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（数控加工）数控直流恒流 源 数控恒流源设计和总结报告 摘要：本设计以89C52 为主控器件，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器OP07 和大功率场效应管 IRF640 构成恒流源，通过 12 位 A/D 、D/A 转换芯片，完成 单片机对输出电流的实时检测和实时控制，控制界面直观、简洁，具有良好的人 机交互性能，人机接口采用 4*4 键盘及 LCD 液晶显示器。该系统电流输出范围为 20mA～2000mA 的数控直流电流源。该电流源具有电流可预置，1mA 步进，同时显 示给定值和实测值等功能。 关键词：89C52 恒流源 ADDA 1 系统设计 设计且制作数控直流电流源。输入交流 200～240V ，50Hz ；输出直流电压≤10V 。其原 理示意图如下所示。 图 1.1 数控直流电流源原理示意图 显示器 键盘 控制器 电流源 负载 电 源 1.1 设计要求 题目要求设计且制作数控直流电流源。输入交流 200～240V ，50Hz ；输出直流电压≤ 10V 。其要求如下: 1.1.1 基本要求 （1）输出电流范围：200mA～2000mA ； （2）可设置且显示输出电流给定值，要求输出电流和给定值偏差的绝对值≤给定值的1 ％+10mA ； （3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA ； （4）改变负载电阻，输出电压在 10V 以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出 电流值的 1％+10mA ； （5）纹波电流≤2mA ； （6）自制电源。 1.1.2 发挥部分 （1）输出电流范围为20mA～2000mA ，步进1mA ； （2）设计、制作测量且显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测 值) ，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3 个字； （3）改变负载电阻，输出电压在 10V 以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出 电流值的0.1％+1mA ； （4）纹波电流≤0.2mA ； （5）其他。 1.2 总体设计方案 本设计要设计的基于单片机控制的直流恒流源，以直流稳压电源和稳流电源 为核心,结合单片机最小系统实现对输出电流的控制。首先采用了单片集成稳压 芯片实现直流稳压,然后采用了分立元件实现稳流。为实现对输出电流的控制:壹 方面,通过 D/A 输出实现电流的预置,再通过运算放大器控制晶体管的输出电流; 另壹方面,运用A/D 转换器件将输出电流的采样值送入单片机,和预置值进行比较, 将误差值通过 D/A 转换芯片添加到调整电路,从而进壹步降低了输出电流的纹波。 该系统输出电流范围较大，且且输出电流和给定值偏差的绝对值及纹波电流 较小，具有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点，分为以下几个组成部 分：单片机控制系统、A/D 和 D/A 转换模块、恒流源模块、负载、键盘及显示模 块。 1.2.1 恒流源模块： 方案壹：采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现 的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。 方案二：利用三端可调直流稳压集成芯片，通过调整其输出电压来实现负载 的恒流特性。特点：直接利用稳压片提供所需功率，只需要添加相应控制电路即 可实现本题的大部分要求，可是，其电流调整率指标只能达到 0.5%～0.15% ，不 满足题目要求， 方案三：用“运放＋场效应管”的结构构成恒流源。特点：性能满足本题要求， 同时能够通过选用场效应管的不同容量来满足不同的应用要求。在保证运放处于 线性放大状态，输出电压小于10V的条件，输出电流能够达到2000mA能满足题目 的要求.故本设计采用此方案。 1.2.2 电源模块： 本系统需要多个电源，运放、D/A 转换芯片的，单片机系统用。电源虽简单， 但在高精度的系统中，尤其有纹波要求（本题目纹波电流）时，有着非常重要的 作用。 方案壹：采用升压型稳压电路。该电源减小了系统体积重量，但该电路供电 电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。 方案二：采用线性稳压电路。交流市电