小编推荐：基于Proteus的数控恒流源仿真电路研究

单片机技术的普及使电子产品进入了智能化时代， 以单片机为核心的数控恒流源整体设计方案如图1。本系统主要包括矩阵键盘输入模块、数控模块、恒流电路模块、电流采样模块、串口通信模块、PC 监控界面。设计输出电流范围20~2000mA，步进2mA。

图1 数控恒流源系统结构

该系统采用矩阵键盘作为人机接口， 从键盘输入设定电流， 单片机读取设定值， 显示在LCD 上， 进行相应的数据处理后， 将控制信号送给D/A，输出相应的电压值， 再通过V/ I 转换将该电压转换为相应的输出电流提供给负载，取样电路将实际输出电流转换为电压通过A/D转换和数据处理显示在LCD上， LCD 上同时显示设定电流值和采样值， 以便进行比较以及相应的控制和调试。

2 恒流电路的设计

恒流电路的主要作用是将数控部分送来的电压转换成恒定的电流输出， 提供给负载。转换电路由高精度集成运算放大器LM358、功率场效应管IRF530 和采样电阻构成， 如图2所示。将数控部分的模拟输出电压Ui 作为LM358 的输入量， 取样电阻的电压反馈到LM358 的反相输入端， 该电路构成了典型的电流串联负反馈， 根据反馈理论， 由于集成运放的开环增益很大， 所以该电路为深度负反馈， 即输入电压Ui与取样电阻R 上的反馈电压Uf 相等， 可得：

图2 电流源电路

3 过流保护电路

为了防止外界干扰造成瞬间电流过大损毁器件， 设计过流保护电路， 采用专用电压比较器LM311 实现， 比较器的参考电压根据最大电流以及取样电阻的阻值确定， 当正常工作时比较器输出低电平， 过流时输出高电平， 单片机根据监测到的电平变化触发中断将输出电流置零。

4 软件设计

软件设计包括单片机的C51 编程和PC 端基于LabVIEW 的监控程序两部分。单片机的C51 编程实现如下功能， 在图2 中按数字键输入设定电流， 之后按" 确认"键，如输入错误， 可随时按"取消" 键， 取消本次操作；LCD 第一行显示设定值， 第二行显示实际测量值， 如果实测值未达到所需值， 可以按步进加减键进行微调， 使输出值最终满足要求。软件设计的核心是识别键值， 并通过适当的数据处理完成数据的输入、显示和电流控制功能。

图3 计算机监控界面

5 结束语

经过仿真实验， 在理论上证明了本文所述数控恒流源设计方案的可行性。在仿真成功的前提下， 我们设计并制作了实际电路， 经实际测试， 与仿真结果十分接近， 满足了设计要求。可见在借助Proteus 仿真技术进行电子系统的设计， 可以提前发现设计的错误， 极大的提高开发效率、降低开发成本。