摘要：文章介绍了一种根据C8051F040为操控中心的数控恒流源，运用内置D/A输出电压完成电流高精度调理，经过内置A/D收集采样电阻电压和沟通电源电压构成闭环操控，经过LCD显现预设电流值和实测电流值。经测验，输出20～1500mA电流时，体系差错小，负载调整率和线性调整率低。
1 导言
在实践的日子和试验中，要用到林林总总的电源，电压电流要求各异。怎么规划一个电压安稳，输出电流精度高的电流源，成了电子根底运用的热门。跟着数控电源在电子设备中的遍及运用，一般电源在作业时发生的差错，会影响整个体系的准确度。数控电源是从80年代才真实的开展起来的，期间体系的电力电子理论开端树立。这些理论为其后来的开展供给了一个杰出的根底。在今后的一段时间里，数控电源技能有了长足的开展。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、可靠性较差的缺陷。因而数控电源首要的开展方向、是针对上述缺陷不断加以改进。单片机技能及电压转化模块的出现为准确数控电源的开展供给了有利的条件。新的改换技能和操控理论的不断开展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器材的研发运用。从组成上，数控电源可分成器材、主电路与操控等三部分。数字化电源模块是针对传统电源模块的缺乏提出的，数字化能够削减出产过程中的不确定要素和人为参加的环节数，有效地处理电源模块中比如可靠性和产品一致性等工程问题，极大地进步出产功率和产品的可维护性。为到达必定的规范，本文选用C8051F040单片机作为操控中心，经过其内置的D/A输出电压对电流进行调制，大大进步电源的输出精度。
2 体系总体规划
本体系选用C8051F040为操控中心，经过键盘预设输出电流，运用内置D/A和A/D进行电流和电压信号的输出与收集，经过外接LCD显现预设电流值与实践输出值。故体系由操控模块、键盘输入模块、显现模块、恒流源模块、负载电源模块、沟通电源电压检测模块等组成。体系结构框图如图1所示。
3 各模块规划
3.1 操控模块
本体系选用键盘输入办法，以各种步进值(1mA、10mA等)预设电流值，C8051F040读取预设电流值，经过运算得出对应的数字输出量，再经D/A转化器输出对应的精细电压信号Vs，Vs作为恒流源模块的操控电压模拟量，完成对恒流源输出电流的准确调理(20mA～1500mA)。
一起C8051F040操控LCD输出预设电流值和实践电流值;运用A/D监测输出电流值和沟通电源电压值，构成闭环操控，进步输出精度和安稳性。
3.2 恒流源模块
抱负电流源的输出电流只按其本身规则改动，与外电路无关。如图2所示、其间Vs是恒流源输入电压，Vo为输出电压。根据运算扩大器的虚短准则即(V+=V-)，则Vf=Vs，又根据运算扩大虚断准则(运放的+、-端输入电流I+=I-=0)，则流过电阻R1和R2的电流都应是Io，Io便是规划要求的恒流源输出电流。由于Vf=IoR2，而且Vf=Vs，所以Io=Vs/R2，由此可知，当R2必守时，Io与Vs成正比，当Vs改动时，随线性改动。因而，图2所示的恒流源电路是一个线性电路。为了调理输出电流Io，办法之一便是固定R2不变，调理Vs，当Vs改动时，电流Io随Vs成正比例地改动。数控模块的D/A转化器能够准确供给这个可变的Vs。
可见输出电流仅与操控电压和电流取样电阻有关，且成线性关系。
恒流源模块分为线性调理输出和大功率驱动元件两部分组成。下图3为恒流源电路图，图中R2，R3，R4和运放等组成电流调整电路，由R7、R8分压，D/A操控输出电压加在跟从器输入端，R3、R4并联组成采样电阻，可调电阻R3用于微调采样电阻，采样电阻将输出电流转化为电压。根据Io=Vs/R2，挑选R2=1Ω，当Io=1500mA时，Vs=1V。所以，D/A输出Vs的规模为0～1.5V。R6为限流电阻，当需求调高输出电流时，D/A输出电压添加，运放输出电压升高，Q1导通程度添加，导致输出电流添加。当需求调低输出电流时，D/A输出电压减小，运放输出电压下降，Q1导通程度减小，导致输出电流减小，为了体系准确性高，取样电阻选用高精度大功率锰铜丝。
3.3 沟通电源电压的监测
为使体系输出电流精度高、安稳性强，经过收集沟通电源电压，构成闭环操控。
沟通采样算法选用均方根算法，沟通电源电压检测电路如图5所示。
3.4 LCD显现与键盘规划
选用LCD显现器显现预设电流值、实践电流值、差错等。体系选用128×64点阵12864液晶显现器，可显现汉字和图形，规划友爱的显现界面。键盘规划选用4个按键，运用菜单形式，完成各种参数设置(如恣意步进的设置)，其接口简略操控便利。
4 软件规划
主程序流程图如图6所示。
5 体系测验
体系实物图如图7所示，外接电源和负载别离进行差错、负载调整率、纹波电流和线性调整率测验。
5.1 差错测验
在规模内选定5个值进行测验比较，详细数据见表1。由数据剖析可知，差错率低于，其间Io为设定值，I1为采样值，I2为电流表实测值，I%为差错率，I%=|I2-I0|/Io× 100%。
5.2 负载调整率测验
输入电压220V不变，设定电流600mA，改动负载电阻值R，别离在5Ω、10Ω、20Ω、50Ω、100Ω测验，测验成果如表2所示，由数据剖析可知，差错率低于。
5.3 纹波电流测验
负载设定为，别离测验输出电流为，时，负载电压峰峰值，纹波电流小于。
5.4 线性调整率测验
负载固定，输出电流固定，改动输入电压值，别离进行测验，剖析实践输出电流值的改动，测验成果如表3所示，由数据剖析可知，差错率低于。
6 定论
本体系运用C8051F040内置D/A和A/D，选用采样电阻和沟通电源电压检测双相反应，构成闭环操控体系，完成规模内，差错和纹波电流低于、负载调整率和线性调整率的差错率都小于的高精度、高安稳性的恒流源。
