單片機的恒流源技術(shù)研究

圖4 A/ D 采樣輸入電路

1. 4 D / A 采樣電路設(shè)計

D/ A 控制輸出電路如圖5 所示。該單片機的輸入信號為經(jīng)過12 bit 的A/ D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量，送入單片機處理后產(chǎn)生輸出數(shù)字量經(jīng)D/ A 轉(zhuǎn)換后送入恒流源，因而這種數(shù)控恒流源的精度最終取決與電路中A/ D 和D/ A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度。

圖5 D/ A 控制輸出電路

1. 5 系統(tǒng)控制算法軟件實現(xiàn)

采用數(shù)字控制策略比模擬控制的有無可比擬的優(yōu)勢：實現(xiàn)不同的控制算法；數(shù)字PID 具有設(shè)計周期短，調(diào)試和升級方便。數(shù)字控制系統(tǒng)主程序圖如圖6 所示。在系統(tǒng)加電后，主程序首先完成系統(tǒng)初始化，其中包括A/ D、D/ A、串行口、中斷、定時/ 計數(shù)器等工作狀態(tài)的設(shè)定，給系統(tǒng)變量賦初值，顯示上次設(shè)定值等。然后掃描獲取鍵值，判斷設(shè)定鍵、校準鍵是否按下，執(zhí)行相應(yīng)的功能子程序。當啟動鍵按下后，根據(jù)設(shè)定值、校正等參數(shù)計算對應(yīng)輸出的數(shù)字量，再進行閉環(huán)反饋調(diào)整，如圖6 所示。

圖6 系統(tǒng)主程序流程圖

2 實驗結(jié)果及分析

電源穩(wěn)定度測試數(shù)據(jù)如表1 所示。其中電源穩(wěn)定度是指在容許電網(wǎng)波動范圍條件下，對輸出電流穩(wěn)定度的影響。測試條件為I0 =1 000 mA,RL =3Ω，測試數(shù)據(jù)表明電網(wǎng)電壓在180 V ~250 V 波動時，輸出電流最大偏差為0.99 mA,紋波電流小于0.05 mA,輸出電流和紋波電流均達到設(shè)計要求。

表1 電源穩(wěn)定度測試數(shù)據(jù)

負載穩(wěn)定性測試條件為U0 =220 V/50 Hz,I0 =1000 mA,測試數(shù)據(jù)如表2 所示，其中負載穩(wěn)定度是指一定的工作情況下，負載變化引起的輸出電流變化。測試數(shù)據(jù)表明負載在0 ~10 贅變化時，輸出電流最大偏差為0. 99 mA,紋波電流小于0. 05 mA.

表2 負載穩(wěn)定性測試數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

本論文設(shè)計了基于單片機控制的直流恒流源，用單片機代替模擬控制芯片具有以下優(yōu)勢：（1）單片機控制電路的應(yīng)用，減少了控制電路的外圍電路，減少了恒流源的重量和體積。（2）數(shù)字化處理和控制，可避免模擬信號傳遞的畸變、失真，減少雜散信號的干擾；（3）該數(shù)字控制電路相對于模擬控制電路具有輸出電流恒定，精度高且外置數(shù)碼顯示功能。本文對數(shù)控恒流源的研究為國內(nèi)直流恒流源的發(fā)展提供了一個思路。