基于AT89S52的多功能数控电流源设计
本系统以AT89S52单片机为控制器，通过人机接口(按键和LCD显示屏)来设置输出电流，设置步进等级1 mA，并可同时显示预设电流值和实际输出电流值。本系统由按键设置输出电流值，经单片机计算后通过D／A转换器(TLV5618)输出模拟信号，再经过V／I转换电路转化成电流。单片机通过A／D转换器(MAX187)对采样电阻两端电压进行采样，经单片机处理，换算成电流值后显示在LCD屏幕上，供用户参考。实际测试结果表明，本系统输出电流可在20 mA～1 000 mA范围内任意设定，精度±10 mA，输出电流稳定，可应用于需要高稳定度、小功率恒流源的领域。
1 系统硬件结构
1．1 系统原理
本设计采用模拟闭环控制。采用AT89S52单片机作为主控制器，用D／A转换器输出模拟电压信号，再经V／I转换电路获得电流。V／I转换电路依据电流串联负反馈原理，由运算放大器和大功率三极管组成模拟闭环，使输出电流稳定。
本系统可分为3个部分：电源部分、控制部分和V／I转换部分。电源不仅要提供±5 V和±12 V供控制部分和V／I转换部分中的模拟器件使用，而且要提供大电压供V／I转换部分使用，且要有大功率输出的能力；控制部分的作用是根据用户设置值输出相应的电压信号；V／I转换部分的作用是把电压信号转化成相应的电流。各部分之间的关系如图1所示。
1．2 工作电源
使用两个变压器。大功率变压器输出经整流滤波后直接供给V／I转换部分使用。小功率变压器输出经整流滤波后通过78和79系列芯片获得±12 V和±5 V电压。大功率变压器输出经整流滤波后稳压，然后提供给V／I转换电路使用。此方案输出功率可以满足要求，且V／I转换部分电源稳定度可以保证。本电流源输出电压设置在40 V以内，因此最大输出功率为80 W，为留有裕量，大变压器选择双18 V、100 W。使用三端稳压芯片LM338K获得40 V的电压，这样LM338K输入输出压差为6V左右，输出电流2A时耗散功率为12W左右，LM338K最大输出电流达5 A，耗散功率50 W。
电源部分的电路如图2所示。
1．3 D／A转换
使用12位D／A转换器。采用12位串行D／A转换器MAX531。D／A转换器输出的电压信号加到放大器F5的同相端，F5的输出接到中功率三极管D1266A的基极，D1266A与大功率三极管2N3055组成达林顿形式。RL为负载，它接在+40 V电源和达林顿之间，与之并联的二极管是考虑到负载有可能是电感而加上的，作用是断电时消耗电感负载的能量，保护系统。R为取样电阻，阻值0．33 Ω，功率10 W，取样电阻把电流线性转化成电压信号，经同相放大器后加到放大器F5的反向端。设负载上的电流为I，反馈回路中同相放大器增益为K，输入信号电压值为U，则U= 0．33xIxK，调节同相放大器的增益，使0．33xK=1，可使U=I，这样实现了电压转换电流功能，且消除了三极管β值随温度变化带来的影响。
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