图4 A/ D 采样输入电路

1. 4 D / A 采样电路设计

D/ A 控制输出电路如图5 所示。该单片机的输入信号为经过12 bit 的A/ D 转换器的数字量，送入单片机处理后产生输出数字量经D/ A 转换后送入恒流源，因而这种数控恒流源的精度最终取决与电路中A/ D 和D/ A 转换器的转换精度。

图5 D/ A 控制输出电路

1. 5 系统控制算法软件实现

采用数字控制策略比模拟控制的有无可比拟的优势：实现不同的控制算法；数字PID 具有设计周期短，调试和升级方便。数字控制系统主程序图如图6 所示。在系统加电后，主程序首先完成系统初始化，其中包括A/ D、D/ A、串行口、中断、定时/ 计数器等工作状态的设定，给系统变量赋初值，显示上次设定值等。然后扫描获取键值，判断设定键、校准键是否按下，执行相应的功能子程序。当启动键按下后，根据设定值、校正等参数计算对应输出的数字量，再进行闭环反馈调整，如图6 所示。

图6 系统主程序流程图

2 实验结果及分析

电源稳定度测试数据如表1 所示。其中电源稳定度是指在容许电网波动范围条件下，对输出电流稳定度的影响。测试条件为I0 =1 000 mA,RL =3Ω，测试数据表明电网电压在180 V ~250 V 波动时，输出电流最大偏差为0.99 mA,纹波电流小于0.05 mA,输出电流和纹波电流均达到设计要求。

表1 电源稳定度测试数据

负载稳定性测试条件为U0 =220 V/50 Hz,I0 =1000 mA,测试数据如表2 所示，其中负载稳定度是指一定的工作情况下，负载变化引起的输出电流变化。测试数据表明负载在0 ~10 赘变化时，输出电流最大偏差为0. 99 mA,纹波电流小于0. 05 mA.

表2 负载稳定性测试数据

3 结论

本论文设计了基于单片机控制的直流恒流源，用单片机代替模拟控制芯片具有以下优势：（1）单片机控制电路的应用，减少了控制电路的外围电路，减少了恒流源的重量和体积。（2）数字化处理和控制，可避免模拟信号传递的畸变、失真，减少杂散信号的干扰；（3）该数字控制电路相对于模拟控制电路具有输出电流恒定，精度高且外置数码显示功能。本文对数控恒流源的研究为国内直流恒流源的发展提供了一个思路。

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