一种高精度数控恒流源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高精度数控恒流源，属于电源电路领域，它由V/I转换电路、前置放大电路、反馈电路和单片机系统组成。本恒流源利用V/I转换电路来实现恒定电流的输出，并通过单片机控制D/A输出的电压来实现电流的数字控制，前置放大电路调理D/A输出的电压，使其满足V/I转换所需电压的要求，反馈电路再将输出的电流信息回馈到单片机，以实现闭环控制，由于所采用的单片机内置A/D模块和D/A模块，所以无需外加A/D和D/A电路。本实用新型专利技术具有成本较低、精度高、稳定性好等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高精度数控恒流源电路，属于电工电子产品领域。
技术介绍
随着电子技术的迅猛发展，越来越多的产品都融入了它们的身影，从而提高了各个行业相关产品的性能指标，作为电子技术的一个关键——电源，它的精度和稳定性等就变得非常重要了。恒流源作为电源的其中一员，也有相应要求。而且现在越来越多的产品都往数控方向发展，因为数控方式可以提供更精确地控制，在数控恒流源领域一般采取的方案都是由D/A提供电压再通过V/I转换实现恒流输出，再通过功率管放大以提高输出电流，最后通过A/D来反馈输出的电流值，从而做到闭环控制使输出电流值精确和稳定。本技术也采取该方案，但以往该方案为了实现高精度，都需要高位的A/D和D/A，从而大大增加了成本。而本技术采用位数较低的A/D和D/A就可实现高精度的恒流输出，所以直接采用单片机内置的A/D和D/A就可实现，从而极大地节约了成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高精度数控恒流源。本技术实现上述目的所采取的技术方案是一种高精度数控恒流源，它由V/I转换电路、前置放大电路、反馈电路和单片机系统组成；所述的v/ 转换电路包括集成运算放大器U2、普通三极管Q1、达林顿管Q2、可调电阻1^3、电阻1 4、1 5、1 6、1 7、1^1、电容(1、02、03、04、05，它们对0/^输出的电压进行￥/1转换以实现恒流输出，三极管Ql和达林顿管Q2对V/I转换得到的电流进行放大，以满足大电流输出的要求，R7为分流电阻，防止电流过大损坏Ql和Q2，RPl为取样电阻，作为U2的反馈输入；所述的前置放大电路包括集成运算放大器Ul、可调电阻RW1、RW2、电阻Rl、R2、R3，实现对D/A输出电压的负反馈放大，使其输出电压满足V/I转换所需的电压要求；所述的反馈电路包括集成运算放大器U3、可调电阻RW4、RW5、电阻R8、R9、RlO、电容C6、C7，它将采样电阻上的电压调理成合适的电压反馈回A/D，从而实现整个系统的闭环控制，保证了输出电流的精确度和稳定度；所述的单片机系统包括单片机U4、液晶LCD1、晶振Y1、十口插座J1、按钮开关 Si、S2、S3、可调电阻 Rff6,电阻 Rll、R12、R13、R14、R15、电容 C8、C9、CIO、Cll、C12、 C13，液晶用于显示电流的设定值，S2、S3两个按钮开关实现对电流值的加减设定，单片机内置的D/A模块输出V/I转换所需的电压，单片机内置的A/D模块实现对输出电流的测量和监控。所述单片机系统中的单片机U4采用C8051F020单片机，液晶IXDl采用IXD1602 型液晶，用其来显示所设定的电流值；所述电流值设定采用按钮开关S2、S3和电阻R14、 R15组成的按键电路来完成加减设定；所述的A/D转换采用C8051F020单片机内置的A/ D模块ADCO来实现，外部待测电压信号通过ΑΙΝΟ. 0管脚进入ADCO ；所述的D/A转换采用 C8051F020单片机内置的D/A模块DACO来实现，并通过DACO管脚向外输出D/A转换之后的电压。所述前置放大电路采用集成运算放大器0P07实现电压的负反馈放大。D/A输出的电压跟可调电阻RWl两边的其中一脚相连，另一边跟地相连，中间可调端跟电阻Rl相连后再连入Ul的3脚，电阻R2 —端跟地相连，另一端跟电阻R3的一个管脚和Ul的2脚相连， R3的另一端跟Ul的6脚相连。所诉V/I转换电路中的集成运算放大器U2采用0P07，电压通过电阻R4流入U2的 3脚，U2的输出经过串联电阻网络R5、R7、R6反馈回U2的2脚从而实现同相型V/I转换电路，取样电阻RPl的一端和Q2的发射极及R6的一端相连，另一端跟地相连；所诉电流放大电路中三极管Ql采用9013，达林顿管Q2采用TIP122并将其安装在大面积散热片上，Ql的集电极和Q2的集电极相连之后跟负载的一端连接，Ql的发射极和Q2的基极相连，Ql的基极和R5的一端相连，Q2的发射极和取样电阻RPl相连；所诉V/I转换电路中，Cl选用瓷片电容、C2采用电解电容，它们并联在一起，并且C2的正极还和12V电源正极、U2的7脚、RW3 的可调端相连，C2的负极还和地相连，以实现滤波；所诉分流电阻R7的两端分别跟Ql的基极和Q2的发射极相连；所诉恒流源的负载的两端分别跟18V电源的正极和Q1、Q2的集电极相连；所诉负载及18V电源跟C3、C4组成的滤波电路相连，其中C3选用瓷片电容、C4采用电解电容，它们并联在一起，C4的正极还跟18V电源的正极相连，C4的负极还跟地相连。所诉反馈电路中的集成运算放大器U3采用0P07，取样电阻RPl上的电压通过电阻R8流入U3的3脚，电阻R9的一端跟U3的2脚、RlO的一端相连，R9的另一端跟地相连， RlO的另一端跟U2的6脚相连，从而共同组成了负反馈放大电路，可调电阻RW5的两端分别跟U2的6脚和地相连，RW5中间的可调端跟单片机U4的ΑΙΝΟ. 0相连，它实现对放大之后的电压进行调理，使其满足A/D转换的要求；所诉反馈电路中的C6选用瓷片电容、C7采用电解电容，它们并联在一起，C7的负极还跟负12V电源的负极相连，C7的正极还跟地相连， 以实现对滤波。附图说明图1是本专利技术的系统框图；图2是单片机系统电路原理图；图3是前置放大电路原理图；图4是V/I转换电路原理图；图5是反馈电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的详细说明。如图1所示，本技术是一种高精度数控恒流源，它由单片机系统、前置放大电路、V/I转换电路和反馈电路组成。图2所示为单片机系统，它主要实现恒流值的设定、显示、D/A输出、A/D采样监控。 其中U4为C8051F020型单片机，Si、Rll、R12、C8和C13组成的是复位电路，当系统运行不正常时通过按动Sl按钮开关来复位；C9、ClO和Yl组成晶振电路，提供系统时钟Jl、R13 作为C8051F020在线调试和下载的接口电路；S2、S3、R14、R15组成按键电路，当按动S2或5S3时，跟单片机相连的P3. 2、P3. 3脚上就会产生由高到低的电平变换，由此来检测按键是否按下，并对恒流值做相应的加减操作；LCD1、RW6组成显示电路，显示当前设定的恒流值， IXDl采用IXD1602型液晶显示器，RW6作为液晶背光亮暗的调节电阻。C8051F020型单片机内置多个A/D、D/A模块，在此分别采用ADCO和DACO模块，两者的基准电压都采用内部基准电压，单片机将按键设定的数值发送给DACO进行D/A转换， 并从单片机的DACO脚输出相应的电压。本恒流源输出的电流值范围为20mA到2A，而DACO 脚输出的电压值无法满足20mA到2A范围V/I转换所需的电压值，所以无法将DACO脚直接跟V/I转换电路相连，中间必须加一级前置放大电路以对DACO脚输出的电压进行放大、调理。Rl、R2、R3、RWl、RW2、Ul共同构成了负反馈型前置放大电路，如图3所示，Ul采用0P07 型集成运算放大器，R2、R3确定放大倍数，Rffl构成一个分压电路，调节输入电压范围，从而使放大后的电压满足相关参数要求，RW2为调零电阻，使Ul在零输入时保证输出也为零。经过前置放大调理本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高精度数控恒流源，其特征在于：它由Ｖ／Ｉ转换电路、前置放大电路、反馈电路和单片机系统组成；所述的Ｖ／Ｉ转换电路包括集成运算放大器Ｕ２、普通三极管Ｑ１、达林顿管Ｑ２、可调电阻ＲＷ３、电阻Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、ＲＰ１、电容Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５，Ｒ７为分流电阻，防止电流过大损坏Ｑ１和Ｑ２，ＲＰ１为取样电阻，作为Ｕ２的反馈输入；所述的前置放大电路包括集成运算放大器Ｕ１、可调电阻ＲＷ１、ＲＷ２、电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３，所述的反馈电路包括集成运算放大器Ｕ３、可调电阻ＲＷ４、ＲＷ５、电阻Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、电容Ｃ６、Ｃ７，所述的单片机系统包括单片机Ｕ４、液晶ＬＣＤ１、晶振Ｙ１、十口插座Ｊ１、按钮开关Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、可调电阻ＲＷ６、电阻Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、电容Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３，液晶用于显示电流的设定值，Ｓ２、Ｓ３两个按钮开关实现对电流值的加减设定，单片机内置的Ｄ／Ａ模块输出Ｖ／Ｉ转换所需的电压，单片机内置的Ａ／Ｄ模块实现对输出电流的测量和监控。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永炬，王韬，周祥，
申请(专利权)人：张永炬，王韬，周祥，
类型：实用新型
国别省市：33