基于ADuC812的数控电流源的设计

摘 要：电源是各种电子仪器设备中不可缺少的重要组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的性能指标以及能否安全可靠地工作。恒流源也是电源设备中的重要组成部分，因此设计一种性能良好的恒流源有着十分重要的现实意义。

关键词：恒流源；大功率；步进

本设计采用ADuC812单片机作为整机的控制核心，通过单片机自带的D/A转换器输出的模拟信号经过放大器处理后控制大功率MOS管，使其输出电流在200mA～2000mA之间。利用取样电阻完成输出电流/电压转换后送入A/D转换器，实现单片机对输出电流的实时检测与显示功能。另外，通过按键还可实现对输出电流的步进加、减功能。

1 ADuC812单片机

ADuC812的内核中，集成了一个高性能8位MCU，这个MCU带有片内可再编程的非易失性闪存/电擦除程序寄存器，并控制片内多通道（8个输入通道）的12位ADC。这样大大减少了带A/D、D/A转换嵌入式控制系统的开发和设计成本，并且体积小，电路更加简单化。

2 电源部分

本控制系统由单片机及其外围电路组成，需要+5V、±12V、+18V三组电源。+5V为微处理电路供电电源；±12V为稳流电路电源，给放大器供电；+18V为提供基准电源，作为恒流源电源。

2.1 大功率电流源

改变负载电阻，输出电压要在10V以内变化，而输出的电流维持恒定，考虑到后续电路电能损耗以及其他外围设备的电能损耗，选择18V的输出电压。

设计中选用由7818及大功率三极管构成的稳压电源，分别经过交流变压器、二极管桥式整流、阻容滤波，最后经过三端稳压得到一稳定的18V电源。由于7818在实际工作中不能提供足够大的电流，为了能够保证2A电流的输出，在7818的输出端接上一个大功率NPN型的三极管，经过其电流放大后，得到3A（要求为2A，1A为余量）电流。

2.2 微处理电路供电电源

设计中采用+5V为微处理器供电，稳压器件选用LM7805，输入端接入0.33uF的电容器，作用是抑制输入的过电压，保证LM7805的输入-输出电压差不会瞬间超过允许值。而输出端一般接入0.1uF的电容器，便可改善负载的瞬态相应，但是为了减小纹波电压，有时在稳压器的输出端并入一只大容量电解电容器。

2.3 放大器供电电路

设计中采用±12V给放大器供电，所采用的三端稳压器件为LM7812和LM7912。

使用电源变压器将交流电网电压220V变成要求的交流电压，再通过桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。整流后的脉动的直流电压通过滤波电路加以滤除，得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网的电压波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。最终经三端稳压器LM7812和LM7912分别输出+12V、-12V电压。

2.4 恒流电路模块

恒流模块是根据带有放大环节的反馈调整型恒流电路原理制成。它由基准电压源、比较放大器，调整单元和采样单元等几部分构成。直流电源的电压扰动所引起的电流的变化通过内部反馈得到抑制，比较放大器需选用低漂移高增益运算放大器。调整单元决定模块的输出电流容量和主要的电性能，本文以增强型MOS管IRF540作为调整管进行分析与设计实现恒流输出。

3 显示设计

测量和显示范围为200mA～2000mA，所以采用4位数显示即可达到要求。本设计中采用MAX7219驱动器，可仅用3根信号线就可以实现数据的传输与显示，MAX7219也可用来显示四数位。

4 结论

ADuC812的应用开发比较方便，它的内核是国内技术人员都很熟悉的8051，现有的软件都可以直接移植。由于 ADuC812 可通过特殊功能寄存器控制ADC、DAC、I2C等外围芯片，故其 A/D和D/A转换程序、I2C控制程序都比传统的8051加外围芯片的结构来得简单、容易。因此，采用ADuC812作为本系统的核心芯片使设计变得简单、方便、实用。

[参考文献]

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