程控高效可调恒流源

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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