【正文】 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。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現(xiàn)，并且性能相當(dāng)好。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立器件，用它可構(gòu)成直流調(diào)整型恒流源。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。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。在各種恒流源電路中，集成電路恒流源的性能堪稱最佳。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。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?？傮w來說，國內(nèi)直流恒流源技術(shù)在實現(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)。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。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，通過對控制軟件的編程，可以很方便的實現(xiàn)電路功能。該拓?fù)洳粌H實現(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}。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)?。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。另外，提出了對雙向恒流源電路的全數(shù)字控制方案。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。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。但還需要通過實驗作進(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)實的意義。設(shè)計采用MOSFET和精密運算放大器構(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)對輸出電流的實時檢測和實時控制，實現(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。 方案論證與比較方案一：采用開關(guān)電源的恒流源。BG1關(guān)斷后，儲能元件LEEE4保證負(fù)載上的電壓不變。 采用開關(guān)電源的恒流源優(yōu)點：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。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。方案二： 采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒流源。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。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、高精度運算放大器、采樣電阻等組成。 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。實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。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度?；谏鲜龇桨副容^和題目的要求，采用了方案三。功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。ADC0804 為一只具有20引腳8位CMOS 連續(xù)近似的A/D 轉(zhuǎn)換器， 其規(guī)格如下： 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出 。存取時間：135 ms 。 總誤差：1～+1 。模擬輸入電壓范圍：0V～5V 。工作電壓：5V。ADC0804轉(zhuǎn)換器將采樣電阻上的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給單片機(jī)，單片機(jī)將此反饋信號與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號大小。同時，A/D采樣回來的電流經(jīng)過單片機(jī)處理傳送到LCD，可以顯示當(dāng)前的實際電流值,： A/D轉(zhuǎn)換電路 D/A接口電路D/A轉(zhuǎn)換采用8位分辨率的DAC0832構(gòu)成轉(zhuǎn)換電路。D/A轉(zhuǎn)換電路主要負(fù)責(zé)把單片機(jī)輸出的控制信號送給高精度運算放大器，控制電流源輸出電流大小，： D/A接口電路設(shè)D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓為，按鈕輸入數(shù)字量為D，D/A轉(zhuǎn)換輸出的模擬電壓為選擇參考電壓=5V，采樣電阻5。即D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸入量每增加數(shù)值1，恒流源輸出電流增加4mA。步進(jìn)減8mA同理。然而這只是理想情況，實際電路由于種種原因，實際輸出電流不會完全等于理論計算值，此時電流反饋控制起了關(guān)鍵作用?！?恒流源電路 恒流源電路是系統(tǒng)的重要組成部，主要由高精度運算放大器，MOSFET，采樣電阻等組成，： 恒流源電路根據(jù)運放特性可得：D/A轉(zhuǎn)換器輸出的控制電壓加在運算放大器正輸入端，控制負(fù)載中流過的電流。設(shè)計中A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓都為5V，電路中流過的電流最大值為2000mA，因此正常情況下電阻阻值應(yīng)為5000mV/2000mA=。運算放大器的輸出控制著MOSFET的VGS，因此運算放大器輸出的穩(wěn)定性將直接決定系統(tǒng)輸出電流的穩(wěn)定性。為了滿足系統(tǒng)的精度及紋波要求，選用精密運算放大器OP07C，OP07是高精度低失調(diào)電壓的精密運放集成電路,用于微弱信號的放大,如果使用雙電源能達(dá)到最好的放大效果。 按鍵包括下列功能：+ ：電流上調(diào)；－：電流下調(diào)；通過按鍵預(yù)置電流值，確認(rèn)后便可通過液晶顯示出預(yù)置電流值。 液晶顯示采用1602模塊，它共16個管腳，但是編程用到的主要管腳不過三個，分別為：RS(數(shù)據(jù)命令選擇端),R/W（讀寫選擇端）,E（使能信號）。以下具體闡述這三個管腳：RS為寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平選擇指令寄存器。E端為使能端，后面和時序聯(lián)系在一起。操作時序： 　　RSR/W操作說明00寫入指令碼D0~D701讀取輸出的D0~D7狀態(tài)字10寫入數(shù)據(jù)D0~D711從D0~D7讀取數(shù)據(jù)注：關(guān)于E=H脈沖——開始時初始化E為0，然后置E為1，再清0。（即后面的讀忙子程序）。為了防止恒流源電路中的較大電流對控制部分產(chǎn)生干擾，將控制部分的電源和恒流源電路電源分成獨立的部分，分別由不同的穩(wěn)壓芯片供電，： 自制電源原理圖控制部分：220V電壓經(jīng)變壓器輸出兩組獨立的交流12V電源和一個交流20V電源。交流20V輸出電壓經(jīng)整流、濾波、7812穩(wěn)壓輸出+12V電壓，為運算放大器提供正工作電源，又通過7912輸出12V電壓，為運算放大器提供負(fù)工作電源。4 軟件設(shè)計軟件系統(tǒng)的任務(wù)主要有A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、步進(jìn)加減、按鍵掃描、液晶顯示。AT89C52單片機(jī)擁有獨立的時基發(fā)生器，無需占用定時器。對時間沒有實時要求的任務(wù)如按鍵掃描、液晶顯示，放在主循環(huán)中。有效的保證了重要任務(wù)能及時被執(zhí)行。按鍵掃描獲取鍵值后根據(jù)鍵值，完成設(shè)定預(yù)置電流值，步進(jìn)加減，并通過LCD顯示輸出電流值。輕則使電流輸出不穩(wěn)定，紋波電流增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致整個系統(tǒng)工作不正常。 硬件抗干擾設(shè)計主電路和控制電路的電源由不同的穩(wěn)壓芯片供電，消除了主電路對控制電路的電源干擾。合理布置接地系統(tǒng)中的數(shù)字地與模擬地，避免了數(shù)字信號對模擬信號的干擾。6 系統(tǒng)測試 數(shù)控恒流源實物圖 測試使用的儀器測試使用的儀器如表61： 表61 測試使用的儀器序號名稱型號數(shù)量1數(shù)字萬用表DT9203A1240MHz示波器GOS62013滑線變阻器BX 7241 測試方法測試方法：采用4位數(shù)字萬用表的電流檔測試輸出電流IL，用4 位數(shù)字萬用表的電壓檔測負(fù)載RL兩端的電壓值VL，采用滑線變阻器和定值電阻相結(jié)合的方式設(shè)置負(fù)載電阻值。(2)輸出電流與給定值偏差，如表62所示：表62 輸出電流與給定值偏差測試數(shù)據(jù)給定值實際值偏差絕對值給定值*1%+10mA152331394654536270789310110918719520321015361624測試結(jié)果分析：如表62所示，輸出電流滿