摘要：首要介绍了一种高安稳性恒流源体系的设计方案，该体系在负载为1Ω～15Ω时，恒流输出可调规模0A～1A，且恒流源电流可以在该规模内恣意设定，精度为±3mA。该恒流源体系首要由PIC单片机电路、ADC收集电路、DAC操控电路、键盘输入电路、液晶显现电路、集成运放及大功率MOS管等组成。试验成果表明该办法调理简略便利、安稳牢靠。
关键词：PIC单片机;ADC;DAC;恒流源
恒流源是一种可以供给安稳电流的电源设备，跟着科技的开展它的用处也越来越广泛，在核测井范畴、LED照明范畴、超导范畴以及现代通讯范畴，都有较广泛的运用。抱负的恒流源输出是安稳不变的，而恒流源电路因为负载的温度功用、供电电源的纹波巨细、调理的操控办法、单片机及相关操控电路的安稳性等要素，使得实践的输出会有不同的动摇，为了尽量减小这些要素的影响，本文选用了安稳牢靠的电路及闭环反应操控等办法，进步了恒流源输出的安稳性和可控性。
1 恒流源体系的组成
文中选用PIC单片机作为中心操控器材。恒流源体系框图如图1所示，首要由单片机电路模块、ADC电路模块、DAC电路模块、恒流源操控驱动和电流采样电路模块组成。体系经过LCD液晶显现器和独立键盘完结了简略的人机沟通;LCD液晶显现器显现电流值以及一些相对应功用，而小键盘则用来完结人为的操控恒流源输出。PIC单片机选用型号为PIC 24HJ64GP504通用单片机，其功用齐备，具有较高的功用和较低的本钱，是首选的小型操控体系中心操控芯片。该体系运用单片机将电流操控值及设定值经过换算转化成DAC的输出，该输出经过恒流源驱动电路完结对电流操控。输出电流经收集扩大后，送至ADC并反应到单片机操控体系中，在单片机中经过补偿运算调整恒流源电流的输出，然后到达进步输出的精度和安稳性意图。
2 恒流源体系首要电路设计
2.1 恒流源电路设计
恒流源电路原理结构图如图2所示。首要经过对功率MOSFET管栅极电压的操控完结对恒流源电流的操控。单片机经过SPI总线将设定或调整值的数字量送至DAC转化变成模拟信号，再经过运放跟从及R4、R3分压后送至恒流源操控处，然后完结对恒流源电流的调理。操控体系在操控恒流源电流的一起，经过采样电阻R5将电流巨细采样回来，经扩大器扩大后送至ADC芯片，然后完结了单片机对输出电流实时监控。当监控到的电流与设定值有不一起，将经过这种闭环反应环节对输出电流进行调整。当改动负载巨细时，在这种调理下根本不影响电流的输出。由图2可知，因为恒流源电流、功率均较大，如果与主控电路运用同一电源，会影响整个体系的安稳性，因而选用独立电源供电，该电源选用带回路端的24 V电源，这就使得操控电路的供电与恒流源供电彼此独立，互不影响。
2.2 PIC单片机及外围电路
PIC单片机操控体系是整个操控恒流源的操控中心，首要由单片机、晶振、编程调试接口及滤波%&&&&&%等组成。最小体系电路如图3所示。其间MCU选用PIC公司的PIC24HJ64GP5 04单片机。该款单片机是一种低功耗、高功用16位微操控器，具有64 k在体系可编程Flash存储器，其晶振频率可达40 MHz，8 k字节RAM，44个引脚，5个16位守时器/计数器。一起其具有功耗低、体积小、技能老练等长处。
2.3 ADC收集电路设计
ADC收集输入电路如图4所示。为了满意取样精度需求，咱们挑选12位ADC转化器TLV2541芯片;该ADC是一种高功用，12位，低功耗，COMS 的串行ADC，单通道输入，输出接口数SPI总线，有片选(CS)、串行时钟(SCLK)和串行数据输出线(SDO)三根操控线，这三根线直接接至PIC 单片机的SPI外设端口上。ADC的基准选用REF3225供给2.5 V的基准电压，它有低漂移、高精准的特色，该系列的基准芯片特别适合于做数据收集运用。TLV2541在读取数据时，需求确保严厉的时序要求，并给足满足的转化时刻。
2.4 DAC操控电路设计
DAC操控输出电路如图5所示，DAC用的是TI的TLV5618。其间DACS、SDO、SCK与单片机衔接的SPI接口，单片机经过该SPI协议口将数据送至DAC，并进行调理操控。DAC的输出端经过运放跟从扩大后送至恒流源电路，然后调理恒流源电流的巨细。TLV5618是12位DAC，DAC每位调理电流步长可达1/4096A，这远低于要求精度。TLV5618需求接外部基准电压，文中选取REF3212为DAC供给1.25 V的基准电压。其输出电压规模为基准电压的两倍乘以编程值。
3 体系软件设计
操控体系的软件程序流程图如图6所示。在体系加电后，主程序首要完结体系初始化，其间包含ADC、DAC、中止、守时/计数器等作业状况的设定，给体系变量赋初值，显现前次设定值等。然后扫描键盘，获取键值，判别功用键是否被按下，一旦按下将履行相应的功用模块;不然，依据设定值、校对等参数核算对应输出的数字量，送给DAC完结闭环反应操控。
4 电路测验成果及剖析
测验所用仪器：数字万用表，5 V及24 V直流电源。为了比较丈量值和实在值的差错，咱们在0 A～1 A之间选定了10个值相比较，记载丈量数据并剖析差错。
当负载为10 Ω，输出电流步进为10 mA时，输出电流预置值、显现值和测验值的对照见表1。
表1中显现值是ADC收集回来的数据，经过滤波处理后的值，丈量值是万用表显现的读数，由表中成果可知经滤波处理后的数据根本近似于电流设定值，而万用表丈量值与程序丈量值有必定差错，这首要是因为体系丈量自身存在差错，且所用的24 V电源纹波较大，使得万用表读数受到影响，而程序对ADC收集数据做了滤波处理，使得其数据更平稳，但不管哪种丈量值其与设定值差错均在要求精度内。
为了更好地阐明该恒流源体系的功用，文中测验了相同设定值不同负载的电流值，其测验数据见表2所示。该测验成果表明，恒流源在负载改变时虽然有较小差错，但根本能确保其电流值的安稳不变。
5 定论
本文是以P%&&&&&%24HJ64GP504单片机为中心操控器材，运用DAC、ADC和运算扩大器及大功率MOSFET管组成负反应体系，来完结整个恒流源体系电流的丈量与操控。这种闭环反应操控办法使得恒流源电流能及时快速地回调，增强了体系的可控性及安稳性;一起，还可以便利地经过键盘在 0 A～1 A规模内恣意设定恒流源电流值，即便负载改变较大，该体系也能及时调整输出电流，使电流安稳。别的，该体系电路简略、本钱低、牢靠性高，具有较为宽广的市场前景和运用价值。
