1、预期实现目标及系统事情事理
本题哀求设计并制作一台数控直流电流源。输出电流可通过按键进行设定，利用A/D转换器采集输出电流与负载电压，通过显示器显示设定电流值、实际电流值、实际电压值等电源参数。系统构造如图（1）所示，系统分为数字掌握器模块、按键模块、显示模块、功率模块、旗子暗记处理模块等。
图（1）系统构造框图
2、技能方案剖析比较
（1）电流源的论证与选择
由于电流源是本系统的主要核心，其性能的好坏直接影响掌握系统的精度，以是进行多种方案的比较。
方案1：利用TPS5430开关电源芯片构成电流源，利用数字电位器，掌握输出电流的大小。
优点：电路构造大略，自带闭环掌握，电路效率高达90%旁边；
缺陷：其输出电压最小为1.221V，电源纹波较大。
方案2：利用三极管、运算放大器平分立器件构成电流源，通过D/A转换器掌握输出电流大小。
优点：所构成的电流源属于线性电源，输出纹波低；
缺陷：电路效率低。
综合考虑，因题目并没有对电源效率做哀求，故终极采取方案2，利用三极管、运算放大器平分立器件构成一个可调稳压电源，由于单独的一只三极管对功率的放大浸染有限，以是利用2只NPN三极管构成NPN型达林顿管。利用单片机对D/A转换器进行掌握，D/A转换器的旗子暗记进过放大后加至达林顿管基极，经由测试，知足系统的设计哀求。
（2）赞助电源的论证与选择
本系统掌握部分须要单独的赞助电源，而且对电源质量有严格哀求。
方案1：利用变压器的赞助绕组，经由整流、滤波后，再送入三端稳压器稳压，得到赞助电源。
优点：输出纹波低，电源质量高；
缺陷：电路效率低。
方案2：采取开关电源芯片构成稳压电源，作为赞助电源。
优点：电路效率高，重量轻；
缺陷：电源纹波与噪声较大，对系统滋扰大。
综合考虑，终极选用方案1，利用变压器的赞助绕组，经由整流、滤波后，再送入三端稳压器稳压，得到赞助电源，而且线性电源本身纹波及噪声较小，能够担保质量较好的电能供应。通过实验，知足系统设计哀求。
（3）系统掌握芯片的论证与选择
方案1：采取MSP430作为主控芯片，对系统进行掌握及运算处理。
优点：功耗低；
缺陷：MSP430属于16位单片机，运算速率较慢。
方案2：采取STM32F103作为主控芯片，对系统进行掌握及运算处理。
优点：运算速率快，内部外设丰富；
缺陷： 功耗较大。
综合考虑，终极选用方案2，由于题目并没有对功耗做哀求，以是利用已有芯片，掌握较好，知足系统设计哀求。
（3）电流检测论证与选择
由于本电路须要精准的电流掌握，因此精准的电流检测是必不可少的。
方案1：康铜丝作为检流器件，利用TI的电流检测器IN28X进行放大，再加入电压跟随器。
优点：电路大略，检测精度高；
缺陷：对检流电阻、分压电阻精度哀求高，本钱较高。
方案2：采取高精度军工电阻进行采样，利用OP177进行采样旗子暗记放大，将放大后的旗子暗记送入A/D转换器。
优点：本钱低，检测精度高；
缺陷：对检流电阻精度哀求高，电路相对繁芜。
综合考虑，终极选用方案2，通过实验，知足系统设计哀求。
（4）A/D、D/A选择论证与选择
方案1：利用12位外部A/D、D/A器件。
优点：参考源可精确设定，转换精度高；
缺陷：本钱高，外加了电路模块。
方案2：利用单片机内部的A/D、D/A。
优点：不须要外加设备，掌握精度较高；
缺陷：无法设定精准的基准源。
综合考虑，终极选用方案2，STM32F103自带12位A/D转换器，D/A采取MP4725轨至轨D/A转换器，通过实验，知足系统设计哀求。
二、核心部件电路设计
1、关键器件性能剖析
（1）主掌握器：采取STM32F103C8T6作为主控芯片，STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 内核STM32系列的32位的微掌握器，程序存储器容量是64KB，须要电压2V~3.6V，事情温度为-40°C ~ 85°C。
（2）整流器：主电源其最大事情电流为2A，若采取普通整流桥，损耗较大，发热也大，以是主电源采取肖特基二极管构成整流桥；赞助电源事情电流较小，采取普通整流桥即可。
（3）三极管：三极管采取D882与D1047构成达林顿管，D1047功率可达100W。
（4）D/A转换器：D/A转换器在本系统当中非常主要，决定了系统的掌握精度，根据系统哀求，须要选用12位的D/A转换器，系统所采取的D/A转换器为轨至轨输出的MP4725。
2、电路构造与事情事理
（1）电源输入滤波电路
CA1、L1、CA2组成的双π型滤波网络紧张是对输入电源的电磁噪声及杂波旗子暗记进行抑制，防止对电源滋扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网滋扰。当电源开启瞬间，要对后级滤波电容充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全花费在RT1电阻上，一定韶光后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它花费的能量非常小，后级电路可正常事情。
图（2）电源输入滤波电路
（2）电流源电路
电流源电路由变压器、整流模块、滤波模块、电源变换模块构成。变压器利用环形变压器，其漏磁少，磁路闭合好；整流模块采取肖特基二极管构成，以降落电路损耗；滤波器采取4个3300μF的电容构成低频滤波，同时降落了ESR值，采取一个100pF的电容做高频滤波；电源变换模块由D882与D1047构成达林顿做调度管，TL082构成硬件反馈回路，实现硬件稳压，如图（3）、图（4）所示。
图（3）主电源整流电路
图（4）线性电源变换电路
（3）赞助电源电路
赞助电源由变压器、整流桥、滤波器、三端稳压器构成。本系统紧张利用+5V、+15V、-15V，以是采取7805、7815、7915既可以实现，而且线性电源本身纹波及噪声较小，能够担保质量较好的电能供应，如图（5）、图（6）所示。
图（5）赞助电源整流电路
图（6）赞助电源稳压电路
（4）旗子暗记调理电路
旗子暗记调理电路如图（7）所示，由TL082构成跟随器，然后送入同比较例放大器进行放大，然后再掌握调度管。我们所利用的D/A转换器输出范围为0V-3.3V，这个旗子暗记不敷以完备掌握调度管，将旗子暗记进行2倍放大即可。
图（7）旗子暗记调理电路
（5）数字掌握电路
数字掌握电路由显示模块、D/A模块、主控芯片、按键电路组成，如图（8）所示。
图（8）数字掌握电路
三、系统软件设计
1、程序功能描述
本系统利用STM32F103C8T6作为主控芯片，对硬件电路的干系参数进行丈量，吸收A/D送入的旗子暗记并进行处理，实现电流、电压的检测，通过TFT液晶显示器显示电流、电压及干系参数的显示；通过D/A掌握电流源的电流大小。
2、程序流程图
如图（9）所示为程序流程图。
图（9）程序流程图
四、实物展示
1、环形变压器
1、输入滤波
3、显示及其主控
4、恒流电路
5、肖特基整流桥电路
6、赞助电源
7、整体实物图
