高效数控恒流电源设计

一、方案论证根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。

方案一：采用开关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。

当电源电压降低或负载电阻Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。

BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。

当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流Il的目的。

图1.1 采用开关电源的恒流源优点：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。

与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。

因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。

缺点：开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。

方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图1.2所示。

MC7805为三端固定式集成稳压器，调节，可以改变电流的大小，其输出电流为：，式中为MC7805的静态电流，小于10mA。

当较小即输出电流较大时，可以忽略，当负载电阻变化时，MC7805改变自身压差来维持负载通过的电流不变。

优点：该方案结构简单，可靠性高缺点：无法实现数控。

方案三：单片机控制电流源方案恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如图1.3所示。

利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。

图1.3 恒流源电路该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。

通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。

实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。

单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。

一种高精度数控双极性恒流源电路的设计引言近年来，随着计算机使用的普及，在实际的测量和控制中，特别是由计算机参与的测控过程中，数控恒流源往往是电路中不可缺少的组成部分。

随着大规模集成电路的发展，测控技术在精度方面提出了更高要求。

本文设计的高精度数控双极性恒流源电路主要由D/A 芯片AD5542，基准源芯片ADR433，高精度运放OP97 和三极管来实现。

系统硬件设计该高精度数控双极性恒流源的系统框图如图1 所示，它由总线端、数字隔离电路、D/A 转换电路、V/I 转换电路组成。

计算机通过总线传送给D/A 芯片码值，D/A 将码值转换成相应的电压，然后通过V/I 转换电路将电压转换成电流，由于该D/A 输出的电压是双极性的，因此可以获得双极性的电流。

D/A 转换电路数字隔离电路就是用专门的磁隔SI8440 芯片来对计算机输出的数字信号和D/A 输出的模拟信号进行隔离。

D/A 转换电路中的D/A 芯片采用ADI 公司的AD5542，这是一款单通道、16 位、串行输入、电压输出数模转换器，采用5V 单电源供电;采用多功能三线式接口，并且与SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP 接口标准兼容;其具有±0.5LSB 的积分非线性典型值，±0.5LSB 的微分非线性为-1.5LSB 的增益误差，±0.1 ppm/℃的增益误差的温度系数，±1 LSB 的双极性零点误差，±0.2 ppm/℃的双极性零点误差的温度系数，-VREF～VREF 的输出电压范围，在常温下无需进行任何调整就可提供16 位性能;其输出不经过缓冲，可。

基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现数控恒流源是一种功能比较强大的电子元器件。

它能够为其他电子元器件提供稳定的电流输出，这对很多电子设备的正常运行起到了重要的保障作用。

在工业生产领域，尤其是半导体、电路板等领域，数控恒流源的应用相当广泛。

在本文中，我将介绍一种基于单片机的高性能数控恒流源，让我们一起来看看吧。

一、设计原理该数控恒流源主要由单片机、操作界面、甄别功放和恒流稳压器四部分组成。

单片机和操作界面相连，利用程序控制电流的大小，同时可以显示电流大小和一些操作信息。

甄别功放是用来放大输出电流的，而恒流稳压器则是保证输出电流的稳定性。

二、具体实现1. 单片机电路在本设计中，我们选择了AVR单片机，主要是因为其性价比高以及易于编程的特点。

使用单片机所需的周边电路如晶振、电源电路等，这里就不再赘述。

2. 操作界面我们选择了一个12864的液晶显示器，以及四个按键，分别为上、下、左、右。

通过这些按键来选择电流大小和操作模式等。

3. 甄别功放甄别功放主要是用来放大输出电流的，我们选择了OPA548T 作为甄别功放。

其最大音量及输出功率分别为24V和200W，应该足够满足在工业生产领域的需求。

4. 恒流稳压器稳压芯片使用的是LM317，它可以输出1.2V至37V的电压，并可以有一个电流稳定的输出。

在本设计中，我们将其设置为输出1A的电流。

并用一个调节电阻来实现输出电流的调节。

三、总结本文介绍了一种基于单片机的高性能数控恒流源。

它具有功能强大、精度高、控制方便等优点。

在工业生产领域中，它有着广泛的应用。

希望本文能够对大家在这一领域里的设计和实现提供一些启示和帮助。

电子设计大赛-高效数控恒流电源高效数控恒流电源摘要随着信息时代的飞速发展，电源设备也逐渐向数字化的方向发展。

电流源可以看作输出电压随着负载而变化，保证负载中的电流恒定不变。

本设计根据题目要求，采用以TI低功耗单片机MSP430F247为核心控制电路，开关电源控制芯片TPS5430作DC-DC变换电路。

该电路系统具有效率高、输出稳定、电流步进小、输出电流纹波小等特点，具有输入过压、输入欠压和输出过压保护功能，在故障排除后并能自动恢复。

本设计采用彩色液晶显示、红外遥控，控制方便且具有环境温度检测和显示时间等功能。

关键词：MSP430F247 TPS5430 高效率彩色液晶红外时钟温度检测目录1.前言 (1)2.总体方案设计 (1)1.1系统框图 (1)2.1方案论证与比较 (1)2.1.1 主控电路CPU选择 (1)2.1.2 恒流源的设计 (1)2.1.3 输出过压保护控制 (2)2.1.4控制电路电源 (2)2.1.5显示模块 (2)3.单元模块设计及理论分析 (2)3.1 DC-DC控制电路 (2)3.1.1．PWM芯片介绍 (3)3.1.2．主电路描述： (3)3.1.3．电路输出及器件参数计算： (3)3.2 AD和DA电路 (4)3.2.1AD采样电路 (4)3.2.2 DA输出电路 (5)3.3 保护模块 (6)3.3.1输入过压和欠压保护 (6)3.3.2输出过压保护及自动恢复 (6)3.4控制电路供电系统。

(7)3.4.1 CLM7660正负电压转换。

(8)3.5人机互换显示控制 (8)3.6 其它 (9)4.提高效率(加入功耗计算各模块，各芯片器件功耗) (9)5.程序设计 (10)6.系统测试 (12)6.1测试方案 (12)6.2测试环境和仪器 (12)6.3测试数据 (12)7．总结 (13)9．参考文献 (13)1.前言现今社会，电源设备智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，电源设备的性能备受人们的关注，尤其是效率和稳定性。

数控恒压恒流电源设计数控恒压恒流电源是一种在电子设备研发和制造工作中十分常见的装置，它能够提供稳定的电流和电压输出，广泛应用于电子元器件的测试、电子设备的加工和电子设备的研发等领域。

本文将详细介绍数控恒压恒流电源的设计原理、关键技术以及实际应用等内容。

一、设计原理当负载发生变化时，电源会检测到输出端的电压和电流的变化，然后通过反馈回路根据设定值进行调整，使输出端的电压和电流保持在设定值附近的范围内。

通过不断的反馈和调整，可以实现输出电压和电流的精确控制。

二、关键技术1.电压检测技术：设计电压检测电路，通过传感器或电路来实时检测输出端的电压。

可以使用电压分压器和运算放大器等电路来进行电压检测。

2.电流检测技术：设计电流检测电路，通过传感器或电路来实时检测输出端的电流。

可以使用电流采样电路和运算放大器等电路来进行电流检测。

3.反馈控制技术：通过比较检测到的电压和电流与设定值的差异，设计控制回路来实现恒压和恒流的输出控制。

可以使用控制芯片和电路来进行反馈控制。

4.保护技术：设计过流保护和过压保护电路，当输出端的电流或电压超过设定值时，能够及时切断输出，保护负载和电源设备的安全。

5.数控技术：设计数字控制电路，通过微处理器或可编程逻辑器件等实现对电源的数字控制和参数设定。

三、实际应用在电子设备测试中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于测试电路的工作状态、负载能力等。

在电子设备加工中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于控制电子设备的加工过程，确保电子设备的质量和性能。

在电子设备研发中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于电路原型的调试、电路参数的测量和电路性能的验证等。

总结：数控恒压恒流电源是一种在电子设备研发和制造工作中常见的装置。

其设计原理基于电压和电流的控制回路，通过反馈控制实现稳定的恒压和恒流输出。

数控恒压恒流电源的设计涉及到多个关键技术，如电压检测、电流检测、反馈控制等。

数控恒流源的设计与制作一，解析课题设计并制作一个数控恒流源电路，数控恒流源电路原理图如下图所示。

数控恒流源是指在给定的数字量控制下，负载电阻阻值在一定范围内调节变化时输出电流恒定不变，改变控制数字量，输出恒定电流不随负载改变。

二，设计原理四，单元电路元器件选择（1）计数器采用74HC161计数器。

74HC161的主要功能：1，异步清零功能：当CLR 的反为零时，不论有无时钟脉冲CLK和其他信号输入，计数器被清零，即Qd～Qa都为0。

2，同步并行置数功能：当CLR的反=1，LOAD的反=0时，在输入时钟脉冲CLK上升沿的作用下，并行输入的数据dcba被置入计数器，即Qd～Qa=dcba。

3，计数功能：当LOAD的反=CLR的反=ENP=ENT=1，当CLK端输入计数脉冲时，计数器进行二进制加法计数4，保持功能：当LOAD的反=CLR 的反=1时，且ENP和ENT中有”0“时，则计数器保持原来状态不变。

（2）驱动译码器采用74HC4511芯片。

74HC4511将输入BCD标准代码变换成驱动七段数码管所需的码信号，其中四线A～D为BCD码输入端，高电平有效，A为低位输入端，D为高位端，七段a～g输出高电平以驱动共阴极数码管发光。

LE为锁存控制端，高电平时能够锁存输入的BCD码。

LT为灯测试反相控制端，BI为消隐反相控制端。

（3）数模转换器DAC0832是采样频率为8位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。

DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE;第二級锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。

因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。

此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。

高效数控恒流电源一、任务设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源，电路框图如图1所示。

图1 电路框图二、要求在输入电压U i为15V/DC(波动范围12V~18V)及电阻负载条件下，使电源满足：1．基本要求（1）输出电流I o可调范围：200mA～2000mA；最大输出电压U omax：10V；（2）U i从12V变到18V时，电流调整率S I ≤4%（I o＝1000mA，负载为5Ω的条件下测试）；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，负载调整率S R≤4%（U i=15V， I o＝1000mA，负载在1Ω～5Ω条件下测试）；（4）输出噪声纹波电流≤30mA（U i =15V，U o=10V，I o=2000mA）；（5）整机效率 ≥70%（U i=15V，U o=10V，I o=2000mA）；（6）具有过压保护功能，动作电压U oth=11±0.5 V（U i=15V，I o=1000mA）；2．发挥部分(1)能数字设定并控制输出电流，步进≤10mA，要求输出电流与给定值的相对误差≤±2%；(2)输出噪声纹波电流≤15mA（U i =15V，U o=10V，I o=2000mA）；(3)整机效率η≥80%（U i=15V，U o=10V，I o=2000mA）；(4)排除过压故障后，电源能自动恢复为正常状态；(5)具有输出电流的测量和数字显示功能；(6)其它（如：扩大输入电压波动范围为8V~20V；具有上电前输出开路检测并报警显示功能等。

）。

三、评分标准四、说明1.图1中DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。

2. DC-DC 变换器、控制、显示电路只能由U i 供电，不得另加辅助电源，但控制器电源允许使用DC-DC 成品模块。

3. 本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分，要求用毫伏表测量输出纹波电压，再换算成输出纹波电流值。

高效数控恒流源（UC3525）基于UC3525的高效数控恒流源的设计摘要：研究了一种适合宽负载条件运行的有限双极性控制方法并配合饱和电感和隔直电容实现ZVZCS PWM的全桥变换器，分析了其工作过程及主开关器件实现ZVZCS的约束条件。

最后通过具体的功率实验．验证了该控制方法在较宽负载范围条件下实现软开关的能力。

关键词：有限双极性控制；零电压零电流开关；饱和电感；全桥变换器引言全桥移相ZVS变换器近年来得到了广泛关注，在中大功率的通讯电源和电力操作电源中得到广泛的应用。

然而，这种控制方法有以下几个明显的缺点。

(1)滞后臂开关管在轻载下将失去零电压开关功能；(2)为了实现滞后臂的ZVS，必须在电路中串联电感，这会引起占空比丢失，增人了原边电流定额；(3)原边存在较大环流，增加了系统通态损耗。

为了解决这些问题，人们针对IGBT拖尾电流大的特点义提出了全桥移相ZVZCS变换器。

其主要思路是超前臂实现ZVS，滞后臂实现ZCS，从而从根本上解决了原先全桥移相ZVS变换器中滞后臂零电压开关困难的问题。

由于不需要外加电感，占空比丢失问题随之解决，环流也大大减小。

实现滞后臂的ZCS目前主要有以下几种办法。

(1)副边有源箝位的ZVZCS方法，但增加了成本，并由于需要复杂的隔离驱动而降低了可靠性；(2)副边无源箝位和原边无源箝位；(3)利用IGBT的反向雪崩击穿电压；(4)原边串联饱和电感和隔直阻断电容。

但移相控制本身还有一个难以克服的缺点，即死区时间不好调整。

当负载较重时，由于环流大，超前臂功率管上并联的电容放电较快，因此实现零电压导通比较容易，但当负载较轻时，超前臂功率管上并联的电容放电很慢，超前桥臂的开关管必须延时很长时间才能实现ZVS导通。

传统的移相控制很难调整这个死区时间。

本文研究了一种名为有限双极性控制的控制方法，配合上面介绍的原边串联饱和电感和隔直电容的ZVZCS PWM全桥拓扑，可以在很宽的负载范围内实现超前臂的ZVS和滞后臂的ZCS。

2020年TI杯四川省大先生电子设计竞赛设计报告书设计标题：高效数控恒流电源〔D题〕参赛队代码：LG-3-本-D竞赛时间：2020-7摘要本数控恒流源系统主要由恒流源控制电路、DC/DC变换电路和单片机控制局部三个功用模块组成。

恒流源控制电路由硬件闭环稳流电路完成输入电流的动摇控制。

DC/DC转换模块采用单端正激式DC/DC变换电路，可完成降压和升压的功用，扩展输入电压范围至8-20V。

单片机控制模块以MSP430单片机为控制中心，结合键盘、DAC和LCD完成系统的控制和显示功用。

一、总体方案设计1、方案论证与比拟〔1〕恒流源电路方案方案1：采用软件闭环控制方式。

键盘预置电流值，经MCU处置后送入DAC将其转换为电压信号从而控制输入电流。

采样电路采集实践输入电流值，再经过ADC转换送回单片机，与预置电流值停止比拟并经过适当的控制算法，调整输入电流值使其与设定电流值相等，从而构成闭环控制系统。

方案2：采用硬件闭环控制。

硬件的闭环稳流的典型电路如图1所示，依据集成运放的虚短概念，可失掉：I L≈Vi/R1式中I L为负载电流，R1为取样电阻，Vi为运算缩小器同相端输入信号。

假定固定R1，那么I L完全由V i决议，此时无论Vcc或是R L发作变化，应用反应环的自动调理作用，都能使I L坚持动摇。

方案1最大的效果是：假定输入电源电压或负载发作变化，都需求经过一段时间调整后才干使电流动摇。

而方案2硬件电路不仅复杂而且又能快速得完成动摇的电流输入，故本系统采取方案2。

图1 硬件闭环稳流电路〔2〕DC/DC电压转换电路方案最基本的斩波电路如图2所示，斩波器负载为R。

当开关S合上时，U out=U r=U in，并继续t1时间。

当开关切断时U out＝U r＝0，并继续t2时间，T＝t1＋t2为斩波器的任务周期，斩波器的输入波形如图1〔b〕所示。

定义斩波器的占空比D＝t1／T，t1为斩波器导通时间，T 为通断周期。

高效数控恒流源设计报告一、引言数控恒流源（Numerical Control Constant Current Source）是一种广泛应用于电子设备和工业生产中的电源设备，主要用于稳定输出恒定的电流信号。

在很多应用场景中，对电流的精确控制和稳定性要求较高。

本文将介绍一种高效数控恒流源的设计方案，并详细讨论其工作原理、电路结构和性能指标。

二、设计方案2.1 工作原理数控恒流源的工作原理基于负反馈机制，通过对输出电流进行监测并与设定值进行比较，调整反馈回路中的控制信号，使输出电流保持在设定值附近。

典型的数控恒流源由四个主要部分组成：直流电源、电流检测电路、比较器和功率调节器。

2.2 电路结构本设计方案采用基本的电流控制回路，电路结构如下：电路示意图电路示意图主要组成部分包括：•直流电源：提供基准电压以供电路工作。

•电流检测电路：通过高精度电流传感器对输出电流进行实时监测，并输出检测信号。

•参考电流源：提供设定值参考电流作为比较器的输入。

•比较器：将检测信号与设定值参考电流进行比较，并产生误差信号。

•误差放大器：对比较器输出的误差信号进行放大，以提供足够的调节信号给功率调节器。

•功率调节器：根据误差信号的大小和方向，控制输出电流的大小和稳定性。

2.3 性能指标为了评估数控恒流源的性能，我们需要考虑以下指标：•稳定性：输出电流的稳定性是衡量数控恒流源性能的重要指标，要求输出电流在设定值附近波动幅度小。

•精度：指数控恒流源输出的电流与设定值之间的偏差程度，要求尽可能小。

•响应速度：数控恒流源对于设定值的改变能够快速响应并调整输出电流，要求响应速度较快。

•效率：数控恒流源的电能转换效率，要求尽可能高。

三、实验步骤3.1 集成电路选择和布局设计为了实现高效的数控恒流源设计，我们首先需要选择适合的集成电路并进行布局设计。

考虑到稳定性和性能需求，我们选择了XXX型号的集成电路，并根据电路结构进行布局设计。

3.2 元器件选型和连接根据设计方案，选择适合的元器件，并根据电路结构进行连接。