数控电流源设计总结 第1篇

为了保证系统安全，上电前先用万用表检测各个部件是否连接正常，是否存在短路现象。空载后通电，用万用表检查各个关键部位电压是否正常。加大负载后通电，检查整体运行是否正常，有无过热情况。

检测各部分软件程序是否正常工作，AT89S52控制系统、AD转换、DA转换、按键控制及LCD显示等部分是否稳定运行。

经测试，系统能够达到以下指标，系统总体测试结果如表1所示。

表1 测试结果

1）系统能够实现20~1 000mA的任意电流值的设定，具有步进电流调整功能，能够实现步进+1、-1、+10、-10mA;

2）为保证系统安全运行，设定最大输出电流为1 200 mA，当输出电流值大于1 200 mA时，发出报警提示。

3）系统的输出范围测试，通过按键设定预设电流范围20 mA，1 000 mA，实测采样电压值为，.

4）测试方法：将万用表调至电流档，两表笔串联接入+12 V电源与负载电阻之间，其显示电流值，即为输出的实际电流值。

数控电流源设计总结 第2篇

本设计采用模拟闭环控制。采用AT89S52单片机作为主控制器，用D/A转换器输出模拟电压信号，再经V/I转换电路获得电流。V/I转换电路依据电流串联负反馈原理，由运算放大器和大功率三极管组成模拟闭环，使输出电流稳定。

本系统可分为3个部分：电源部分、控制部分和V/I转换部分。电源不仅要提供±5 V和±12 V供控制部分和V/I转换部分中的模拟器件使用，而且要提供大电压供V/I转换部分使用，且要有大功率输出的能力；控制部分的作用是根据用户设置值输出相应的电压信号；V/I转换部分的作用是把电压信号转化成相应的电流。各部分之间的关系如图1所示。

图1 系统原理图

使用两个变压器。大功率变压器输出经整流滤波后直接供给V/I转换部分使用。小功率变压器输出经整流滤波后通过78和79系列芯片获得±12 V和±5 V电压。大功率变压器输出经整流滤波后稳压，然后提供给V/I转换电路使用。此方案输出功率可以满足要求，且V/I转换部分电源稳定度可以保证。本电流源输出电压设置在40 V以内，因此最大输出功率为80 W，为留有裕量，大变压器选择双18 V、100 W.使用三端稳压芯片LM338K获得40 V的电压，这样LM338K输入输出压差为6V左右，输出电流2A时耗散功率为12W左右，LM338K最大输出电流达5 A，耗散功率50 W.

电源部分的电路如图2所示。

图2 电源部分电路图

使用12位D/A转换器。采用12位串行D/A转换器转换器输出的电压信号加到放大器F5的同相端，F5的输出接到中功率三极管D1266A的基极，D1266A与大功率三极管2N3055组成达林顿形式。RL为负载，它接在+40 V电源和达林顿之间，与之并联的二极管是考虑到负载有可能是电感而加上的，作用是断电时消耗电感负载的能量，保护系统。R为取样电阻，阻值 Ω，功率10 W，取样电阻把电流线性转化成电压信号，经同相放大器后加到放大器F5的反向端。设负载上的电流为I，反馈回路中同相放大器增益为K，输入信号电压值为U，则U= ，调节同相放大器的增益，使，可使U=I，这样实现了电压转换电流功能，且消除了三极管β值随温度变化带来的影响。

D/A转换的电路如图3所示。

图3 控制部分电路图

V/I转换电路采用高精度集成运放OP07作为比较放大器，DA的输出电压经跟随器与比较器的同向端相连，比较器的反向端与采样电阻的相连，使电流预设值与测量值直接进行比较，±12 V电源为OP07提供电源电压，运放的输出电压信号控制达林顿复合三极管的导通，经模拟闭环反馈调整使电流达到设定值，TIP41（10 A）是大功率PNP三极管，在本设计中的主要功能是实现功率放大。

采样电阻将电流信号以电压的形式加到运放的输入端，由此构成的电流并联负反馈电路，可以减轻后级电路对D/A的干扰，从而得到恒流输出，大大提高了电流源的稳定性。

根据运算放大器的结构可知，负载电流仅与输入电压和采样电阻的阻值有关，而与负载电阻的大小无关。当输入电压保持不变时，负载电阻在一定范围内变化，而输出电流将保持不变，由此构成恒流源电路。本设计方案的一个主要特点是，采用康铜丝做采样电阻，康铜丝的温度系数约为5 ppm/℃，当有电流流过电阻是引起的温度升高对其阻值影响不会太大，其温度特性较好。电路中各电阻均应选用精密

电阻，以达到能高的V/I转换精度。V/I转换部分电路图如图4所示。

图4 V/I转换部分电路图

为了能够更好地显示更多信息，且能直接输入电流值。使用4x4键盘和LCD显示屏构成人机接口。使用AT89S52、薄膜键盘和LCD显示屏YM12864R构成人机接口。

数控电流源设计总结 第3篇

系统的主程序流程图如图5所示，由主程序实现整体控制，系统的功能子程序主要包括A/D转换子程序，A/D转换处理子程序，延时子程序，键盘处理子程序，液晶显示子程序等。

图5 系统的主程序流程图

程序开始运行后，首先进行系统初始化，显示初始设定的电流值和实际采样得到的电流值，然后检测是否有键按下，若有则进入按键处理子程序。由于采样电阻随温度变化，因此软件设计中需根据实际测得的变差数据，根据实际电流与电流理论值直接的函数关系进行温度补偿，使实际输出电流值与预设电流值之间的变差保持在误差允许范围内。

D/A转换器选用TLV5618，TLV5618是串行输入的12位高精度快速D/A转换器，能够输出二倍于基准电压的电压信号。其基准电压是由MC1403提供的 V电压，因此经D/A转换后得到的输出为0~5 位D/A转换器，分辨率为1/4 096，选采样电阻为Ω，D/A输出分辨率为1 mA的电流，实现步进10 mA，能够满足本设计的要求。

TLV5618的时序转换图如图6所示。

图6 TLV5618的时序转换图

根据上述时序图，编写DA转换子程序，其流程图如图7所示。

A/D转换选用12位串行转换器MAX187，其内部内置 V电源，转换精度高，速度快，满足本题目设计要求。根据其芯片参考资料给出的时序转换图编写A/D转换子程序，A/D转换子程序流程图如图8所示。

图8 A/D转换子程序流程图