”、“-”步进调整、输出电流信号可直接显示和语音提示等功能。
硬件电路采用凌阳单片机SPCE061A为控制核心，利用闭环控制原理，加上反馈电路，使整个电路构成一个闭环，在软件方面主要利用PID算法来实现对输出电流的精确控制。
该系统可靠性高、体积小、操作简单方便、人机界面友好。
系统硬件实现方案
本设计采用单片机作为主要控制部件，通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示。
整个系统硬件部分由微控制器、电压-电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和语音提示等模块组成。
系统组成框图如图1所示。
图1 数控直流电流源的基本模块方框图
微控制器是整个系统的核心，负责整个系统的运作。
为了实现简化硬件电路、系统性能稳定可靠，便于实现语音播报、键盘设置和信息的实时显示等功能的协调，通过多种方案论证后，微控制器选用凌阳公司的SPCE061A，该单片机内部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF、LCD-Driver等电路(与IC型号有关)。
它采用精简指令集(RISC)，指令周期均以CPU时钟数为单位。
另外，它还兼有DSP功能，内置16位硬件乘法器和加法器，并配备有DSP拥有的特殊指令，大大加速了各种算法的运行速度。
同时可以在。
数控直流电流源的设计
《关于单片机数控直流的电流源设计》要：本文介绍了基于单片机的数控直流电流源设计方案，给出了硬件组成及软件系统。
本系统以单片机AT89S52为核心部件，由键盘、显示、D/A及A/D转换，V/I转换、功率放大等模块组成。
采用负反馈闭环控制系统，单片机实时将预置值和实测值进行比较、调整控制，提高了电流源的输出精度。
所设计的数控直流电流源采用PID算法实现了量程可选、输出可调、步进精确、纹波电流极小的功能，而且可将输出电流预置值、实测值在LED上同时显示。
经实验证明具有较高的控制精度。
关键词：单片机，电流源，数控，Ｖ/Ｉ变换0引言低纹波、高精度稳定直流电流源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和工业生产中得到了越来越广泛的应用。
普通电流源往往是用电位器进行调节，输出电流值无法实现精确步进。
有些电流源虽能实现数控但输出电流值往往比较小，且所设定的输出电流值是否准确不经测试无法知道等等[1,2]。
为此，结合单片机技术及Ｖ/Ｉ变换电路，采用反馈调整控制方案设计制作了一种新型的基于单片机高精度数控直流电流源。
它可实现以下功能：（1）具有多个量程,用户可根据实际需要选定。
(2)输出电流值可精确预置,最小步进为1ｍＡ，最大输出电流2000ｍＡ。
(3)纹波电流极小，小于0.1ｍＡ。
(4)LED可同时显示预置电流值、实测电流值及当前量程档，便于用户操作及进行误差分析。
1 硬件系统设计根据数控直流电流源的要求，由于要求有较大的输出电流范围和较精确的步进要求以及较小的纹波电流，所以不适合采用简单的恒流源电路FET和恒流二极管，亦不适合采用开关电源的开关恒流源，否则难以达到输出范围和精度以及纹波的要求[3]。
根据系统要求采用D/A转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A的输入从而控制电流值的方法。
系统的原理框图如图1所示。
图1 系统的原理框图1.1 数控部分设计（1）89S52单片机基本系统：数控部分的核心采用89S 52。
数控直流电流源
Hefei University2015年合肥学院电子设计竞赛项目报告项目名称：数控直流电流源作者姓名：班级： 13级通信工程（2）班完成时间： 2015.3.16数控直流电流源摘要本设计采用闭环控制实现直流电流源，系统以AT89S51单片机为控制核心，可以连续设定200mA-1000mA的电流值，根据设定的电流值，通过12位D/A TLV5618输出控制电压，10位A/D TLC1549对输出电流进行反馈，按照PID控制算法和运放的电流串联负反馈特性，实现一种高精度、低纹波、带负载能力强的直流电流源。
该电流源可以通过键盘进行预置调整设计值，且输出值能通过LCD 显示。
经过ADC采样，完成输出电流显示功能，是理想的电流源解决方案。
关键词：精密电流源；单片机；高精度；数控一、引言 (1)二、系统整体设计 (1)三、恒流源的工作原理 (1)3.1.基本原理 (2)3.2原理框图 (2)四、方案论证与选择 (2)4.1数控部分 (2)4.2电源提供部分 (3)4.3基准电压输出部分 (3)五、系统的硬件设计与实现 (4)5.1电路设计及器件选择 (4)5.2取样电阻的选择 (4)5.3调整管的选择 (5)5.4误差电压放大器 (5)5.4.1误差放大器的选择 (5)5.4.2放大电路工作电压的选择 (5)5.5基准电压源 (5)5.6供电部分 (6)5.7键盘显示与电路 (7)5.8其他注意事项 (7)六、系统软件设计 (8)七、系统测试与误差分析 (9)7.1测试使用的仪器设备 (9)7.2测试结果 (9)7.3纹波测量 (10)7.4系统误差分析 (10)7.4.1误差原因 (10)7.4.2电路改进方法 (10)八、心得体会与总结 (11)九、参考文献 (11)附录： (12)附录1：显示模块电路原理图 (12)附录2：键盘模块电路图 (12)一、引言科学技术是第一生产力，科技进步与创新是推动社会进步和科技发展的决定性因素，科研与创新训练是培养创新意识、提高创新能力、培养创新型人才的有效途径。
数控直流电流源的设计
数控直流电流源的设计数控直流电流源设计是一种电源研发中不可或缺的一种技术。
数控电源设计的基本原理是以数字信号为控制信号，通过模数转换器将信号进行处理，并在输出端通过运放和功率器件实现电源输出。
数控直流电流源设计通常有多种实现方案，下面我们将对数控直流电流源的设计方案和基本要点进行介绍。
一、数控直流电流源的设计方案1. 数控直流电流源通过电压降进行电流调节在设计中，可以将一个负载电阻串联在直流电源输出端，用操作信号控制电压降，从而在电阻上产生稳定的电流。
不同电源的电压调整范围不同，具体电源需要合理选择电压控制元件并加以调节。
2. 数控直流电流源采用二极管式恒流源技术该方法的设计基于二极管的固有特性，二极管正向电流与其正向电压成指数关系，某种程度上追求了电流不随负载电阻和电源电压的变化而发生改变的目的。
3. 数控直流电流源采用电压转换及限流技术该技术基于集回控制回路和恒压限流控制回路于一身。
输入时，集成回路不变，恒压限流回路负责输出电流的保护和限制，保证负载操作安全可靠。
二、数控直流电流源的基本要点在设计数控直流电流源的时候，需要考虑以下要点：1. 电源适应范围。
在选择模拟电源芯片之前，需要考虑需要连接的负载电流大小、所需合适的输出电流、输出电压和功率等因素。
2. 稳定性。
电源的稳定性是评价数控直流电流源优劣的重要指标。
电阻、电容组成的稳压、稳流回路是保证电源稳定性的有效手段。
3. 真实性。
在设计中，需要考虑到负载电流变化所产生的响应状况并给出合适的解决方法。
在许多情况下，需要对设计方案进行优化和调整，以达到输出电流的更为真实性。
4. 安全性。
电源在工作过程中需要考虑对安全的保护。
对于短路保护、过载保护和过热保护等方面需要进行设计。
5. 控制模式。
需要考虑到数控直流电流源的控制模式。
包括区间控制、精密控制、PID控制、阶梯控制等模式，具体的应选取相应的模式根据需求需按体制进行设计。
总结：数控直流电流源设计是非常有挑战性的，需要精密技术，高质量的工程人员和一定的实践经验。
数控直流电流源设计综述
信息与控制工程学院硬件课程设计说明书数控直流电流源设计学生学号：学生姓名：专业班级：自动1003班指导教师：职称：讲师起止日期：2013.03.11～2013.03.31吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology信息与控制工程学院硬件课程设计说明书课程设计任务书一、设计题目：数控直流电流源二、设计目的1.掌握STC89C52单片机最小系统及接口电路的设计；2.熟练掌握单片机的编程方法；3.掌握利用DXP软件绘制电路图的方法；三、设计任务及要求设计并制作数控直流电流源。
输入交流200～220V,50Hz;输出电流≤10V,输出电流范围为20～2000mA。
四、设计时间及进度安排设计时间共三周（2013.03.11～2013.03.31），具体安排如下表：周安排设计内容设计时间第一周学习掌握分析硬件的外围电路，查找和熟悉相关芯片的基本知识原理和应用，设计单片机最小系和外围电路的原理图，学习使用DXP工具，绘制设计电路原理图。
2013.3.11～20013.3.17第二周按原理图焊接电路板，学习如何驱动各模块以及利用Keil进行编程，学习对单片机各模块功能程序的调试与整合。
2013.3.18～20013.3.24第三周完成并提交硬件设计作品及硬件课程设计说明书，课程设计答辩。
2013.3.25～20013.3.31五、指导教师评语及学生成绩指导教师评语:2013年月日成绩指导教师(签字):摘要：该数控直流电流源以精密压控电流源为核心、用单片机、DAC组成控制电路，引入“S类”反馈控制功率放大电路，实现超精密电流控制、具备精准的扩流能力、低失调、有步进、同时带有丰富扩展功能的精密电流源。
经过ADC采样，完成输出电流显示功能，并使输出范围覆盖0～2A，是理想的电流源解决方案。
关键词：精密电流源低失调 S类功率放大器Abstract: The direct current source of numerical control bases on accurate VCCS, using MCU and DAC as controller kernel, importing circuit of power amplification of type S with feedback control; achieves ultra accurate current control; has low offset and excellent capacity for current enlarging; has step by step motion. At the same time, it provides abundance extended functions. According to the ADC sampling, it carries out the function of displaying the current output, meanwhile it achieves a range of 0 to 2A. Above all, it is an ideal solution of current source.Keyword: accurate current source , low offset , power amplification of type S目录第1章绪论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -1.1 恒流源的应用 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -1.1.1 在计量领域中的应用 ------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 -1.1.2 在半导体器件性能测试中的应用---------------------------------------------------------------------------- - 1 -1.2 恒流源的发展历程 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.2.1 电真空器件恒流源的诞生 ------------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类 ---------------------------------------------------------------------------------- - 2 -1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类 ------------------------------------------------------------------------------- - 2 -第2章恒流源的设计理论与总体方案--------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -2.1 总体方案选取及性能指标---------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -2.1.1 数控直流电流源的设计要求 ---------------------------------------------------------------------------------- - 3 -2.1.2数控直流电流源系统设计方案比较 ------------------------------------------------------------------------- - 3 -.2 2恒流源基本设计原理与实现方法 ------------------------------------------------------------------------------------ - 4 -.2 2.1恒流源基本设计原理 ------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -.2 2.2引起稳定电源输出不稳定的主要原因---------------------------------------------------------------------- - 4 -第3章系统的硬件设计与实现 ------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -3.1 单片机介绍----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1.1 认识单片机 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1.2 其他外围器件----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 -3.2 A/D和D/A的介绍------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 11 -3.2.1 A/D和D/A的选择--------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -3.2.2 A/D和D/A的介绍--------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -3.3 供电电源的设计 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -3.4数控直流电流源主要单元器件的选择 ----------------------------------------------------------------------------- - 15 -3.4.1开关的选择------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 15 -3.4.2 PWM芯片的选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 15 -3.4.3电流传感器的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------- - 19 -3.5 电源输入EMI滤波和主电路前级整流滤波电压电路设计 -------------------------------------------------- - 21 -3.5.1电源输入EMI滤波电路 -------------------------------------------------------------------------------------- - 21 -3.5.2主电路前级整流滤波稳压电路------------------------------------------------------------------------------ - 21 -3.6 PWM调制波与MOSFET的驱动电路的设计 ------------------------------------------------------------------- - 22 -3.7 斩波电路与滤波稳流电路的设计 ---------------------------------------------------------------------------------- - 22 -3.7.1输入电压最大有效值的计算--------------------------------------------------------------------------------- - 22 -3.7.2斩波与滤波稳流电路原理图--------------------------------------------------------------------------------- - 22 -3.8 电流检测电路的设计 -------------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -3.8.1电流/电压转换电路 -------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -3.8.2隔离型电流检测电路 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 23 -4.1 软件流程------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 24 -4.1.1主程序与A/D采集程序流程图 ----------------------------------------------------------------------------- - 24 -程序初始化 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 24 -5.1 测试方法------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 25 -5.2 总结 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 25 -附录------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 27 -附1：原件清单 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 27 -附2：总电路图 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 28 -附3：部分程序 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 29 -参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 31 -第1章绪论在实际生活中，很多电子系统都要求有稳定的直流电流源供电，特别是在厂矿企业和实验室中，直流稳压电流源作为一种必备的电子设备得到了广泛的应用。
数控直流电源设计
数控直流电源设计数控直流电源设计是将交流电源转换为稳定的直流电源的过程，用于供应电子设备、电动机和其他需要直流电源的设备。
在设计数控直流电源时，需要考虑输出稳定性、高效率、低噪音、过载保护等因素。
下面将介绍数控直流电源设计的主要内容。
首先，设计数控直流电源需要确定输出电压和电流的需求。
根据电子设备的需求，确定所需要的输出电压和电流范围。
同时，还需要考虑到输出电压和电流的稳定性要求，以及负载变化对输出电压和电流的影响。
根据这些需求确定设计参数。
其次，选择合适的变压器。
变压器的设计需要考虑输入和输出电压的变化，以及输出电流的需求。
需要计算变压器的变比，以保证输出电压与输入电压之间的转换。
接下来，设计电源的整流电路。
整流电路将交流电源转换为直流电源。
整流电路可以采用单相或三相整流桥电路。
其中，单相整流桥电路适用于小容量的电源，三相整流桥电路适用于大容量的电源。
然后，设计滤波电路。
滤波电路用于平滑整流后的直流信号，以减小输出电压的纹波量。
滤波电路可以采用电容滤波器和电感滤波器，或者二者的组合。
在设计滤波电路时，需要结合输出电流的需求，选择合适的滤波元件。
接下来，设计稳压电路。
稳压电路用于保持输出电压的稳定性。
常见的稳压电路包括线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器可以通过放大器和功率器件来实现稳压功能，但效率较低。
开关稳压器则通过开关元件的控制来调整输出电压，具有较高的效率。
最后，设计保护电路。
保护电路用于保护电源和被供电设备，防止过流、过压、过热等情况发生。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护、过热保护等。
这些保护电路可以通过传感器、比较器、放大器等电子元件来实现。
在数控直流电源设计中，还需要考虑电源的效率和功率因数问题。
电源的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，电源的功率因数是指输入功率在交流电源中的实际工作能力。
为了提高电源的效率和功率因数，可以采用功率因数校正电路和高效率电源控制方法。
总之，数控直流电源设计是一个综合工程，需要考虑多个因素。
数控直流恒流源的设计
数控直流恒流源的设计摘要直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
本文介绍了采用AT89C51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流恒流源的输出电流，并由数码管显示电流设定值的数控直流恒流源。
本系统由单片机程控设定数字信号经过D/A转换器输出模拟量，再经过V/I转换电路的转换输出不同的电流。
输出电流范围为10～100mA，电流设置步进为1mA，输出电流调整率≤2%。
本文主要分析了数控直流恒流源系统的设计需求，阐述了数控直流恒流源的软硬件的设计原则，介绍了数控直流恒流源各模块电路的功能及设计思路，完成了数控直流恒流源系统的全部设计，给出了完整的电路图和程序。
本文设计的重点是单片机主控系统和D/A转换电路，设计的难点是高线性、高稳定度的电压/电流转换电路（V/I转换电路）。
测试结果表明，本系统能满足需要高稳定度的小功率直流恒流源领域的应用要求。
关键词数控恒流源 V/I转换ABSTRACTNumerical control DC constant current source is to provide a stable DC power devices, and equipment for scientific experiments debugging necessary equipment. This paper instructed the numerical control DC constant current source which makes use of the AT89C51 version single chip microcontroller is the main controller in this system, while the set value and the real output current can be displayed by LED. In this system, the digitally programmable signal from Single Chip Micro controller is converted to analog value by D/A converter, and then transited by voltage/current converter circuit, so adjustable output different current. Output current range of 10~100mA, current set of 1mA step, the output current adjustment rate of less than 2%.This paper analyzes the numerical control DC constant current source system design needs, expounded numerical-controlled DC constant current source of the hardware and software design principles, instructed the numerical-controlled DC constant current source circuit of the module function and design ideas, completed the numerical-controlled DC current source of all design, and the circuit is complete and procedures. This paper focuses on the design of the control system microcontroller and D/A Conversion Circuit, The difficulty in the design of high linearity, high stability of the voltage/current converter circuit (V/I Conversion Circuit). The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.KEY WORDS numerical control constant current source V/I convert目录前言 (1)第1章系统总体设计 (2)1.1 系统设计任务与要求 (2)1.1.1 系统设计任务 (2)1.1.2 系统设计要求 (2)1.2 重点研究内容与实现方法 (2)1.2.1 重点研究内容 (2)1.2.2 实现途径及方法 (3)1.3 系统总体方案设计 (3)1.3.1 主控模块 (3)1.3.2 键盘与显示模块 (4)1.3.3 恒流源模块 (4)1.3.4 存储器扩展模块 (4)1.3.5 电源模块 (5)1.3.6 系统原理框图 (5)第2章系统硬件各功能模块的设计 (6)2.1 主控模块的设计 (6)2.1.1 AT89C51单片机简介 (6)2.1.2 D/A转换电路的设计 (7)2.1.3 恒流源电路的设计 (9)2.1.4 数据存储器的扩展 (10)2.1.5 系统资源分配 (11)2.2 人机接口的设计 (12)2.2.1 键盘的设计 (12)2.2.2 显示电路的设计 (14)2.3 系统抗干扰设计 (15)2.3.1 看门狗电路的设计 (15)2.3.2 电源供电系统的设计 (16)2.3.3 基准电压的设计 (17)第3章控制软件的设计 (19)3.1 主程序的设计 (19)3.1.1 读写EEPROM子程序的设计 (19)3.1.2 键盘处理子程序的设计 (20)3.1.3 D/A转换子程序的设计 (20)3.2 键盘中断服务程序的设计 (21)3.3 显示中断服务程序的设计 (21)3.1.1 正常显示程序模块 (21)3.1.2 闪烁显示程序模块 (21)第4章系统调试 (28)4.1 硬件仿真调试 (28)4.2 软件的调试 (31)4.3 数据测试及误差分析 (35)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录1：电路原理图 (44)附录2：源程序 (48)附录3：英文原文 (62)附录4：中文译文 (69)前言直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
数控直流电流源设计报告
数控直流电流源一、设计任务和技术要求1. 设计一个数控直流电流源。
2. 输出电流0～99mA，手动步进1mA增、减可调，误差不大于0.01mA。
3. 具有输出电流大小的数码显示。
4. 负载供电电压+12V，负载等效阻值100Ω。
5. 电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性。
6. 设计电路工作的直流供电电源电路。
二、系统原理概述本设计要求设计出一个数控的直流电源，并且输出电流为0～99mA ，可以手动控制增减。
在此采用数模转换的原理，只要产生与0～99mA 电流相对应的数字量（我们取数字量为0～99），再使用D/A转换器转换为模拟电压量，最后再用V/I 转换器将电压量转换为与电压量相对应的电流量即可。
为控制输出电流手动步进为1mA 增、减可调，我们只要保证数字量（0～99）——电压量（0～9.9V）——电流量（0～99mA）相对应，通过控制数字量手动增减步进为 1 可调即可。
综上，整个系统的原理框图如图一所示：图一系统原理框图三、方案论证1. 直流稳压电源电路单元小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤 波电路和稳压电路四 个部分组成。
如图二所示：图二 稳压电源组成示意图方案一： 输出可调的开关电 源开关电源的功能元件工作在开关状态，因 而效率高，输 出功率大；且 容 易实现短路保护与过流保护，但 是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压 时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本设计中不适合此方案。
方案由固定式三端稳压器组成由固定式三端稳压器（7805、7812、7912）输出脚 V 0、输入脚 V i 和接地 脚 GND 组成，它 们的输入端接电 容可以进一步滤波，输出端接 电容可以改善 负载的瞬间影响，并且此电路也比较稳定，实现简单。
因此在此采用方案二，电路原理图如图三所示：2.手动增减数字量产生单元图三 固定三端式直流稳压电源电路方案一：74LS163为可预置的 4 位二进制同步加法计数器。
数控直流电流源 (2)
数控直流电流源 (2)摘要: 本设计由三个部分组成，键盘与显示，基于单片机的控制器，稳流电源。
以89C52为主控单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350K的输出电压大小，设计实用，精度高。
A bstract: This design is consisted of three elements, The controller based on microintrollers89C52，Keyboard and display，Stable electric current source. The51 synthesized with HD7279，achieve the aim to control the output current.一.方案论证与比较1.电源部分（1）开关电源采用单极开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。
该方案的优点是电路的效率较高，可以达到70%37V时可以提供1.5A的电流，本产品要求的最大电流为2A，所以必须用两个LM317并联，但是由于并联后两个LM317工作电流负载不均衡，使电路稳定性降低。
鉴于以上原因，本设计采用了单片LM350K。
LM350K可以提供最大为5A电流，满足本设计要求，而且不存在两片芯片同时运行中所产生的不同步问题，故性能比较优良，且电路稳定性提高。
本主电路的原理是通过MCU控制D/A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LM350K输出。
为了达到2A的输出电流，LM350K必须选用金属外壳封装，并且带稍大面积的散热片3.DAC0832 为了实现对输出电流的数字控制，该设计选用了DAC0832。
DAC0832是一款常用的数模有两种连接模式，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Iout1和Iout2之间接一参考电压。
数控直流恒流源
数控直流恒流源 Last updated on the afternoon of January 3, 2021数控恒流源设计与总结报告摘要：本设计以89C52为主控器件，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器OP07和大功率场效应管IRF640构成恒流源，通过12位A/D、D/A转换芯片，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能，人机接口采用4*4键盘及LCD液晶显示器。
该系统电流输出范围为20mA～2000mA的数控直流电流源。
该电流源具有电流可预置，1mA步进，同时显示给定值和实测值等功能。
关键词： 89C52 恒流源 AD DA1 系统设计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。
其原理示意图如下所示。
图数控直流电流源原理示意图设计要求题目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。
其要求如下:1.1.1 基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（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≤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）自制电源。
1.1.2 发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的％+3个字；（3）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 mA；（4）纹波电流≤；（5）其他。
总体设计方案本设计要设计的基于单片机控制的直流恒流源，以直流稳压电源和稳流电源为核心,结合单片机最小系统实现对输出电流的控制。
数控直流电流源
数控直流电流源总体方案论证与比较方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。
本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。
方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。
为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
本方案的基本原理如图1-1-1所示。
图1-1-1 系统原理框图比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
模块电路设计与比较1．恒流源方案选择方案一：采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。
方案二：采用四端可调恒流源，这种器件靠改变外围电阻元件参数，从而使电流达到可调的目的，这种器件能够达到1~2000毫安的输出电流。
改变输出电流，通常有两种方法：一是通过手动调节来改变输出电流，这种方法不能满足题目的数控调节要求；二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数，虽然可以达到数控的目的，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，所以很难调节输出电流。
方案三：压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。
电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A 转换转变成模拟信号，再送到大功率三极管进行放大。
单片机系统实时对输出电流进行监控，采用数字方式作为反馈调整环节，由程序控制调节功率管的输出电流恒定。
当改变负载大小时，基本上不影响电流的输出，采用这样一个闭路环节使得系统一直在设定值维持电流恒定。
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信息与控制工程学院硬件课程设计说明书数控直流电流源设计学生学号：学生姓名：专业班级：自动1003班指导教师：职称：讲师起止日期：2013.03.11 〜2013.03.31吉林化工学院Jil in In stitute of Chemical Tech no logy信息与控制工程学院硬件课程设计说明书课程设计任务书一、设计题目：数控直流电流源二、设计目的1.掌握STC89C5单片机最小系统及接口电路的设计；2.熟练掌握单片机的编程方法；3.掌握利用DXP软件绘制电路图的方法；三、设计任务及要求设计并制作数控直流电流源。
输入交流200〜220V,50H z;输出电流W 10V,输出电流范围为20 〜2000mA四、设计时间及进度安排设计时间共三周(2013.03.11〜2013.03.31 ),具体安排如下表:五、指导教师评语及学生成绩摘要：该数控直流电流源以精密压控电流源为核心、用单片机、DAC组成控制电路，引入“S类”反馈控制功率放大电路，实现超精密电流控制、具备精准的扩流能力、低失调、有步进、同时带有丰富扩展功能的精密电流源。
经过ADC采样，完成输出电流显示功能，并使输出范围覆盖0〜2A,是理想的电流源解决方案。
关键词：精密电流源低失调S类功率放大器Abstract: The direct curre nt source of nu merical con trol bases on accurate VCCS, using MCU and DAC as con troller kern el, import ing circuit of power amplificatio n of type S with feedback control; achieves ultra accurate current control; has low offset and excelle nt capacity for curre nt enlarging; has step by step moti on. At the same time, it provides abundance extended functions. According to the ADC sampling, it carries out the function of display ing the curre nt output, mean while it achieves a range of 0 to 2A. Above all, it is an ideal solution of current source.Keyword: accurate curre nt source , low offset , power amplificati on of typeS信息与控制工程学院硬件课程设计说明书目录第1章绪论--------------------------------------------------------------------------------- -1 -1.1恒流源的应用------------------------------------------------------------------------ -1 -1.1.1在计量领域中的应用------------------------------------------------------------- -1 -1.1.2在半导体器件性能测试中的应用---------------------------------------------------- -1 -1.2恒流源的发展历程-------------------------------------------------------------------- -2 -1.2.1电真空器件恒流源的诞生--------------------------------------------------------- -2 -1.2.2晶体管恒流源的产生和分类-------------------------------------------------------- -2 -1.2.3集成电路恒流源的出现和种类------------------------------------------------------ -2 - 第2章恒流源的设计理论与总体方案----------------------------------------------------------- -3 -2.1总体方案选取及性能指标 --------------------------------------------------------------- -3 -2.1.1数控直流电流源的设计要求-------------------------------------------------------- -3 -2.1.2数控直流电流源系统设计方案比较-------------------------------------------------- -3 -.2 2恒流源基本设计原理与实现方法 -------------------------------------------------------- -4 - .2 2.1 恒流源基本设计原理----------------------------------------------------------- -4 - .2 2.2引起稳定电源输出不稳定的主要原因----------------------------------------------- -4 - 第3章系统的硬件设计与实现----------------------------------------------------------------- -5 -3.1单片机介绍--------------------------------------------------------------------------- -5 -3.1.1认识单片机---------------------------------------------------------------------- -5 -3.1.2其他外围器件------------------------------------------------------------------- -9 -3.2A/D 和D/A 的介绍------------------------------------------------------------------- 11 -3.2.1------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- A/D 和D/A 的选择 -------------------------------------------------------------------------- 11 -3.2.2A/D 和D/A 的介绍--------------------------------------------------------------- 12 -3.3供电电源的设计---------------------------------------------------------------------- 14 -3.4数控直流电流源主要单元器件的选择 ------------------------------------------------------ 15 -3.4.1开关的选择--------------------------------------------------------------------- 15 -3.4.2PWM芯片的选择 ------------------------------------------------------------------ 15 -3.4.3电流传感器的选择--------------------------------------------------------------- 19 -3.5电源输入EMI滤波和主电路前级整流滤波电压电路设计 --------------------------------------- 21 -3.5.1电源输入EMI滤波电路----------------------------------------------------------- 21 -3.5.2主电路前级整流滤波稳压电路------------------------------------------------------ 21 -3.6 PWM 调制波与MOSFET的驱动电路的设计-------------------------------------------------- 22 -3.7斩波电路与滤波稳流电路的设计 ---------------------------------------------------------- 22 -3.7.1输入电压最大有效值的计算-------------------------------------------------------- 22 -3.7.2斩波与滤波稳流电路原理图-------------------------------------------------------- 22 -3.8电流检测电路的设计 -------------------------------------------------------------------- 23-3.8.1电流/电压转换电路--------------------------------------------------------------- 23-3.8.2隔离型电流检测电路-------------------------------------------------------------- 23-4.1软件流程---------------------------------------------------------------------------- 24 -4.1.1主程序与A/D采集程序流程图------------------------------------------------------ 24 - 程序初始化 ---------------------------------------------------------------------------------- 24 -5.1测试方法----------------------------------------------------------------------------- 25 -5.2总结-------------------------------------------------------------------------------- 25 -信息与控制工程学院硬件课程设计说明书附录 --------------------------------------------------------------------------------------- 27 - 附1 ：原件清单------------------------------------------------------------------------ 27 -附2 :总电路图------------------------------------------------------------------------- 28 -附3 :部分程序------------------------------------------------------------------------ 29- 参考文献------------------------------------------------------------------------------------ 31 -第1章绪论在实际生活中，很多电子系统都要求有稳定的直流电流源供电，特别是在厂矿企业和实验室中，直流稳压电流源作为一种必备的电子设备得到了广泛的应用。