恒流源电路设计的毕业论文

摘要：本设计采用 ………作为直流恒流源的控制、显示和输出电流检测核心，实现了............。系统的显示部分采用128×64点阵式液晶显示屏实时显示设定电流值和实测电流值；输出电流控制………；电流测量采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密取样电阻，……… A/D输入口进行电流检测和监控。电源部分采用大功率变压器供电，多级电容滤除纹波干扰；电源输出采用分离元件实现稳压，并且利用稳压管和LM358运放进行稳压和过流保护，以满足后级功率需求。关键字：电源、一、 方案论证如题目要求，系统主要由控制器模块、电源模块、电流源模块、负载模块及键盘显示模块构成，下面分别论证这几个模块的选择。1、 控制模块的选择方案方案一：采用AT89C51单片机进行控制。本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成数控部分、键盘输入以及显示输出功能。采用AT89C51进行控制比较简单，但是51单片机资源有限，控制输入输出，需要外接8279之类的芯片进行I/O扩展。 方案二：采用………….单片机进行控制。………….单片机具有……。经综合考虑和分析，本设计采用方案二更能满足设计要求。2、 电源模块的选择方案由于该题要求输出……方案一：采用三端稳压集成电路一般的三端稳压集成块稳压效果较好，但难以达到2A以上的大电流输出，为了满足本题需要可以采用多块稳压集成块并联的方式来扩流。这种电路理论上输出电流能力为各块集成块输出最大电流的和。要达到比较好的稳压效果，要求并联的各稳压块参数尽量接近。在应用中发现，当电流接近理论值时，稳压效果急剧变差，这是由于器件的不一致性所造成的。因此，要取得好的稳压效果，理论输出最大电流值要大于所需电流值，这必然造成器件的浪费，且器件的选择还必须参数尽量接近。方案二：采用全桥整流加电容滤波电路该电路广泛应用于一些要求不太高的电流直流电源中，其驱动能力和后级的滤波电容有关，该电路显著的特点就是能够比较好的满足电流的瞬态相应，而如果负载要求持续的大电流输出，该电路将无能为力。方案三：采用三端稳压集成电路外接扩流管这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能，又能够有一定的电流输出，在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用，其基本电路图如图所示。采用三端稳压集成电路LM7812驱动达林顿管TIP127，该管最大集电极电流为8A，仿真时当电流为3A左右时，纹波电压仅为几十uV，有着非常优异的性能。经综合考虑和分析，本设计采用方案……更能满足设计要求。3、电流源模块的选择方案方案一：由晶体管构成镜像恒流源该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响，其中涉及到比较复杂的工艺参数。另一缺点在于，集电极最大输出电流约为几百毫安，而题目要求输出电流为200～2000mA，因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。 方案二：由运算放大器构成恒流电路运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。但是只由运放构成的恒流电路，输出电流同样只能达到几十毫安，远远不能满足设计要求，因此必须加上扩流电路。方案三：由运算放大器加上扩流管构成恒流电路采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路，既能利用运算放大器准确的特性，输出又能达到要求。采用高精度运算放大器OP07，更能增加其准确的性能；采用达林顿管TP127进行扩流，具有很大的扩流能力，两者结合，可以实现比较精确的恒流电路。鉴于上面分析，本设计采用方案三。4、显示模块的选择方案方案一：采用LED数码管显示。由于要求显示设定值和测量值，需要显示的值比较多。采用LED数码管需要用动态扫描，占用资源比较多。整个显示界面显得不太友好。方案二：采用LCD液晶显示器显示。采用128×64点阵LCD液晶显示，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，调用方便简单，而且可以节省了软件中断资源。其缺点在于显示内容需要存储字模信息，需要一定存储空间。由于作为控制器的单片机SPCE061A有32K字的Flash，有足够的存储空间，存储字模数据绰绰有余。……………………………二、 硬件设计根据题目要求和以上论证，本设计的系统框图如图………所示，主控制器与各外围模块的硬件连接图如图…………….所示。 系统的硬件部分主要包括三大部分：恒流源电路、电流测量电路和单片机控制电路。（1）电源电路的硬件设计在本系统中，要求输出2A的大电流，而且对纹波的要求很高，电源部分的电路图如图所示。50Hz交流220V电压经过变压器，输出约±20V交流电压，经过全桥进行整流，通过电容滤波，100nF、用于滤除电源中的高频交流成分。采用三端稳压集成电路LM7812驱动达林顿管TIP127，使电源输出电流能达到2A以上，以满足电流源的需要。 图 电源部分电路利用Multisim 8对图电源电路进行仿真。当正负两路电源输出负载为5Ω时，分别用虚拟万用表测量正负两路电源的输出电压（即图的节点11和节点6），以及通过负载的电流，得到结果如所示。正端电源输出电压为，流经负载电流为；负端电源输出电压为，流经负载电流为。正负两路输出功率均能达到20W，满足电流源最大电流2A，最高电压10V的输出功率要求。 图 正负电源负载端电压电流仿真结果（2）数控电路的设计（5）键盘电路的设计在本系统中，键盘主要用于设定电流源的输出电流值。为了操作更方便，采用了1×8按键，连接到SPCE061A单片机IOA的高8位，采用直接检测电平的方法检测按键。其中使用了5个按键，按键面板如图所示。设定键用于正常状态和设定状态之间的切换。左右键用于设定状态下，设定位置的选择；上下键用于改变设定位的值。调节范围为0～2A，步进1mA。 图 键盘面板图（6）显示电路的设计本系统采用128×64 LCD液晶点阵显示。8位数据线分别连接到SPCE061A的IOB高8位，并且利用IOB3～IOB7作为控制线。正常状态下显示面板图如图所示。当设定电流和负载电阻的配合使负载两端电压值超过题目要求的10V最大电压时，将会输出警告信息，此时显示面板输出图如图所示。 图 正常状态下显示面板图 图 报警状态下显示面板图三、 软件设计1）主程序流程图软件的主程序流程如图所示。主程序不断检测是否有按键输入，如果有按键，则进行相应的键值处理，根据按键改变设定的电流值，实现数控输入。再根据设定值，对应改变显示内容和DAC输出的控制电压。当设定电流值为正的时候，通过………..的I/O口控制两个模拟开关的导通与截止。四、 电路测试五、 结论本系统以凌阳十六位单片机………芯片为核心控制器件，控制液晶显示，键盘输入，恒流输出设定和电流输出检测等各个部分。数控恒流源可以在输出口电压不超过10伏的情况下输出-2A到2A的恒定电流，具有输出准确，纹波少，输出稳定等特点，基本达到了竞赛题目中要求的各项任务和功能。在系统设计过程中，功率器件和控制器件隔离布线，对大功率器件进行了较好的散热处理。因为时间有限，该系统还有很多值得改进的地方：电源部分加入过载自动保护电路，以防止负载过大时的系统过载；采用12位的AD和DA对恒流源电路进行更加精确的检测和控制，因为整体硬件电路经过测试可以将输出电流精确到；增加监测点，当输出口电压大于10伏时进行报警；增加风扇或其他更好的散热设备和温度检测设备，当恒流源连续输出大电流系统过热时，对整个系统进行充分的散热，这样也可以使输出的最高电流2A向上提升到5A以上。六、 参考文献1、 王兆安、黄俊。电力电子技术【M】.5.北京：机械工业出版社，。2、 康华光主编。电子技术基础.数字部分.5.北京：高等教育出版社，、 黄智伟主编。全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，

和往年一样，查看一下就知道了，可以参考国科大的《程控放大器》，很经典的一篇文章

去爱问搜一下，比谁说的都全都准，我也是写论文的

太阳能充电器的设计摘要：设计了基于LP3947的太阳能充电电路，通过脉宽调制对锂电池充电进行智能控制，从而提高太阳能电池输出功率及锂电池的使用效率，达到延长电池使用寿命和时间的目的。关键词：太阳能；LP3947；锂电池1.引言 太阳能作为一种新型的资源越来越多地被人们关注，它所带来的一系列的产业也逐渐成为目前非常具有开发潜力的产业。太阳能光伏发电是太阳能应用的主要产业之一。在我国太阳能资源极其丰富，陆地每年接受的太阳辐射能相当惊人。如果将这些太阳能充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且可以有效地减少常规能源所带来的环境污染。 目前光伏发电在小型电器电路上的运用也逐渐的成熟，随着人们生活中越来越多的离不开手机、mp3、数码相机等一系列的数码产品，它们的充电问题成为了使用者极其关心的问题之一。设计一个利用光伏充电原理的充电器来为这些数码产品进行充电可以在很多方面解决各种问题。太阳能充电器具有携带方便、外型美观时尚，甚至可以在没有电源的情况下为手机等一系列的数码产品进行充电。2.太阳能电池板种类及工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，目前处于主流的是应用光电效应原理工作的太阳能电池，其基本原料为以半导体.当P-N 结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子，即引起光伏效应，产生一与P-N 结内建电场方向相反的光生电场，其方向由P 区指向N区.此电场使势垒降低，其减小量即为光生电势差，P 端正，N 端负，由此生产的结电流由P 区流向N 区，形成单向导电，发挥出与电池一样的功能。由于太阳电池板输出电压不稳定，故增加了稳压电路，通过稳压电路、充电电路为负载电池充电，同时还可以为内部蓄电池充电以备应急之用;光照条件较差时，太阳电池板输出电压较低，达不到充电电路的工作电压，因此增加了升压、稳压电路，以便为充电电路提供较稳定的工作电压.阴天、夜间等光照条件极差的情况下，可利用系统内部的蓄电池，通过升压电路为后续设备充电。另外，充电器还设计有照明灯，当夜间光线较暗时，通过蓄电池为照明灯供电，可供应急使用。3.充电器设计电池充电原理 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命，图3为锂电池的充电曲线，共分三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。以800 mAh 容量的电池为例，其终止充电电压为。用1/10C（约80 mA）的电池进行恒流预充，当电池端电压达到低压门限V（min）后，以800 mA（充电率为1C）恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近 V 时，改成恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C（约80 mA）时，认为接近充满，可以终止充电。 手机电池充电曲线充电器设计思想 太阳能手机充电控制电路的设计思想，从手机锂离子二次电池的恒流/恒压充电控制出发，同时配有锂离子蓄电池.当在户外无220V 交流电时，采用太阳能对手机锂离子直接充电，同时对锂离子蓄电池充电；当阴雨天天气或夜晚等阳光不足时，采用配置的锂离子蓄电池对手机锂离子充电，以保证任何情况下不间断.即：系统的设计以太阳能充电为主，在有足够的阳光且蓄电池又有足够供电能力的情况下，系统能够以太阳能充电为主给手机充电，蓄电池给手机补电；在无阳光或阳光弱时，以蓄电池充电为主给手机充电，太阳能为手机补电。充电控制电路设计升压电路设计由于在不同的时间、地点太阳光照强度不同，太阳电池板输出电能不稳定，需加人相应的升压、稳压等控制环节。直流升压就是将电池提供的较低的直流电压提升到需要的电压值。稳压电路设计稳压电路的设计以三端集成稳压器W7800为核心，它属于串联稳压电路，其工作原理与分立元件的串联稳压电源相同。由启动电路、取样电路、比较放大电路、基准环节、调整环节和过流保护环节等组成，此外还有过热和过压保护电路，因此，其稳压性能要优于分立元件的串联型稳压电路。而且三端集成稳压器设置的启动电路，在稳压电源启动后处于正常状态下，启动电路与稳压电源内部其他电路脱离联系，这样输入电压变化不直接影响基准电路和恒流源电路，保持输出电压的稳定。充电电路设计 锂电池以体积小、容量大、重量轻、无记忆效应、无污染、电池循环充放电次数多(寿命长)等优点，广泛地被使用在许多数码产品中。但锂电池对使用条件要求较严格，如充电控制要求精度高，对过充电的承受能力差等。因此，为了保护锂电他，该充电电路包括电池充电控制电路与电池电量检测控制电路两部分。电池充电控制电路，用来控制升压或稳压电路对锉电池进行充电，同时也是锂电池的充电电路。电池电量检测电路，用以检测充电电量的多少，当电池充满电时，充满指示灯亮，逻辑电路控制充电电路断开，停止充电。4结束语 随着现代的科技发展电子产品几乎可以普及,但电子产品的电池却一直困扰这我们。我着次的研究的目的不是让电池的容量增大,而是把太阳能充电器安装在电子产品表面上这样就可以大量增加电池的使用时间。

控制电压Vi经R1、R2分压后加到运放A的输入端，运放的输出信号作为NE555P的调制信号。NE555P③脚输出的PWM信号控制Q1,驱动Q1、Q2交替工作在开关状态;Q1的工作频率和占空比等于NE555P③脚输出电压信号的频率和占空比。Q2导通时，D处于截止状态，直流电压EC加在D的两端，经LC滤波后对负载供电;Q2截止时，输入电压为0,D在回路电感的作用下导通，构成续流回路，D还可以削弱输出信号电压从高电平跳变到低电平时在感性负载两端产生的反电动势。RS为取样电阻。所以，控制电压经运放后，控制脉位调制器输出脉冲信号的占空比，改变Q1、Q2的开关时间，从而控制输出电流的大小。由恒流源电路,根据运放的特性知：取RS=1Ω,R1=24k,R2=16k时，得I0=.当输入电压Vi从0~5V变化时，输出电流I0将在0~2A变化。由此可见，输出电流主要由R1、R2和RS决定，与负载大小无关。 为了测试恒流源的性能，笔者对其进行了实验研究。电源选用直流12V2A的高精度稳压电源，在元件选择上，A选用高精度运放，电阻选用千分之一精度的精密电阻器，取样电阻选用温度稳定性好的无感线绕电阻，实验采用的负载为感性，其电感量为180mH、静态电阻为4Ω,MOSFET的参数见MOSFET的参数.输出电流与输入电压的关系当RS=1Ω,R1=24k,R2=16k,输入电压Vi从0~5V变化时，理论计算和实际测量的输出电流I0随输入电压Vi的变化关系如图2(吻合),输出电流与输入电压成线性关系。取样电阻与输出电流的关系当R1=24k,R2=16k,输入电压Vi为5V时，测得取样电阻与输出电流的关系如图3.取样电阻越小，输出电流越大，电阻的功耗也相应增大;反之亦然。与理论计算基本相吻合。其他性能的测量测得恒流源输出电流与PWM信号占空比成线性关系，占空比越大，输出电流越大;纹波电流<3mA;负载调整率<1%. 选择适当元件参数，当控制电压从0~5V变化时，该恒流源电路的输出电流I0将在0~+2A范围内连续变化;电源的效率高，线性度好，具有结构简单、安全(输出电压<12V)、稳定的优点。此恒流源可作为磁流变阻尼器的驱动电源，也可应用于其他领域。