本文设计的高精度闭环数控恒流源，以单片机为核心，采样实际输出值经A／D转换反馈回单片机，经分析、处理后与预置值进行比较，采用PI调节控制D／A输出的电压值并调整负载电流的大小，形成外部闭环动态的误差调整，消除电路中的静止误差，实现高精度的恒流输出。其中，扩流模块采用达林顿管放大电流，达到2A的恒流输出要求，电源模块采用开关电源的设计方法，电流取样采用具有高稳定性阻值的锰铜电阻比作为取样电阻，最后通过软件分析、校正，最终达到精度高、实时性强、稳定度高、输出范围宽的目的。

　　总体方案

　　系统以AT89S52单片机作为主控制器，通过键盘输入预置电流值，采用PGA103可编程增益放大器、MAX197 12位A/D转换器构成A/D转换电路，采用AD9713 12位D／A转换器，实时显示预制电流和测量电流值，达到步进1mA的要求，实现数控恒流的目的。系统原理框图如下图所示。

系统原理框图

　　系统硬件

　　A／D转换电路12位的MA×197 A/D转换器采样电阻上电压信号，在A/D转换的前级采用电压跟随器和程控放大器进行电压的有效调整放大，设置(0～100mA)、(100mA～1 A)和(1A以上)的三个电流量程．通过对可编辑增益放大器PGA103的有效置位，在A/D转换有效范围内对采集电压分别放大100、10和1倍，进一步提高采集电压的准确度，A/D转换的单片机外围接口电路如下图所示。

A/D转换的单片机外围接口电路图

　　电源电路

      主电源采用多路稳压输出的单端反激式开关电源，基于三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路TOP-II的AC／DC变换电路原理，原理图如下图所示。 TOP-II器件为美国P0WER公司推出的开关电源器件，集成100kHz的脉宽调制开关稳压源的全部功能，与EMI滤波器、高频变压器T、光电耦合器U和外部误差放大器等组成多路精密开关电源电路，后级电路采用线性稳压器件，提高稳压精度。

AC／DC变换电路原理图

　　扩流恒流电路

     如下图所示，运放的输出端通过TIP132达林顿管和3DG15大功率三级管及反向输出端相连，利用晶体管平坦的输出特性和深度的负反馈构成电流闭环负反馈电路，得到稳定的恒流输出。

扩流恒流电路图

　　由于运放的同相输入端与反相输入端在理论上是虚短的，运放的输入电阻无穷大，可视为反相端和同相端的电位相等，通过控制D／A转换的I／O口改变同相输入端的电压，电压信号经运放后转化为电流信号，推动达林顿管和三级管，输出电流在O～2A之间变化。为提高输出电流精度在反馈电路中加一可调电阻，通过微调采样电阻上的电流，实现输出电流与理论值相同。

　　电路中运放的同相输入端接到数模转换模块的输出端，提高电流输出的稳定性，同时通过控制D／A输出端的电压值实时调整在线电流值并实现电流的步进。输出端采样电阻采用0．43Ω大功率康铜丝电阻，具有功率大、受热情况下阻值改变不大。

　　键盘及显示电路系统

　　采用优先编码键盘，由两片74LS148和三个“与非门”构成优先编码式16键键盘，节省CPU资源。键盘识别采用中断请求和键值编码两种方式，软件延时消抖，当有按键按下时，中断请求响应，同时单片机读取产生的编码，进而识别按键，按键值表如下表所示。

　　16个键功能为：  “0～9”及“．”键用于数字输入，“ENTER”键表确认输入，  “CANCLE”表取消输入，“↑”表连续+步进输入，  “↓”表连续一步进输入，“BUJIN”表示步进选择。

　　液晶显示部分选用带有中文字库的LCD显示，具有低电压、微功耗、长寿命、无辐射、无污染、且显示菜单丰富，易于操作等优点。

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