專利名稱：一種數(shù)控直流電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)控直流電流源涉及領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及直流電源領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)控直流電流源。
背景技術(shù)：
在實(shí)際生活中，很多電子系統(tǒng)都要求有穩(wěn)定的直流電流源供電。特別是在廠礦企 業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中，直流穩(wěn)壓電流源作為一種必備的電子設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。目前現(xiàn)有的直流電流源分為兩種，一種是采用三端穩(wěn)壓器317組成，依靠單片機(jī) 控制二進(jìn)制編碼的數(shù)控電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)改變電阻參數(shù)，達(dá)到電流數(shù)控可調(diào)的目的，但是由于 步進(jìn)時相鄰每兩檔之間的電阻精度的問題，所以輸出電流的精度很難達(dá)到實(shí)際需要。還有 一種直流電流源采用恒流二極管或恒流三極管，雖然能達(dá)到比較高的控制精度，但這種電 路能實(shí)現(xiàn)的恒流范圍很小，只能達(dá)到十幾毫安，實(shí)用價值也不大。并且一般的直流電流源往 往固定輸出一種電流值或僅有幾檔電流值，不便于通用。并且有些電流源雖能實(shí)現(xiàn)數(shù)控但 所設(shè)定的輸出電流值是否準(zhǔn)確不能很直觀的觀測到。提高直流電流源供電精度和擴(kuò)大其可調(diào)范圍，并且實(shí)現(xiàn)對供電電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控 并進(jìn)行調(diào)整是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種數(shù)控直流電流源，以達(dá)到提高直流 電流源供電精度和擴(kuò)大其可調(diào)范圍，并且實(shí)現(xiàn)對供電電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并進(jìn)行及時調(diào)整的 目的。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種數(shù)控直流電流源，其特征在 于所述的電流源供電電源為數(shù)控電路和電流源主電路供電，電流源主電路分別連接到數(shù) 控電路和負(fù)載，數(shù)控電路與鍵盤/顯示電路連接，從而構(gòu)成數(shù)控直流電流源為其他電子設(shè) 備供電。所述的電流源主電路為市電經(jīng)過變壓后經(jīng)過單相全控橋整流和電容C13、C14濾 波，通過三相穩(wěn)壓器7815穩(wěn)壓接入負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)為電子產(chǎn)品提供直流電源。所述的數(shù)控電路為負(fù)載RL接入調(diào)整管和比較放大器后分別與采樣電阻RS連接到 A/D轉(zhuǎn)換后再接入單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對供電電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并進(jìn)行及時調(diào)整。所述的電流源供電電源中設(shè)有光電耦合器，從而實(shí)現(xiàn)電流源供電電源中的模擬電 路與數(shù)字電路的接地隔離，避免相互干擾。所述的單片機(jī)的型號為AT89C52，從而實(shí)現(xiàn)對采樣電流的比較和電流的調(diào)整功能。所述的三相穩(wěn)壓器的型號為LM7851CT。一種數(shù)控直流電流源，由于采用上述結(jié)構(gòu)，該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)1、提高直流電流 源供電精度和擴(kuò)大其可調(diào)范圍；2、實(shí)現(xiàn)了對供電電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并進(jìn)行及時調(diào)整的功 能；3、對于提供的直流電流可實(shí)現(xiàn)微調(diào)功能，保證其精確性。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1為本實(shí)用新型一種數(shù)控直流電流源的系統(tǒng)方框圖；圖2為本實(shí)用新型一種數(shù)控直流電流源的主電路圖；圖3為本實(shí)用新型一種數(shù)控直流電流源的數(shù)控電路原理圖；在圖1-3中，1、電流源主電路；2、電流源供電電源；3、數(shù)控電路；4、負(fù)載；5、D/A基 準(zhǔn)；6、調(diào)整管；7、比較放大器；8、A/D轉(zhuǎn)換；9、單片機(jī)；10、鍵盤/顯示電路。
具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的電流源供電電源2為數(shù) 控電路3和電流源主電路1供電，電流源主電路1分別連接到數(shù)控電路3和負(fù)載4，數(shù)控電 路3與鍵盤/顯示電路10連接，從而構(gòu)成數(shù)控直流電流源為其他電子設(shè)備提供直流電源。直流電流源供電電源2的設(shè)計(jì)數(shù)控直流電源本身需要用到幾種不同類型的電源，它們分別是數(shù)字系統(tǒng)部分的 +5V、+12V電源；模擬電路部分+12V和-12V電源。這些電源可以通過輸出帶多組抽頭的變 壓器降壓，再經(jīng)整流濾波得到。數(shù)字系統(tǒng)電路主要是指單片機(jī)控制系統(tǒng)電路，其電源部分包括+5V和+12V兩組直 流穩(wěn)壓電源，其中+5V電源供單片機(jī)及其他數(shù)字電路使用，而+12V電源供單片機(jī)控制板的 模擬電路使用。5V電源和12V電源都采用三端固定穩(wěn)壓器組成，這里必須注意模擬電路部 分的“接地”和數(shù)字電路“接地”的處理，在電路上采用光電耦合器進(jìn)行兩種接地的隔離。模擬電路控制器件的電源由士 12V兩組電源組成，分別供電流源部分比較放大器 7的正、負(fù)電源使用，以滿足電路對控制系統(tǒng)的要求，并在電路中采用了多種抗干擾措施，減 少了紋波電流的影響。電流源主電路1的設(shè)計(jì)交流市電經(jīng)220/18 (50W)的變壓器后，由單相全控橋整流和電容濾波，得到20V左 右的直流電。再經(jīng)過大功率的三端穩(wěn)壓器7815穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定的15V電壓。為保證電路 滿足輸出2000mA的要求，負(fù)載串聯(lián)在調(diào)整管的前端，以方便電路電流的采樣和控制。電路 工作時采樣電壓和數(shù)字設(shè)定的基準(zhǔn)電壓相比較，以調(diào)節(jié)穩(wěn)定的電流的大小。這種調(diào)節(jié)方式 由兩部分組成，一部分是模擬采樣電壓和單片機(jī)給定的基準(zhǔn)電壓相比較，另一部分是電流 采樣電壓通過A/D轉(zhuǎn)換8送給單片機(jī)9測量和顯示，同時與單片機(jī)9設(shè)定的電流值相比較， 進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)。兩部分共同作用，提高了系統(tǒng)反應(yīng)的快速性和準(zhǔn)確性。模擬反饋控制當(dāng)外部電壓或是負(fù)載RL變化時即Io變化時都會引起采樣電阻Rs 上的電壓變化，與單片機(jī)9控制的D/A基準(zhǔn)5產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓相比較，調(diào)節(jié)調(diào)整管6的管壓降 保持Io不變。數(shù)字比較控制當(dāng)Io變化時，采樣電阻Rs上的壓降Vs的變化經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換8輸入 到單片機(jī)9，單片機(jī)9經(jīng)過處理由D/A輸出迅速地調(diào)整D/A基準(zhǔn)電壓，與模擬反饋控制相結(jié) 合達(dá)到更加快速精確的控制目的，同時，大大降低了整個設(shè)備的紋波電流。數(shù)字控制電路3的設(shè)計(jì)數(shù)字控制電路3以AT89C52單片機(jī)為核心輔之以ZLG7289、MAX531、TLC2543、X5045
4等串行接口芯片構(gòu)成。在CPU的選擇中，選擇了 ATMEL公司的AT89C52，AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可 編程可擦除只讀存儲器。在這次設(shè)計(jì)中，P0 口、P1 口、P2 口都為I/O 口使用。外中斷1為 鍵盤中斷，采用下降沿觸發(fā)中斷，開定時器1。P0、P1用作I/O 口時外加5. 1K的上拉電阻。 單片機(jī)的復(fù)位電路采用專用的復(fù)位芯片X5045提供復(fù)位。A/D轉(zhuǎn)換芯片TLV2543是TI公司生產(chǎn)的一種12位開關(guān)電容逐次逼近型轉(zhuǎn)換器，芯 片共有11個模擬輸入通道。其參考電壓為采用MAX873提供的2. 5伏基準(zhǔn)電壓，最小分辯 為0.6mV電壓.。12位A/D，選采樣電阻為1歐姆，D/A輸出分辨率為1mA的電流，實(shí)現(xiàn)步進(jìn) 1mA,完全能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。在D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇中，由于要考慮到控制的精度，因此采用12位D/A;同時 考慮到模數(shù)隔離，采用了串行D/A ；又為了防外接電流轉(zhuǎn)電壓的線性和零點(diǎn)飄移問題，必須 采用電壓型D/A;考慮到輸出的驅(qū)動，選擇內(nèi)帶電壓放大器或射隨器的D/A。為此選擇了 MAX531。D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX531是MAXIM公司提供的單5V電源供電、內(nèi)置輸出緩沖的12位 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有上電復(fù)位和串行數(shù)據(jù)輸出功能，便于構(gòu)建菊花鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其耗電僅 140 uA0完全符合設(shè)計(jì)的要求。同時MAX531的數(shù)據(jù)接口和SPI兼容，這為它在單片機(jī)系統(tǒng) 中的應(yīng)用提供了方便。當(dāng)MAX531和具有SPI接口的單片機(jī)協(xié)同工作時，只需將對應(yīng)信號線 連接并正確設(shè)置單片機(jī)的相關(guān)寄存器，相應(yīng)軟件的編寫工作簡單。在鍵盤/顯示電路10中，采用了數(shù)碼管驅(qū)動及鍵盤控制芯片ZLG8279來管理鍵盤 和顯示。ZLG7289B可直接驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)，同時還可以掃描管理 多達(dá)64只按鍵。在掃描鍵盤時，已經(jīng)采取了消抖動措施，因此在程序中不必另外編寫消抖 動的代碼。采用SPI串行總線與單片機(jī)接口，僅占用少數(shù)幾根I/O 口線。ZLG7289的DATA、 CLK、/CS分別接到單片機(jī)的P1 口的P1. 4、PL 5、PL 6，/KEY接到單片機(jī)的外中斷1上。設(shè) 計(jì)了 8個LED顯示和6個按鍵8位LED顯示器中4位顯示電流給定值，4位顯示實(shí)際輸出 電流值；6個按鍵分別設(shè)定電流值，分別為設(shè)置、加1、減1、左移位、確認(rèn)、出錯復(fù)位。上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng) 改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的電流源供電電源(2)為數(shù)控電路(3)和電流源主電路(1)供電，電流源主電路(1)分別連接到數(shù)控電路(3)和負(fù)載(4)，數(shù)控電路(3)與鍵盤/顯示電路(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的電流源主電路(1) 為市電經(jīng)過變壓并經(jīng)過單相全控橋整流和電容(C13、C14)濾波后，通過三相穩(wěn)壓器穩(wěn)壓接 入電源輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的數(shù)控電路(3)為 負(fù)載(RL)接入調(diào)整管(6)和比較放大器(7)、D/A基準(zhǔn)(5)后分別與采樣電阻(RS)連接到 A/D轉(zhuǎn)換(8)后再接入單片機(jī)(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的電流源供電電源 (2)中設(shè)有光電耦合器。1
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的單片機(jī)的型號為 AT89C52。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的三相穩(wěn)壓器的型 號為 LM7851CT。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)控直流電流源，其特征在于所述的電流源供電電源為數(shù)控電路和電流源主電路供電，電流源主電路分別連接到數(shù)控電路和負(fù)載，數(shù)控電路與鍵盤/顯示電路連接，由于采用上述結(jié)構(gòu)，該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)1、提高直流電流源供電精度和擴(kuò)大其可調(diào)范圍；2、實(shí)現(xiàn)了對供電電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并進(jìn)行及時調(diào)整的功能；3、對于提供的直流電流可實(shí)現(xiàn)微調(diào)功能，提高其通用性。
文檔編號G05F1/46GK201600610SQ201020062528
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者凌有鑄, 戴文俊, 王冠凌, 郎朗, 陳孟元, 陳躍東 申請人:安徽工程科技學(xué)院