一种高稳定数控恒流源的设计

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1、总第47卷第531期电测与仪表Vol.47No.5312010年第03期ElectricalMeasurement&InstrumentationMar.2010一种高稳定数控恒流源的设计常铁原，朱桂峰，胡重九（河北大学电子信息工程学院，河北保定071002）摘要：设计了一种高稳定的数控直流恒流源。以单片机为控制核心，采用模拟比较器反馈控制和A/D、D/A转换器的数字反馈控制，提高了输出电流的稳定性和精度。经实际测试，该恒流源纹波电流小、步进调整功能可靠。恒流值给定和测试精度、变负载恒流稳定性均基本达到0.1％水平。关键词：单片机；恒

2、流源；A/D转换器；D/A转换器中图分类号：TM932文献标识码：B文章编号：1001-1390（2010）03-0059-03TheDesignofaHighStableDigitallyControlledConstant-CurrentSourceCHANGTie-yuan,ZHUGui-feng,HUChong-jiu(CollegeofElectronicandInformationEngineering,HebeiUniversity,Baoding071002,Hebei,China)Abstract：Adigitalc

3、ontrolledconstant-currentsourceisdesigned.Single-ChipMicrocomputeristhecontrolcore,andanalogcomparatorfeedbackcontrolanddigitalfeedbackcontrolofA/DandD/Aareadopted.Thestabilityandaccuracyareimproved.Thesystemhasasmallripple,reliablestep-adjustfunction.Thesettingandtheou

4、tputareprecise.Andtheoutputoftheconstant-currentsourceisstablewhenloadischanged.Theerrorscanbothreachthelevelof0.1%.Keywords：SCM,constant-currentsource,A/D,D/A0引言在半导体器件性能测试、传感器、医疗诊断仪器
D/A稳定磁场的产生等领域中，恒流源作为不可或缺的部分，其稳定性和精度的好坏起着至关重要的作用。常LCDA/D见的恒流电流源一般只具有单一的电流值,或

5、有限的几档电流值，通用性不强，且稳定性和可靠性较低。随着计算机技术和电子技术的发展，以单片机为控图1系统结构框图制核心的数控恒流源在通用性、稳定性以及可靠性方面Fig.1Systemstructurediagram有着很大的优势，受到了广泛的关注。本文介绍的数控恒流源，是一种基于单片机控制的高稳定数控直流恒流级反馈控制方案。当有较小的扰动时，模拟比较器部源，其输出电流随负载和环境温度变化小，精度高，稳定分的反馈控制可以使输出电路达到稳定；当恒定输出性强，且输出电流值可调，具有较高的性价比。电流与设定值偏差较大时，数字反馈控制系统

6、可使恒1系统组成和工作原理定的输出电流与设定值保持一致。这两级反馈系统保[1]系统主要由恒流源电路、单片机控制单元、A/D证了输出电流的稳定性和精度。和D/A转换电路以及电源组成(见图1)。单片机为核2硬件设计部分心控制单元,通过键盘对电流值进行预置,单片机处理本系统的硬件电路按照功能可以分为恒流源电后输出相应的控制信号,经过D/A转换为模拟量，将路和数控电路两部分。恒流源电路是电流生成单元。模拟信号放大以及电平转换后输入压控恒流源电路控制信号通过恒流源电路产生对应的电流。因此恒流从而产生相应的电流信号。源电路的精确性、稳定性以及带负

7、载能力决定着整个在本系统中为了提高输出精度和稳定度，采用两系统的性能。数控电路是恒流源的控制单元，其主要功能是对恒流源电路的输出进行控制，实现输出电流-59-总第47卷第531期电测与仪表Vol.47No.5312010年第03期ElectricalMeasurement&InstrumentationMar.2010[2]值的可调，以及控制过程和输出结果的可视化操作。入单片机与设定值进行比较从而调整输出精度。2.1恒流源电路（1）单片机控制器为了获得较高的稳定度和精确度，恒流源电路采单片机是数控部分的核心，主要是实现电流设定用精密运

8、算放大器OP07作为放大元件，利用绝缘栅值向恒流源控制信号的转换、输出精度的调整以及操型场效应管11NM6驱动负载，1Ω的精密功率电阻作作过程和输出结果的可视化。本系统选用由ATMEL为采样电阻。电路运行时，采样电阻R2