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基于DAC75112的数控直流恒流源设计

  • 型号:LDX-K3050
  • 输出电压:0-30V 输出电流:0-50A
  • 来源:大功率直流稳压电源
  • 发布时间:2024-10-13 01:40:52
  • 恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电源装置,在外界电网电源产生波动和阻抗特性发生明显的变化时它仍
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  恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电源装置,在外界电网电源产生波动和阻抗特性发生明显的变化时它仍能使输出电流保持恒定,大范围的应用于计量、半导体器件性能测试、传感器、稳定磁场的产生等领域。

  仪器仪表的自动化、智能化成为今后发展的新趋势。传统恒流源由镇流器、晶体管以及后来的半导体技术,输出电流调节缺乏灵活性。根据不同系统对恒定电流信号的不一样的需求,人们希望输出电流信号的幅值可调,且分辨率比较高、工作稳定。在旋翼转速调节放大器检测系统中,磁放大器性能测试环节需要精度高,变化范围广的恒定电流输入。因此,研制一种由计算机数字化控制,高精度的恒流源系统是十分必要的。传统恒流源已远远不能够满足目前设备要求,而以单片机技术为基础实现的程控化、智能化的数字恒流源,功能上更强大,操作更简洁,能满足多种场合的需求。为此,这里提出一种基于DAC7512的恒流源系统模块设计方案,其输出电流调节范围为-45~+45 mA、精度为0.1 mA,分辨率达0.024 4 mA。该设计已在旋翼转速调节放大器检测系统中得到应用。

  DAC7512是TI公司生产的具有内置缓冲放大器的低功耗单片12位数模转换器,其片内高精度的输出放大器可获得满幅(供电电源电压与地电压间)任意输出。DAC7512带有一个时钟达30 MHz的通用三线串行接口,因而可接入高速DSP。其接口与SPI、QSPI及DSP接口兼容,因而可与多种系列单片机直接连接而无需任何其他接口电路。由于DAC7512串行数模转换器可选择供电电源作为参考电压,因而具有很宽的动态输出范围,此外,DAC7512数模转换器还具有3种关断工作模式。正常工作状态下,DAC7512在5 V电压下的功耗仅为0.7 W,而省电状态下的功耗为1 W。因此,低功耗的DAC7512无疑是便携式电池供电设备的理想器件。DAC7512的主要特征如下:

  2)掉电模式时,采用5 V电源供电,其电流消耗为135 nA;而采用3 V供电时,其电流消耗仅为50 nA;

  整个数控恒流源系统由计算机、AT89C51单片机、DAC7512、差动放大模块、电压,电流转换电路和功率驱动电路组成。采用AT89C51单片机为控制芯片实现数控恒流源系统的各项功能。检测系统需要相应电流输出时,计算机经MAX232通信接口发送电流控制字(12位的数字量)给单片机系统,单片机系统将电流控制字经模拟SPI通信接口,写入DAC7512数膜转换器,控制其输出相应的电压量,然后经高输入阻抗的差动电路、电压,电流转换电路和功率驱动电路,最终输出需要的恒定电流。数控恒流源实现原理如图2所示:

  硬件系统模块设计大致上可以分为电压输出模块、电压/电流转换模块、基准电压发生模块和通信模块4部分。系统硬件电路原理如图3所示。

  单片机通过SPI通信接口将电流控制字写入DAC7512后,DAC7512的输出端VOUT(图1中为DAC1)输出一个范围在0~5 V之间的模拟电压。模拟电压通过与2.5 V零基准电压比较,差动输入到运放U1C(LM224)中,运放U1C输出+0.5~-0.5 V之间变化的电压Vo。运放U1C组成的差动缩放电路: