数控恒流源的设计与实现 - 图文(5)

量和增加散热面积来避免因温度过高导致采样电阻值发生变化。在条件允许的情况下，还可以采取风冷的办法解决。另外采样电阻阻值取大一点，对稳定度有好处，但会使系统效率下降，这种考虑取R=0.5Ω。 3.6 误差电压放大器

电流稳定度与放大器有直接关系，在大功率电源里基本上是倒数关系，本设计选用TL082作为误差放大器。具有高增益，低输入失调电压，低失调电流，低温漂，低嘈声电压。由于采样电阻选取0.5Ω，最大采样电压为1V，而负载端最高电压为10V，复合调整管1.4V。于是要求误差放大器的最大输出电压为12.4V。为了防止放大器进入饱和区，设计将放大器的工作电压取为±15V。 3.7 基准电压

基准电压的选择非常重要，它直接影响恒流源输出电流的准确性,稳定性及纹波系数等项技术指标。设计选择了目前性能最佳，电压温度系数最低的精密基准电源REF5040。 4 系统软件设计 4.1 程序总体流程图

开始 初始化程序 等待按键按输入 液晶显示

结束 图4.1 程序流程图

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4.2 D/A子程序

D/A转换器TLV5618 模块的软件设计：通过DIN，SCLK，CS三条控制线设置转化数据。头四位为特殊位用于选择转化方式，以及用于通道选择，可自行设置。后12位为需要转换的值，实现电压的可变输出。程序调节 D/A的输出，使输出值更加准确。键盘向单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，经过12位 D/A再送到恒流源模块，12位 D/A测量取样电阻上的电压值经过反馈回单片机，调整 D/A输出电压大小，进而调整电流接近预置值，使输出电流达到一个动态平衡状态。 D/A转换器程序流程图如图所示。

结束

图4.2 D/A转换流程图

通道选择 初始化 开始 数据写入 进入转换 主要性能有以下几点： （1）分别率：12bits；

（2）输出：双路电压输出型，输出电压范围为基准电压的两倍； （3）单电源+5V工作；

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（4）接口：与SPI兼容的3线。 4.3 A/D子程序

TLC2552 转换器将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值比较，根据两者间的差距值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。本设计中，进行数据采集转换前都对TLC2552进行初始化，以便确定其采集转换的通道、量程和极性等。A/D子程序流程图如图所示。

开始 初始化 数据写入和读出 选择电压模式通进入转换 结束

图4.3 A/D转换流程图

5 系统调试 5.1 测试结果

所用仪表：数学示波器 数字万用表 实验室电源。

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当负载端短路，即负载电阻RL=0Ω时，输出电流的预置值、显示值和实测值对照表如表5.1所示。表5.1 输出电流的预置值、显示值和实测值对照表（测量条件：RL=0Ω）

表5.1 对照电流表

对照电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置电流/mA 20 显示电流/mA 20 实测电流/mA 21 50 100 300 500 1000 1200 1500 2000 50 101 301 501 1000 1202 1500 2001 51 102 299 497 955 0.3 1191 1490 1988 0.5 0.4 0.8 纹波电流/mA 0.1 0.2 0.2 0..3 0.3 由表5.1可以看出电流的设定值和实测值之间存在误差，其主要原因是直流电流源部分输入端的射极跟随器的同相反相端的压差不为0，不可能达到理想运放的效果。但误差值仍在题目允许的范围内。 当负载电阻RL=1Ω时，输出电流的预置值、显示值和实测值对照表如表5.2所示。表5.2 输出电流的预置值、显示值和实测值对照表（测量条件：RL=1Ω）

表5.2 对照电流表

对照电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置电流/mA 20 显示电流/mA 21 实测电流/mA 22 50 100 300 500 1000 1200 1500 2000 51 101 301 502 1002 1202 1502 2002 51 101 297 496 954 0.5 1190 1489 1989 0.5 0.7 0.9 纹波电流/mA 0.2 0.2 0.2 0..4 0.5 由表5.2可以看出电流的测量值与实际值之间存在误差，主要是A/D转换存在量化误差，取样电阻随温度升高阻值变化也会影响测量

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误差。取样电阻用康铜丝温度系数较小，因此测量误差在题目要求范围之内。当负载电阻RL=2Ω时，输出电流的预置值、显示值和实测值对照表如表5.3所示。表5.3输出电流的预置值、显示值和实测值对照表（测量条件：RL=2Ω）

表5.3 对照电流表

对照电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置电流/mA 20 显示电流/mA 20 实测电流/mA 21 50 100 300 500 1000 1200 1500 2000 51 101 301 502 1001 1202 1502 2002 49 99 299 497 955 0.6 1191 1490 1988 0.6 0.7 1.0 纹波电流/mA 0.2 0.2 0.3 0..4 0.5 当负载电阻RL=4.7Ω时，输出电流的预置值、显示值和实测值对照表如表5.4所示。表5.4 输出电流的预置值、显示值和实测值对照表（测量条件：RL=4.7Ω）

表5.4 对照电流表

对照电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 预置电流/mA 20 显示电流/mA 21 实测电流/mA 22 50 100 300 500 1000 1200 1500 2000 51 101 301 502 1001 1202 1502 2002 48 99 297 498 954 0.6 1189 1488 1986 0.7 0.9 1.1 纹波电流/mA 0.3 0.3 0.4 0..4 0.5 5.2 数据分析

（1）输入18V电压的导线有电阻，导致负载电阻加大，可能引起测量值的误差。

（2）万用表内阻可能引起误差。 （3）电容滤波不够导致电路不太稳定。

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