圖4 A/ D 采樣輸入電路

1. 4 D / A 采樣電路設計

D/ A 控制輸出電路如圖5 所示。該單片機的輸入信號為經過12 bit 的A/ D 轉換器的數字量，送入單片機處理后產生輸出數字量經D/ A 轉換后送入恒流源，因而這種數控恒流源的精度最終取決與電路中A/ D 和D/ A 轉換器的轉換精度。

圖5 D/ A 控制輸出電路

1. 5 系統控制算法軟件實現

采用數字控制策略比模擬控制的有無可比擬的優勢：實現不同的控制算法；數字PID 具有設計周期短，調試和升級方便。數字控制系統主程序圖如圖6 所示。在系統加電后，主程序首先完成系統初始化，其中包括A/ D、D/ A、串行口、中斷、定時/ 計數器等工作狀態的設定，給系統變量賦初值，顯示上次設定值等。然后掃描獲取鍵值，判斷設定鍵、校準鍵是否按下，執行相應的功能子程序。當啟動鍵按下后，根據設定值、校正等參數計算對應輸出的數字量，再進行閉環反饋調整，如圖6 所示。

圖6 系統主程序流程圖

2 實驗結果及分析

電源穩定度測試數據如表1 所示。其中電源穩定度是指在容許電網波動范圍條件下，對輸出電流穩定度的影響。測試條件為I0 =1 000 mA,RL =3Ω，測試數據表明電網電壓在180 V ~250 V 波動時，輸出電流最大偏差為0.99 mA,紋波電流小于0.05 mA,輸出電流和紋波電流均達到設計要求。

表1 電源穩定度測試數據

負載穩定性測試條件為U0 =220 V/50 Hz,I0 =1000 mA,測試數據如表2 所示，其中負載穩定度是指一定的工作情況下，負載變化引起的輸出電流變化。測試數據表明負載在0 ~10 贅變化時，輸出電流最大偏差為0. 99 mA,紋波電流小于0. 05 mA.

表2 負載穩定性測試數據

3 結論

本論文設計了基于單片機控制的直流恒流源，用單片機代替模擬控制芯片具有以下優勢：（1）單片機控制電路的應用，減少了控制電路的外圍電路，減少了恒流源的重量和體積。（2）數字化處理和控制，可避免模擬信號傳遞的畸變、失真，減少雜散信號的干擾；（3）該數字控制電路相對于模擬控制電路具有輸出電流恒定，精度高且外置數碼顯示功能。本文對數控恒流源的研究為國內直流恒流源的發展提供了一個思路。