一种基于STM32的高精度程控电流源设计

简介：为应对市场需求；本文设计了输出电流为0~5A；最大功率为100Ｗ的高精度程控电流源；主要技术指标为：电流源工作电压220Ｖ/50Ｈｚ；输出电流范围0~5A连续可调；

低纹波、高精度电流源是一种重要的仪器设备；广泛应用于电光源、电化学、通信、测量技术、电子仪器等领域。目前，市场上的电流源不具备连续可调功能；并且输出电流范围小、精度低、纹波大、价格昂贵；为应对市场需求；本文设计了输出电流为0~5A；最大功率为100Ｗ的高精度程控电流源；主要技术指标为：电流源工作电压220Ｖ/50Ｈｚ；输出电流范围0~5A连续可调；线路调整率《0。05％＋0。1MA；负载调整率《0。05％＋1MA；设准确度≪0。05％＋2MA；回读准确度《0。05％＋2MA；系统设定分辨率为0。1MA；回读分辨率为0。01MA。

1、线性稳流原理

数控式线性稳流电路结构如图1所示，它由调整管、误差放大器、电流检测器、D/A、A/D、MCU控制系统组成。当调整管工作在放大状态下，通过控制调整管基极电位，从而控制管压降UCE的大小，为了使输出电流稳定，当负载变化或者输入电压UI波动时，需要调整UCE，使输出电流保持不变。采用电流检测和误差放大器构成负反馈电路结构来达到稳流目标ꎮ假设UI或RＬ增大，输出电流增大，电流检测电路输出电压U＋增大，若控制电压UC保持不变，误差放大器输出U0ｌ减小，调整管的管压降UCE上升，使输出电流保持不变。设电流检测电路电压放大倍数为K，由运算放大器的虚短、虚断特性可得：

U＋＝KRI＝Uc（1）

从而得到，I＝UC/KR。因此，该电路能达到稳流目的。由式（1）可知，通过改变控制电压UC的大小，可改变输出电流的大小。MCU系统通过D/A器件可达到输出电流程控目的。

图1 线性稳流电路原理

2、电流源硬件设计

电流源硬件框图如图2所示，由T频变压器、单相桥式整流滤波、一次稳压、线性稳流、辅助电源、STM32系统、D/A和A/D组成。辅助电源采用LM317、LM337、LM7805、LM7905、AMS1117电源管理芯片，提供电路中芯片正常工作的电压。STM32单片机系统通过D/A控制线性稳流输出，通过A/D读取输出值，从而到达程控目的。

图2 基于STM32的电流源硬件框图