多路輸出程控恒流源設計
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時(shí)間：2010-12-16
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1．2 程控模塊設計
XCl64CM片機是德國SIEMENS公司推出的增強型16位單片機，其結構新、性能強、編程簡(jiǎn)單、適應性強。該單片機能提供精度為8位或10位，集成采樣和保持電路的模數轉換器(ADC)；擁有PWM產(chǎn)生模塊，在不同的工作模式下可靈活產(chǎn)生PWM信號或記錄事件，使恒流源電路簡(jiǎn)化，利于電路控制。XCl64CM含2個(gè)高速同步串行接口，支持高達20 Mb／s(模塊工作時(shí)鐘為40 MHz)的全雙工和半雙工串行同步通信。
XCl64CM最大的優(yōu)點(diǎn)就是：內部CCU單元使電源的外部硬件電路大大簡(jiǎn)化，其強大的運算能力可以完成如電壓采樣信號處理更為有效復雜的算法，非常適應于電源功率變換領(lǐng)域。
程控模塊主要由包括LED數字顯示、編碼開(kāi)關(guān)、串口通信等功能的單片機系統組成。模塊的主要功能是按給定的電流值，提供調節輸出電流所需的PWM波。
程控模塊采用編碼開(kāi)關(guān)輸入方式，設置給定的電流值并通過(guò)LED數碼管顯示，該系統也可通過(guò)RS232串口進(jìn)行遠程控制電流設置與通道輸出。單片機經(jīng)過(guò)運算，調節輸出PWM信號的占空比，實(shí)現對恒流源輸出電流的控制和精確調節。
顯示電路采用普通4位數碼管實(shí)時(shí)顯示，用芯片MAX7219驅動(dòng)數碼管。MAX7219是一個(gè)高性能的多位LED顯示驅動(dòng)器，可同時(shí)驅動(dòng)8位共陰極LED或64個(gè)獨立的LED。
MAX7219僅需3個(gè)串行端口DIN、CLK、LOAD實(shí)現與單片機的通信。
1．3 信號采樣調理電路
信號采集調理模塊包括采樣電路、信號調理電路和過(guò)電流保護電路。測試回路的電流進(jìn)入信號采集和調理電路，在信號采集和調理電路中對電流信號通過(guò)電阻采樣，進(jìn)行I／V轉換變成滿(mǎn)足A／D輸入范圍的電壓信號。過(guò)流保護電路在電路故障時(shí)啟動(dòng)。
信號采集通過(guò)電阻分壓的方式采集輸出電壓，通過(guò)后端電阻的I／V轉換，可以采集實(shí)際的輸出電流。采集的模擬電壓，經(jīng)放大器LM358，輸入單片機的AD輸入口，與基準電壓相比較，用PI算法控制PWM的脈沖寬度，調整占空比，實(shí)現恒流輸出，電路如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/180111.htm
在電流輸出端接上采樣電阻，由電流輸出端采集到的經(jīng)分壓處理后得到采樣反饋信號，信號經(jīng)由運放后送入單片機。單片機ADC模塊對信號進(jìn)行A／D轉換，獲得的電流值送入LED顯示。
1．4 PWM驅動(dòng)電路
XCl64CM系列中的幾款產(chǎn)品具有捕獲比較單元6(CAPCOM6)，該單元由帶有3路捕獲／比較通道的定時(shí)器T12和帶有1路比較通道的定時(shí)器T13組成。T12的各通道既能獨立產(chǎn)生PWM信號或接受捕獲信號，也可共同產(chǎn)生驅動(dòng)交流電機或逆變器的控制信號序列。
在該電路中采用了MC34152，該器件是雙轉換高速驅動(dòng)器，專(zhuān)門(mén)設計用于連接低電流數字電路與功率MOSFET，具有低輸入電流，可以與互補型金屬氧化物半導體(CMOS)和晶體管-晶體管邏輯(TTL)電路相容，并且具有完全適合于驅動(dòng)功率MOSFET的2個(gè)大電流推挽輸出。它還包含滯后的欠壓鎖定以防止在低電源電壓情況下發(fā)生誤動(dòng)作。具體框圖如圖4所示。
從圖4中可以看到，引腳2、4為信號輸入端，引腳5，7為同相輸出端，每個(gè)推挽電路驅動(dòng)輸出端的輸出和吸收電流能夠達到1．5 A。產(chǎn)生的PWM信號用光耦隔離，隔離電壓沖擊及噪聲串擾串口通信電路。
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