資源描述：
《數(shù)控正弦電流源-大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、數(shù)控正弦電流源摘要：本系統(tǒng)以壓控正弦電流源為核心，輸入交流200～240V，50Hz，輸出正弦電流，負(fù)載電壓<15V。原理框圖如下：鍵盤控制器電流源負(fù)載顯示器電源以AT89S52為主控制器，通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)置電源的輸出電流值和峰谷值，及頻率，具有“+”、“-”步進(jìn)調(diào)整功能，電流步進(jìn)等級(jí)為2mA，輸出電流范圍0～2000mA；頻率范圍為10到100HZ，可任意設(shè)定，默認(rèn)值為40HZ；電流峰谷值可任意設(shè)定，但設(shè)定范圍不超過(guò)電流平均值，峰谷默認(rèn)值為63mA。本系統(tǒng)輸出電流在1000mA以內(nèi)時(shí)相對(duì)誤差不超過(guò)0.2%，輸出電流在2000mA
2、以內(nèi)時(shí)誤差不超過(guò)0.5%。另外，本系統(tǒng)可以通過(guò)液晶顯示電流值，峰谷值，頻率。通過(guò)單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（TLC5615）輸出模擬量，然后經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，運(yùn)放放大器，壓控正弦電流源，輸出所需電流。壓控電流部分由精密運(yùn)放OP07，大功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）IRFP460及大功率精密電阻組成，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高的特點(diǎn)。本題使用兩套供電系統(tǒng)。為滿足本題中最大電流為2000mA的要求，我們制作了開關(guān)電源，它具有功率大，體積小，效率高的特點(diǎn)?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及精度要求我們又制作了線性電源，為最小系統(tǒng)及壓控部分單
3、獨(dú)供電。本設(shè)計(jì)全面達(dá)到并超過(guò)了基本要求，發(fā)揮部分能滿足大部分要求，擴(kuò)展部分增加了掉電后記憶上次設(shè)定值的功能。關(guān)鍵詞MCU、D/A轉(zhuǎn)換器、EEPROM、MOSFET、壓控電流源一、引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多，對(duì)電源的要求更加靈活多樣。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)比較成熟。并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊，具有穩(wěn)定性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等特點(diǎn)。但其通常都需
4、要體積大且笨重的工頻變壓器和隔離之用，濾波器的體積和重量也很大。而調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓穩(wěn)定，其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管功耗較大，電源效率很低，一般只有45%左右，另外，由于調(diào)整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器，于是它很難滿足電子設(shè)備發(fā)展的要求，從而促成了高效率、體積小、重量輕的開關(guān)電源的迅速發(fā)展。本設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)對(duì)正弦電流源的輸出電流進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)輸出電流值進(jìn)行智能控制，滿足輸出電流范圍為0~2000mA，步進(jìn)為10mA的要求，加入
5、了負(fù)載電壓測(cè)量電路能同時(shí)顯示電流的給定值，測(cè)量誤差滿足要求，且具有較高的性能，在輸出電壓變化時(shí)輸出電流的穩(wěn)定度能較好的滿足要求。二、總體方案論證與選擇2.1根據(jù)題目要求制定的設(shè)計(jì)目標(biāo)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和使用的需要，設(shè)計(jì)的數(shù)控正弦電流源具有以下功能：（1）電源輸出電流范圍0～2000mA，可預(yù)置，步進(jìn)2mA，可以設(shè)置電流的峰谷值及頻率，具有測(cè)量負(fù)載電壓的裝置，可顯示電流的給定值，峰谷值，頻率，測(cè)量誤差滿足要求。（2）用戶對(duì)數(shù)控電源的控制，通過(guò)4×4鍵盤進(jìn)行控制，通過(guò)鍵盤可實(shí)現(xiàn)一下功能：·選擇“步進(jìn)”時(shí)，可通過(guò)“+”、“-”以2mA為步
6、長(zhǎng)逐步控制輸出電流的增減?！みx擇“預(yù)置”后，LCD顯示的輸入電流值消失，通過(guò)按鍵0～9從高位到低位逐個(gè)輸入待輸出電流的值，再按下“確定”后確定輸入的輸出電流值并通過(guò)D/A改變輸出電流；如按下“步進(jìn)”返換回之前的電流值進(jìn)入步進(jìn)狀態(tài)。（3）整機(jī)由自制穩(wěn)壓電源供電，輸入交流220V，輸出直流±15V，+5V的線性電源和專門給負(fù)載供電的+15V開關(guān)電源。（4）具有負(fù)載電壓測(cè)量裝置并通過(guò)LCD1602顯示。（5）由于是簡(jiǎn)易電源，在設(shè)計(jì)時(shí)充分注意成本因素，使電源具有較高的性能價(jià)格比。（6）因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)任務(wù)為制作電源，為其他設(shè)備供電，所以安全
7、性很重要?？紤]到若在設(shè)定時(shí)不對(duì)輸出值進(jìn)行任何操作則電源輸出值不確定，有可能會(huì)損壞負(fù)載，故本設(shè)計(jì)采取了在每次設(shè)定時(shí)先由控制器對(duì)輸出值清零的方法。2.2各種實(shí)現(xiàn)方案比較論述2.2.1調(diào)整管方案基本框圖如圖2.2.1所示，此方案主要特點(diǎn)在于使用一套雙計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，其中二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)過(guò)D/A變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器通過(guò)譯碼后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示輸出電壓值，為了使系統(tǒng)正常工作，必須保證雙計(jì)數(shù)器同步工作。采用中小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部借口信號(hào)煩瑣，中間相
8、互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差，雙計(jì)數(shù)器一旦出現(xiàn)計(jì)數(shù)不同步，會(huì)導(dǎo)致顯示電壓與輸出電壓不一致；輸出部分采用線性調(diào)壓電路，以改變其基準(zhǔn)電壓的方法使輸出步進(jìn)增加/減小。圖2.2.1調(diào)整管方案基本框圖2.2.2MCU作為主控制器的方案本方案以MCU作為主控制器，通過(guò)壓控電流源電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)
