PDF《数控恒流源设 计》

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5 1 单片机不同 , 随着单 片机技 术的迅速发展 , 集成 了众多功能的新一代单 片机 ( S OC) 整合了A/D、 D/ A、 P WM 、 C C U、 E R O M 等功能 , 改变 了传统设计思路 .其 中飞利浦公 司 出品 的LPC900系 列芯片便是一款高速 的SOC.支持双数据指针 , 内部 P P L和 2周期等先 进功 能.其 中片内的 P P L锁相环 实现 了32倍 频,三通道

1 6位PWM( 脉宽 调制) 高 速输 出, 有 利于实现高性能控制需要. 本设计中, 采用片 内16位 P WM 功能实现准 D / A输出, 控制恒流模块的给定 电压 . 采用内部 R C振荡 器,设PWM 输 出频率为

1 0 k Hz. : 正mPWM(5)J―p\J,其中, m为SOC系统工作频率( C C L K) ;

n为 预分频数 ;

p为PWM1 6位印象寄存器中的预置值 ( T O R : ) . 由式 ( 5)计算得到PWM 的分辨率为:

1 /

5 8

6 2 .完全满足系统设计分辩率 的需要 . P WM 输 出的方波 , 经 2级 R C滤波 电路 , 获 取直流分量. 图3二阶滤 波 电路 A( ):― (

6 ) + + ∞ : 式(6)中, A . 为放大倍数 ;

o

9 为截至频率 , 取为10.2kHz . 按此原理 , 可获得 电路的具体参数. 其仿真与实验结果显示 , 滤波转换 电路输 出 的交流纹波仅为

0 .

4 mV.

4 电源供 给 考虑

2 0

0 0 mA的最大 电流输 出, 在本设计 中, 采用了混合式电源.先经工频变压器降压 , 后 有开关式 电源稳压 , 方便调试 , 又有较高效率和较 小的体积. L T

1 0

7 4是一款 L i n e r出品的降压调压芯片, 具有输 出功率大 (

5 A) , 工作频率高 (

1 0

0 k Hz ) 、 最大( 短路) 电流 限制 等优点.组成 的稳压电路 结构见 图4维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 吴志祥 , 徐磊 , 方晓毅 , 等: 数控恒流源设计

7 图4稳压 电路 图 4中 尺、c4为频率补偿 , 改善

0 . ~

1 8

0 . 的 频率平坦特性 , R : 、 R , 为电压输 出反馈取样.D 为续流二极管 , ￡ 为平流电感. c.-―

1 0― m s - 0.

47 2

3 ms /j x F = = 6,

4 k

1 )

4 其中, 连续电流模式下的平流电感为 口'

'

.nP蒂f(2()・・)・'

'

(7)其中 a、 d 、 P为线 圈常数 ;

为线 圈效率 ;

为 两端等效 电压;

P 为电感 的总损耗;

L为电 感量 ;

为有效磁 t

2 , 体积. 将相关参数代人式(

7 ) , 可得电感量为 L1=3

2 i x H .

5 系统软件设计 S O C系统软件, 主要有按键 、 显示 、 P WM 输出和 极限值 反馈检测等组成 , 见图

5 .按键处理模 块,实现恒流电流参数的设定, 通过 L C D显示器显 示.最小值为

1 0 m A, 最大值为2

0 0

0 mA. 按键程 序设计时, 考虑了 快速 与 步进 的双重功能, 便 于陕速而又精确地设定电流值. 系统读取 A / D值,获得负载电阻上的电压和 电流实际值 .当负载电阻上的电压值 大 时,说明负载电阻值过大.由于恒流电路供电电压的限 制和恒 流输出器 件功耗的限制 ( 饱 和压 降为1V) , 超越 了设计范 围时 , 有 警告 显示 .例如, 电压值为 l

5 V, 最小恒流值为

1 0 mA的最大负载 电阻为 : (

1 5―1 ) /

0 .

0 1=1

4 0

0 Q.同理可得 , 当 恒流电流为

2 A时,最小负载电阻为

0 .

2 1 Q. 图5软件流 程图 为了提高恒流精度指标 , 软件中设 置了 精 细补偿 调整模块.依据 给定 电流 ( ) 与实际 负载电流 ( , r ) 的偏差( , ) 按 P I 规律补偿调整, 进一步提高了整体系统的恒流精度 . 系统采用二行