【正文】 高。恒流源還被廣泛用于測量電路中，例如電阻器阻值的測量和分級，電纜電阻的測量等，且電流越穩(wěn)定，測量就越準(zhǔn)確。它既可以為各種放大電路提供偏流以穩(wěn)定其靜態(tài)工作點(diǎn)，又可以作為其有源負(fù)載，以提高放大倍數(shù)，并且在差動放大電路、脈沖生產(chǎn)電路中得到了廣泛應(yīng)用。除此之外，線性掃描鋸齒波的獲得，有線通信遠(yuǎn)供電源，電泳、電解、電鍍等化學(xué)加工裝置電源，電子束加工機(jī)、離子注入機(jī)等電子光學(xué)設(shè)備中的供電電源也都必須應(yīng)用恒流源。 恒流源的發(fā)展歷程 電真空器件恒流源的誕生世界上最早的恒流源，大約出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代早期。當(dāng)時采用的電真空器件是鎮(zhèn)流管，由于鎮(zhèn)流管有穩(wěn)定電流的功能，所以多用于交流電路，常被用來穩(wěn)定電子管的燈絲電流。 電子管通常不能單獨(dú)作為橫流器件，但可用它來構(gòu)成各種恒流電路。由于電子管是高壓小電流器件，因此用簡單的晶體管電路難于獲得高壓小電流恒流源，用電子管電路卻容易實(shí)現(xiàn)，并且性能相當(dāng)好。 晶體管恒流源的產(chǎn)生和分類進(jìn)入60年代，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計和制造出了各種類型性能優(yōu)越的晶體管恒流源，并在實(shí)際中獲得了廣泛應(yīng)用。晶體管恒流源電路可封裝在同一外殼內(nèi)，成為一個具有恒流功能的獨(dú)立器件，用它可構(gòu)成直流調(diào)整型恒流源。用晶體管作調(diào)整元件的各種開環(huán)和閉環(huán)的恒流源，在許多電子電路中得到了應(yīng)用。但晶體管恒流源的電流穩(wěn)定度一般不會太高，%min,且最大輸出電流也不過幾安培，它適用于那些對穩(wěn)定度要求不太高的場合。 集成電路恒流源的出現(xiàn)和種類到了70年代，半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展使得恒流源的研制進(jìn)入了一個新的階段。長期以來采用分立元件組裝的各種恒流源，現(xiàn)在可以集成在一片很小的硅片上。集成電路恒流源不僅減小了體積和重量，簡化了設(shè)計和調(diào)試步驟，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。在各種恒流源電路中，集成電路恒流源的性能堪稱最佳?，F(xiàn)狀：在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開始形成，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品。目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，還有著很大的差距和不足：在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為1015年，尤其在實(shí)現(xiàn)直流恒流源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。目前國內(nèi)在這兩方面研究多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)，主要是利用單片機(jī)和可編程系統(tǒng)器件（PSD）來控制開關(guān)直流穩(wěn)壓電源或數(shù)字化電壓單元達(dá)到數(shù)控的目的，但和國外的比較起來，效果不是很理想，還有很大的差距。目前，全國電源及其配件的生產(chǎn)銷售企業(yè)有1000家以上，產(chǎn)值有300400億元，但國內(nèi)企業(yè)（著名的如北京大華、江蘇綠揚(yáng)等）銷售的數(shù)控穩(wěn)壓電源大多是代理日本和臺灣的產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對輸出顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置?？傮w來說，國內(nèi)直流恒流源技術(shù)在實(shí)現(xiàn)智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。發(fā)展趨勢：目前，電力系統(tǒng)的后備電源、分布式電源系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)的后備電源等應(yīng)用場合，均采用大容量的蓄電池作為蓄能元件。然而，在蓄電池的使用中需要一個雙向DC/DC變換器來進(jìn)行直流功率的變換。一旦電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，蓄電池通過DC/DC變換器直接接入直流母線，給后端的用電設(shè)備提供能量。當(dāng)電網(wǎng)正常工作時，直流母線通過DC/DC變換器將電能儲存在蓄電池中，而當(dāng)蓄電池作為通訊系統(tǒng)的后備電源時，由于后端的用電設(shè)備多以低壓大電流工作，因此要求蓄電池能夠提供一個大而穩(wěn)定的工作電流。另外，對蓄電池充電時，也必須進(jìn)行恒流控制，因此在雙向DC/DC變換器中恒流控制的好壞直接影響用電設(shè)備和蓄電池的使用壽命，隨著數(shù)字信號處理器（DSP）技術(shù)的成熟，越來越多的功率電路采用了數(shù)字式控制，與模擬控制相比，數(shù)字控制具有性價比高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。另外，通過對控制軟件的編程，可以很方便的實(shí)現(xiàn)電路功能。針對蓄電池等儲能元件在使用過程中功率雙向變換的問題，在目前已有的非隔離型雙向拓?fù)浠A(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)型雙向電路拓?fù)洹Ｔ撏負(fù)洳粌H實(shí)現(xiàn)了雙向電路的恒流控制，而且解決了雙向拓?fù)渲袑Σ煌笮‰娏鞯牟蓸訂栴}。通過對DSP軟件的編程，還可以實(shí)現(xiàn)對電路的恒流、恒壓以及恒功率等控制功能。針對蓄電池系統(tǒng)在使用過程中的功率變換問題，提出了一種新穎的雙向變換拓?fù)?。該拓?fù)洳粌H實(shí)現(xiàn)了蓄電池功率變換的要求，同時對放電電流和充電電流進(jìn)行了恒流控制。蓄電池放電時采用降壓型電路拓?fù)?，可使?fù)載端電流迅速增大，有很快的動態(tài)響應(yīng)，從而滿足低壓大電流用電設(shè)備的要求。同時，在對蓄電池進(jìn)行恒流充電時，通過軟件編程，實(shí)現(xiàn)蓄電池的浮充功能，從而延長蓄電池的使用壽命。另外，提出了對雙向恒流源電路的全數(shù)字控制方案。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，恒流源已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域。目前市面上較成熟的恒流源輸出要么在mA量級要么在百安培量級，不能滿足所有輸出段位的要求。許多輸出電流不是很大、要求穩(wěn)定度和輸出精度較高的恒流源還是由使用者自行研制的。恒流源在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)及科研生產(chǎn)的應(yīng)用中正朝著體積小、精度高、穩(wěn)定性好、使用靈活的方向發(fā)展?；诠β蔬\(yùn)算放大器的恒流源在理論上具有體積小、精度高、穩(wěn)定性好、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，輸出電流范圍在安培量級適用于小型電動機(jī)、線圈等的驅(qū)動。但還需要通過實(shí)驗(yàn)作進(jìn)一步深入的研究，這對于恒流源的發(fā)展具有相當(dāng)現(xiàn)實(shí)的意義。2 系統(tǒng)設(shè)計 題目要求(1)輸出電流范圍：2002000mA(2)可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值≤ 給定值的1%+10mA(3)具有“+”“”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)≤10mA(4)改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10v以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤ 輸出電流值的1%+10mA(5)紋波電流≤2mA(6)自制電源 總體設(shè)計方案 設(shè)計思路本文論述了以AT89C52單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)控直流電流源功能的方案。設(shè)計采用MOSFET和精密運(yùn)算放大器構(gòu)成恒流源的主體，配以高精度采樣電阻及8位D/A、A/D轉(zhuǎn)換器，完成了單片機(jī)對輸出電流的實(shí)時檢測和實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)了0mA～2000mA范圍內(nèi)步進(jìn)小于10mA恒定電流輸出的功能，具有較高的精度與穩(wěn)定性。人機(jī)接口采用步進(jìn)按鈕及LCD液晶顯示器，控制界面直觀、簡潔，具有良好的人機(jī)交互性能。 方案論證與比較方案一：采用開關(guān)電源的恒流源。當(dāng)電源電壓降低或負(fù)載電阻Rl降低時，采樣電阻RS上的電壓也將減少，則SG3524的113管腳輸出方波的占空比增大，從而BG1導(dǎo)通時間變長，使電壓U0回升到原來的穩(wěn)定值。BG1關(guān)斷后，儲能元件LEEE4保證負(fù)載上的電壓不變。當(dāng)輸入電源電壓增大或負(fù)載電阻值增大引起U0增大時，原理與前類似，電路通過反饋系統(tǒng)使U0下降到原來的穩(wěn)定值，從而達(dá)到穩(wěn)定負(fù)載電流Il的目的。 采用開關(guān)電源的恒流源優(yōu)點(diǎn)：開關(guān)電源的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小，同時脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。因此采用開關(guān)電源的恒流源具有效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：開關(guān)電源的控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出紋波較大，在有限的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)比較困難。方案二： 采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源。MC7805為三端固定式集成穩(wěn)壓器，調(diào)節(jié)，可以改變電流的大小，其輸出電流為： ，式中為MC7805的靜態(tài)電流，小于10mA。當(dāng)較小即輸出電流較大時，可以忽略，當(dāng)負(fù)載電阻變化時，MC7805改變自身壓差來維持通過負(fù)載的電流不變。 采用集成穩(wěn)壓器件的恒流源電路優(yōu)點(diǎn)：該方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)數(shù)控。方案三： 單片機(jī)控制電流源該方案恒流源電路由N溝道的MOSFET、高精度運(yùn)算放大器、采樣電阻等組成。利用器件MOSFET的恒流特性，再加上電流反饋電路，使得該電路的精度很高。 恒流源電路該電流源電路可以結(jié)合單片機(jī)構(gòu)成數(shù)控電流源。通過按鍵預(yù)置電流值，單片機(jī)輸出相應(yīng)的數(shù)字信號給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號送到運(yùn)算放大器，控制主電路電流大小。實(shí)際輸出的電流再通過采樣電阻采樣變成電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換后將信號反饋到單片機(jī)中。單片機(jī)將反饋信號與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。本方案可實(shí)現(xiàn)題目要求，當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時具有良好的穩(wěn)定性，而且精度較高?；谏鲜龇桨副容^和題目的要求