多路输出程控恒流源设计

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1．2 程控模块设计

XCl64CM片机是德国SIEMENS公司推出的增强型16位单片机，其结构新、性能强、编程简单、适应性强。该单片机能提供精度为8位或10位，集成采样和保持电路的模数转换器(ADC)；拥有PWM产生模块，在不同的工作模式下可灵活产生PWM信号或记录事件，使恒流源电路简化，利于电路控制。XCl64CM含2个高速同步串行接口，支持高达20 Mb／s(模块工作时钟为40 MHz)的全双工和半双工串行同步通信。

XCl64CM最大的优点就是：内部CCU单元使电源的外部硬件电路大大简化，其强大的运算能力可以完成如电压采样信号处理更为有效复杂的算法，非常适应于电源功率变换领域。

程控模块主要由包括LED数字显示、编码开关、串口通信等功能的单片机系统组成。模块的主要功能是按给定的电流值，提供调节输出电流所需的PWM波。

程控模块采用编码开关输入方式，设置给定的电流值并通过LED数码管显示，该系统也可通过RS232串口进行远程控制电流设置与通道输出。单片机经过运算，调节输出PWM信号的占空比，实现对恒流源输出电流的控制和精确调节。

显示电路采用普通4位数码管实时显示，用芯片MAX7219驱动数码管。MAX7219是一个高性能的多位LED显示驱动器，可同时驱动8位共阴极LED或64个独立的LED。

MAX7219仅需3个串行端口DIN、CLK、LOAD实现与单片机的通信。

1．3 信号采样调理电路

信号采集调理模块包括采样电路、信号调理电路和过电流保护电路。测试回路的电流进入信号采集和调理电路，在信号采集和调理电路中对电流信号通过电阻采样，进行I／V转换变成满足A／D输入范围的电压信号。过流保护电路在电路故障时启动。

信号采集通过电阻分压的方式采集输出电压，通过后端电阻的I／V转换，可以采集实际的输出电流。采集的模拟电压，经放大器LM358，输入单片机的AD输入口，与基准电压相比较，用PI算法控制PWM的脉冲宽度，调整占空比，实现恒流输出，电路如图3所示。

在电流输出端接上采样电阻，由电流输出端采集到的经分压处理后得到采样反馈信号，信号经由运放后送入单片机。单片机ADC模块对信号进行A／D转换，获得的电流值送入LED显示。

1．4 PWM驱动电路

XCl64CM系列中的几款产品具有捕获比较单元6(CAPCOM6)，该单元由带有3路捕获／比较通道的定时器T12和带有1路比较通道的定时器T13组成。T12的各通道既能独立产生PWM信号或接受捕获信号，也可共同产生驱动交流电机或逆变器的控制信号序列。

在该电路中采用了MC34152，该器件是双转换高速驱动器，专门设计用于连接低电流数字电路与功率MOSFET，具有低输入电流，可以与互补型金属氧化物半导体(CMOS)和晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路相容，并且具有完全适合于驱动功率MOSFET的2个大电流推挽输出。它还包含滞后的欠压锁定以防止在低电源电压情况下发生误动作。具体框图如图4所示。