基於單片機的恆流源技術研究

2021-01-08 電子產品世界

直流恆流源的輸出電流，是相對穩定而非絕對不變的，它只是變化很小，小到可以在允許的範圍之內。產生變化的原因是多方面的，主要有以下幾個因素：（1）電網輸入電壓不穩定所致 電網供電有高峰期和低谷期，不可能始終穩定如初。（2） 由負載變化形成的 比如負載短路，負載電流會很大，電源的輸出電壓會趨於接近於零，時間一長還會燒壞電源。（3）由穩定電源本身條件促成的 構成穩定電源的元器件質量不好，參數有變化或完全失效時，就不可能有效地調節前兩種原因引起的波動。（4）元器件因受溫度、溼度等環境影響而改變性能也會影響穩定電源的輸出不穩。恆流源設計中主要針對以上第3 和第4 個因素設計了基於數字控制的直流恆流源，可以提高恆流源輸出電流的穩定性。

1 數字控制直流電流源系統工作原理

本論文設計了基於單片機的數控恆流源，該系統由恆流源主電路和單片機最小系統組成，其中單片機最小系統主要由單片機控制單元、A/ D 和D/ A 轉換模塊以及負載及鍵盤顯示模塊組成，系統結構框圖如圖1所示。單片機控制系統以單片機AT89S52 為核心[1] ,高精度12 bit A/ D 晶片AD1674 實現採樣輸入，12 bitD/ A 晶片DAC1230 產生控制輸出，實現了輸出電流的精確設定和檢測，系統還設置了串口通訊功能。

技術指標：輸入電壓180 V ~250 V/50 Hz,輸出電流範圍為20 ~2 000 mA,具有" +"、" -"步進調整功能，步進=10 mA;輸出電流最大偏差小於1 mA,紋波電流小於0. 05 mA.數控直流電流源系統框圖如圖1 所示。

圖1 數控直流電流源系統框圖

1. 1 恆流源主電路設計

恆流源電路原理結構圖如圖2 所示，由於D/ A轉換輸出的模擬信號不穩定，加上C3 穩定電壓。經過3.6 K 的電阻和1 K 的電位器加到單運放OP07 的同相輸入端，調節電位器的阻值的大小可調節同相輸入端的電位，從而改變輸出點的電位，輸出電位加到達林頓管的B 管腳上，進入達林頓信號產生自激信號，通過C1過濾掉。利用達林頓管的電流放大特性，可實現大電流的輸出，電流放大倍數為1 000 ~15 000倍。

圖2 恆流源主電路原理結構圖


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