图2.4.3 压控恒流源原理图
电路中调整管采用大功率场效应管IRF640。采用场效应管，更易于实现电压线性控制电流，既能满足输出电流最大达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。因为当场效应管工作于饱和区时，漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。即当Ud为常数时，满足：Id=f（Ugs），只要Ugs不变，Id就不变。在此电路中，R2为取样电阻，采用康铜丝绕制（阻值随温度的变化较小），阻值为0.35欧。运放采用OP-07作为电压跟随器，
UI=Up=Un，场效应管Id=Is(栅极电流相对很小，可忽略不计) 所以Io=Is= Un/R2= UI/R2。正因为Io=UI/R2，电路输入电压UI控制电流Io，即Io不随RL的变化而变化，
从而实现压控恒流。
同时，由设计要求可知：由于输出电压变化的范围U〈=10V，Iomax=2A,可以得出负载电阻RLmax=5欧。
（3）键盘显示电路设计
键盘采用普通的4×4矩阵式键盘，共有16个按键。本系统采用凌阳128×64点阵式SPLC501液晶显示模块。这种显示方式非常直观，用户可以从显示器上看到很友好的界面，而且点阵式LCD的显示内容非常灵活，用户可以同时从显示器上看到汉字提示和两个电流值：其一为预先设定的电流值，即期望值；其二为输出电流的实测值。正常工作时两者相差很小。一旦出现偏差较大的状况，在一定范围内系统能自动调整，使误差满足精度要求。由于SPLC501液晶模组的资料在凌阳大学网站可以下载到，这里不再赘述。
（4）电源电路设计
本系统对电源有较高的要求。设计电源时既要保证电源的高稳定度，也要保证电源能输出大于2A的电流，故本系统采用三级管1264来扩流而且在使用电源时必须充分考虑电源的效率。电源电路如图2.4.4所示，此电源电路采用了LM317和LM337，其输出电压是连续可调的，输出电压调到为＋15V和－15V来供给硬件电路使用，其中－15V的电源是供
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运放使用的，不需要扩流；而＋15V的电源的负载电流要求不低于2A，所以采用三级1264来扩流。另外用LM7805产生＋5V的电压供凌阳SPCE061A单片机使用。
图 2.4.4
2、软件设计
首先初始化系统，即凌阳SPCE061A单片机系统的初始化，液晶显示器显示欢迎界面\数控恒流源 HuaQiao University\，D/A 、A/D模块的初始化；系统默认设定值1000mA；然后凌阳SPCE061A单片机便不停地进行键盘扫描，根据扫描得到的键值进行相应地操作，
见图2.4.5主程序流程图。
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图2.4.5 主程序流程图 2、测试方法
将各个模块连接，然后进行预设电流值和实际输出电流值对比测试，记录两者之间的偏
差，并进行软件修正。
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3、误差测量（单位：mA） （1） 负载为1欧姆 测量数据如表2.4.1。 表2.4.1 负载为1欧姆时的测量数据
预设电流值 0 234.0 546.0 702.0 858.0 1287.0 1677.0 1996.8 实际输出电流值 0.0001 230.256 541.667 702.333 862.778 1295.888 1675.667 1995.333 绝对误差 0.0001 3.744 4.333 0.333 4.7788 8.888 1.333 1.467 相对误差 % 0 0.41 0.12 0.24 0.44 0.61 0.11 0.04 （2） 负载为5欧姆 测量数据如表2.4.2 表2.4.2 负载为5欧姆时的测量数据
预设电流值 0 234.0 546.0 702.0 858.0 1287.0 1677.0 1996.8 实际输出电流值 0.0001 232.256 540.667 700.333 861.778 1294.888 1674.667 1997.667 绝对误差 0.0001 1.744 0.667 1.667 3.778 7.888 2.333 0.867 相对误差 % 0 0.43 0.11 0.24 0.41 0.61 0.14 0.04 （3） 负载为10欧姆 测量数据如表2.4.3。 表3.3 负载为10欧姆时的测量数据
预设电流值 0 234.0 546.0
实际输出电流值 0.0001 231.256 545.667 14
标准误差 0.0001 2.744 0.333 相对误差 % 0 0.43 0.12 702.0 858.0 1287.0 1677.0 1996.8 701.333 861.778 1294.888 1676.667 1997.333 0.667 6.13 7.88 0.333 0.533 0.21 0.44 0.61 0.11 0.04 3、目标值测量
测试数据表如表3.4和表3.5，其中为表3.4基本要求部分测试，表3.5为发挥部分
测试。 测试记录中的I和V分别为流过负载电阻RL的实测电流值和RL两端电压值。如图3.1。
图2.4.6 压控恒流源测试 表2.4.4 基本要求部分测试数据
设计要求 测试项目与指标 测试记录 I=200.1 mA ( 当 给定值 =200 mA 1 、输出电流范围： 200mA ～ 2000mA 给定值 =2000 mA 2 、可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的 1 ％ +10 mA 给定值 =200 mA 给定值 =2000 mA 1000mA 时，“ + ” 步进 3 、具有“ + ”、“ - ”步进调整功能，步进≤ 10mA 1000mA 时，“ - ” 步进 I=200mA 时给定值 = 199 mA) I=1998.7mA ( 当 I=2000 mA 时给定值 =2001 mA) I=201.5 mA I=1998.8mA Δ I=1mA Δ I=1mA 15
恒流源电路探讨 - 图文
