DAC1201KP-V在高精度数控直流电流源中的应用

　　1 引言

　　电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用。2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。

　　设计题目要求设计并制作数控直流电流源。输入交流为200 V~240 V，50 Hz，输出直流电压≤10V。具体技术指标如下：

　　●输出电流范围：20 mA～2000 mA，步进l mA；

　　●可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的O.1％+l mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；

　　●改变负载电阻，输出电压在10 V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；

　　●纹波电流≤0.2 mA。

　　根据上述设计要求，实现电流调节范围为20mA～2000 mA(输出直流电压≤10 V)，并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIPl22型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小，其主回路电路如图1所示。

　　图1中负载端的最高电压值(10 V)决定了负载的最大电阻值(5 Ω)，它又决定了电流源工作电源的最低电压值及所用功率器件的极限电压参数。后级Ro为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00 Ω。RL为负载电阻器(0Ω～5Ω)，选用大功率滑线变阻器。由此可知负载电流IL≈VIN/Ro，与RL无关。当VIN恒定不变时，改变采样电阻Ro的阻值大小，可改变IL的恒定值。0P07输出端接TIPl22的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足。同时TIP122能满足5 A大电流的要求，电流调整率小且稳定。由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤l％，即lmA(输出直流电压≤10 V)的指标，经计算，12位D/A转换器的转换精度达0.0024 V，满足系统要求的精度。笔者采用DAC1201KP-V型12位D/A转换器作为电流输出控制的转换核心。