引言

　　隨著當前電子產業日新月異的進步，很多電子產品對電流源的要求也提高了。

　　本文介紹的電流源是以微控制器為核心，系統由單片機、A/D轉換器、D/A轉換器和功率放大器組成。單片機通過D/A轉換器來控制功率放大器輸出電壓，通過取樣電阻和A/D轉換器回檢負載電流，采用積分控制方法，調節電流輸出。該系統輸出直流電壓≤15V，輸出電流范圍為100mA～3000mA。本系統具有多種保護功能（開路、過載等），可以通過編輯鍵盤的方式來調節輸出電流的大小，輸出電流值會在數碼管上顯示；本系統同時也有多種工作方式，可作為單機使用，比較方便，也可與主機連接，在主機上的界面可以設置電流的輸出值，當與主機通過串口連接時，本系統的其他參數也會傳輸給主機，如以上提到的保護功能參數，使得主機的控制更加靈活。

　　1、設計基本要求

　　在輸入交流電壓為200V～240V、頻率為50HZ的情況下，設計并實現一個數控直流電流源，具體要求如下：系統輸出直流電壓≤15V，輸出電流要大于100mA小于3000mA，其具備顯示給定的電流輸出值；具有步進調整功能，步進值為±20mA;通過改變負載的大小，能使輸出的電壓值保持15V以內的變化，其精度的要求是絕對值的輸出電流變化應該小于等于系統輸出參數的5%+10mA.

　　2、系統實現框圖

　　該系統的整體框圖如圖1所示。

　　圖1系統整體框圖

　　2.1、A/D、D/A轉換器的選取

　　在本系統中DAC0832其實可以最少達到7.5mA以上的行程量，只要達到100個采樣數據，其余的不怎么用的采樣可以去被除，本系統我們所要求的輸出電流范圍是100~3000mA；數模轉換芯片的位數數量決定了步進量的大小，例如也可以選擇8位或8位以上的數模轉換器；因為DAC0832的特性，它在實現電流到電壓的切換時需要在后端加一個跟蹤器，因它是輸出型的轉換器。

　　設計要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的5%+10mA。，要達到這一要求，也需要8位以上的A/D轉換器。同時考慮到數字反饋的速度，要求A/D轉換器的速度不能低。而TLC549為8位A/D轉換器，轉換時間最大為17uS，最大誤差為±0.5LSB，所以A/D轉換器選擇8位串行輸出的TLC549。

　　2.2、功率放大器的選取

　　設計要求最大輸出電流2A，最大輸出電壓15V，則最大輸出功率達到30W。首先，只能選擇線性功放，而不可選擇D類功放；其次，功放的容量也要求足夠大。以50%來考慮功放的效率，則至少需要選擇60W功率輸出的功放，考慮到裕量和穩流能力，功放功率要求還要高；綜合這些因素，選擇了80W大功率運算放大器LM12。

　　2.3、調節算法分析

本系統輸出值不穩定時，它應該可以隨時調節自身的參數以達到穩定的輸出；因數據采樣反應的時間受到A/D采樣的速度以及軟件調節的速度限制，數據采樣有時候不一定就比模擬反饋的速度快。而對于低速的單片機系統來講，反饋調節的軟件耗時更成為調節速度的瓶頸。

　　通過分析控制理論系統，有一種調節手段是可以全面速度型及穩定無差性的采用，那就是積分加比例，而本系統并不一定適用；該方案使用的高度密集采樣去控制，因控制的對象是電流，主芯片為51系列單片機，如使用常數比例控制，它的高速性將完全丟失，同時還要無法被阻擋的去做乘法計算，使得單片機的時間將被極大的消耗。