几种简单恒流源电路1

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1、几种简单的恒流源电路恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。1. 由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示：图2图3R1是不能忽略的，且随Vout, Vin及环境温度的变化而变化，所以电流I = Ig + VOUT/R Ig的电流相对于Io 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。2. 由LM317组成的恒流电路如图2所示，1= ladj + Vref/RWref = 1.25 ),ladj的输出电流是微安级的所 以相对于Io可以忽略不计，由此可见其恒流效果较好。3. 由PQ30RV3组成的恒流电路如图3所示，I = Vref/R(Vref = 1.25,他的恒流会更

2、好，另外他是低压差稳压IC摘要：本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心，实现数控直流电流源功能的方案。设计采用 MOSFE和精密运算放大器构成恒 流源的主体，配以高精度采样电阻及 12位D/A、A/D转换器，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制，实现了 10mA-2000mA范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于 0.2mA,具有较高的精度与稳定性。人机接口采用4X4键盘及LCD液晶显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。关键字：数控电流源 SPCE061A模数转换数模转换采样电阻根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。方案一：采用开关电源的恒流源采用

3、开关电源的恒流源电路如图1.1所示。当电源电压降低或负载电阻 Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则 SG3524的 12、13管脚输出方 波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。BG1关断后，储能元件 L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流II的目的。优点：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积 比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、

4、重量轻等优点。缺点：开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图1.2所示。MC7805为三端固定式集成稳压器，调节 ，可以改变电流的大小，其输出电流为：】广。川如)+g ，式中兔为MC7805勺静态电流，小于10mA当此较小即输出电流较大时，可以忽略 珀，当负载电阻色 变化时，MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。Cl0.33u2 Uout%+5VGNDRffR110图1.2采用集成稳压器件的恒流源电路优点：该方案结构简单，可靠性高缺点：无法实现数控。方案三：单片机控制电流源该方案恒流源电路由N沟道的

5、M0SFET高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如图1.3所示。利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。士 12V工4 3 .1-lOOn-VA32J艮ARg 510P-07C/LT30pt：IRFP460100R30p.t RsT 1 2207图1.3恒流源电路该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运 算放大器，控制主电路电流大小。实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值

6、调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。基于上述方案比较和题目的要求，采用了方案三。、详细软硬件设计根据题目要求和上述论证，确定的系统框图如图2.1图2.1 系统框图硬件连接图如图2.2，本系统中SPCE061A勺IOA815, IOB1215为复用端口饶 AO RW EF DE。DDL DB2 DBS DEM DEO DB6 DB7SPL-C 501液晶显不器图2.2系统硬件连接图1硬件设计1)单片机控制电路本系统采用SPCE061单片机作为控制核心。SPCE061A是16位单片机，指令周期短，

7、工作速率快，功耗低，具有丰富的片上 资源，集成了可编程音频处理电路，可以在线下载，易于调试。尤其是其语音播放功能对增加语音报警功能提供了很大的方便。2)A/D，D/A 接口设计根据题目要求，数控直流恒流源的精度为1mA所以至少需要11位的A/D转换器和D/A转换器。A/D转换采用BB公司的ADS7816构成的转换电路，如图2.3。ADS7816是 12位串行模/数转换器，采样频率高达200kHz,转 换所需时 间短，转换精度高。ADS7816转换器将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机，单片机将此反馈信号与预置值 比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。这样就形成了反馈调节，提高输出电流

8、的精度。同时， A/D采样回来的电流经过单片机处理传送到LCD可以显示当前的实际电流值。VIIOB12 73Vin卜 DCLK V+ IN+IN-OUTCS/SDC4Cap 470uF亠Cap104图2.3A/D接口电路D/A转换采用12位DAC7625P勾成的转换电路，如图2.4。DAC7625唄有较高的精度。D/A转换电路主要负责把单片机输出的 控制信号送给高精度运算放大器，控制电流源输出电流大小。U312DA OUT34:也610A88IOA99IOAIO101OAU11OAI2b10AB13J0A1414GMOVFFHVRFLOUTBVOUTCOUTVssVdiGNDNICcsLDAC

9、AlDB0AODBIJWDB2DBllDB3DB1CDB4DB9DBSDBSDBMDB7DAC762526+5V*TTOBLI+均-峠21rCtp却【0B1010419IOB3-J*C7丁也47CI ； IOB3 n iobl tOBC-15GND图2.4D/A接口电路设D/A转换器的参考电压为键盘输入数字量为D, D/A转换输出的模拟电压。选择参考电压姑=2.5V，采样电阻-1.2207 。当输入数字量加1,模拟增加量X2500 V=!V=0.61mV则输出电流变化“ LV 0,61mV加=二=0.5mA即D/A转换器数字输入量每增加数值1,恒流源输出电流增加0.5mA。因此为实现步进功能，

10、每按一次步进+键，单片机送给D/A转换器的输入数字 量D加2,从而输出电流加1mA实现了电流步进1mA勺要求。步进减1mA同理。当键盘设置输出电流大 小为I时，单片机送给D/A转换器的数字量为2X I，使得电流源电路输出电流为I。然而这只是理想情况，实际电路因为种种原 因，实际输出电流不会完全等于理论计算值，此时电流反馈控制起了关键作用。单片机通过分析A/D转换的数值，得到电路实际输出的电流大小，对D/A转换器的给定数字量进行调整，使得输出电流大小更精确。3）恒流源电路恒流源电路是系统的重要组成部分，其电路原理图如图 2.5所示。主要由高精度运算放大器，MOSFET采样电阻等组成。15V恒流源

11、电路图2.5根据运放特性可得:V =TMOSFE的电流D/A转换器输出的控制电压加在运算放大器正输入端，控制负载中流过的电流。采样电阻选用康铜丝，以减少因温度变化而引起的采样电阻阻值的变化。采样电阻将输出电流转换为电压信号，供A/D转换用。设计中A/D、D/A转换器的参考电压都为2.5V，电路中流过的电流最大值为2000mA因此正常情况下电阻阻值应为 2500mV/2000mA=1.25 -。考虑到系统的步进功能，当 D/A转换的数字输入加1时，其模拟输出增加量2500r V=e.，与此同时采样电阻上的电压也相应增加相同的数值，令其输出电流增加0.5mA则计算得采样电阻阻值为:2500朋= 1

12、.2207Ci运算放大器的输出控制着 MOSFE的VGS因此运算放大器输出的稳定性将直接决定系统输出电流的稳定性；同时，运算放大 器还决定着系统输出电流的精度。为了满足系统的精度及纹波要求，选用精密运算放大器OP07C4）键盘及LCD显示电路系统中采用普通的4X4键盘实现电流的设计和调节。4X4键盘原理图如图2.6所示。键盘包括下列功能：S1 :程序复位; S2：液晶复位；Set:设定；09预置输入；+ :电流上调；-:电流下调；Enter：确认。从09预置键中输入预置电流值， 确认后便可通过液晶显示出预置电流值。上调键 +和下调键-分别用来控制电流以步进1mA增减，电流变化通过液晶显示出 来

13、。15V图2.64X4键盘原理图液晶显示器选用凌阳公司的 SPLC501液晶模组，SPLC501是 128X64的点阵LCD其内部自带驱动电路，外围电路非常简单， 因为凌 阳公司提供了驱动程序，使得编程也相当简单。在本设计中用它来显示电流的给定值、实际测量值以及系统工作状态。LCD的接口电路如图2.7所示。设置电流值;1111 mA 实测电濂價：1110 mA 系统工作正常7775:77g77g7曾7r -tmF箭 1 中wU i I1 i1 I1 il图2.7 液晶接口电路5）系统电源因为系统对电流的精度及纹波要求较高，而系统电源的精度及稳定度在很大程度上决定了系统的性能，因此系统电源的设计

14、是 整个系统中的重要部分。为了防止恒流源电路中的较大电流对控制部分产生干扰，将控制部分的电源和恒流源电路电源分成独立的两部分，分别由两组 变压器供电，电路如图2.8所示。斗4壬叶 0nuIBHEX ;AC DC*Ar n沪.1r0H畑孙V）ADC*AC工03511Q hlIQOa笳V)ACAC- -iv图2.8自制电源原理图控制部分：220V电压经变压器输出两组独立的交流 10V电源和一个交流15V电源。其中一路交流10V电源经整流、滤波、7805稳压后输 出+5V电压，给CPUS LCD供电；第二路交流10V电源经整流、滤波、7805稳压后输出-5V正端接地）电压为运算 放大器提供负工作电源。交流15V输出电压经整流、滤波、7812稳压输出+12V电压，为运算放大器提供正工作电源，同时此 +12V 电源经过参考电源芯片 MC1403输 出+2.5