改变电路中的电阻和电容,可进行积分时间和放大系数的改变。
3.2.2 电流放大输出
从PI控制输出的电流较小,无法满足系统输出电流20mA-2000mA的要求,需附加电流放大电路。为了使电流源带负载能力更强,电流放大电路接一个PNP型大功率三极管MJ2955输出,采用NPN型通用三极管9013驱动MJ2955。考虑到MJ2955的电流比较大,功耗大、发热严重,系统中使用了散热器并强迫风冷,以保证MJ2955不被烧坏。PI调节电路及主电路如图2。
3.2.3 负载电路
电源输出端并联30000μF的大电容稳压后,再串联π型滤波电路滤波,减小电流波动干扰;在负载正极和地之间并联60000μF大电容用于减小电流纹波。
3.2.4 电流采样电路
系统要求电流源输出电流范围为20mA到2000mA。当输出电流为2000mA时,若取采样电阻为0.5欧姆,则采样电阻上产生的功率为2瓦,这将导致采样电阻发热,电阻阻值发生改变,使得电流给定值与实测值之间产生很大误差。康铜丝的电阻温度系数比较小,因此系统选用康铜丝作为采样电阻,用多根较粗的康铜丝并接,同时用风扇给电阻降温,以降低温漂,保持采样电阻阻值恒定。
3.3 AD和DA转换模块的选择
凌阳61单片机自带8个通道的10位AD转换器,其中7个为普通AD转换通道,另一个为语音信号输入通道;61单片机也有两路DA转换。61单片机的10位AD和DA转换分辨精度为1/1024,而系统输出电流的误差绝对值要求小于1mA,因此,应该选用更高位数的AD和DA转换芯片。系统采用12位AD芯片MAX197和12位DA芯片MAX531,基本满足精度要求。
为提高AD和DA的可靠性,增加系统的抗干扰能力,提高转换精度,系统中对AD和DA电源使用π型滤波器再次进行滤波处理,避免干扰信号串入转换电路。在没有加入滤波电路之前,测得纹波电流为8mA;在加入滤波电路后,实际测得的纹波电流下降到0.8mA。
3.4 控制模块
3.4.1 凌阳61单片机最小系统
SPCE061A主要包括输入/输出端口、定时器/计数器、数/模转换、模/数转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分,并且内置在线仿真电路ICE接口,较高的处理速度使其能够快速的处理复杂的数字信号。SPCE061A 单片机应用领域非常广泛,例如应用在家用电器控制器、工业控制领域。
3.4.2 单片机与AD、DA转换的接口电路
系统采用单片机作为AD和DA转换的控制模块,只需考虑外部接口电路的设计,即可方便实现控制过程。芯片MAX531,MAX197均采用内电压基准工作模式,单电源+5V供电。MAX531内部给出2.048V基准电压,MAX197内部给出4.096V基准电压。MAX531提供两倍增益,即输出电压从0V到+4.096V。
由于凌阳61单片机没有类似于51单片机的控制总线,本系统中对AD、DA的读写等控制信号均采用输出口模拟的方式来提供。AD和DA转换电路如图3和图4。
3.4.3 键盘和显示模块
本系统没有采用凌阳61单片机自带的四键键盘,而是用83编码器CD4532扩展了8个键。这样可以分级“+”,“-”调整电流源输出,达到步进1mA,10mA和100mA。系统提供了一个方便的用户操作界面,体现了人性化设计的思想。