基于STM32的恒流源设计

最新推荐文章于 2025-05-31 16:51:52 发布

qq_37405067

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分类专栏： STM32

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本文档介绍了一种基于STM32F103RCT6的恒流源设计，利用MOS管的恒流区特性，实现1-300mA的电流调节。电路设计包括电源、DAC控制和输出部分，其中 DAC1220 通过SPI进行控制，实现电流精度调整。程序设计部分展示了如何通过SPI接口与DAC1220交互，完成数据写入。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.概述

本设计以STM32F103RCT6为主控芯片，利用MOS管的恒流区特点，设计恒流源。设计电流范围为1-300mA。

2.原理

基本原理图：

Q2为N沟道MOS管，在正常工作情况下，运放与MOS管之间构成深度负反馈，使得输入控制电压与Vr虚短，近似相等。这可以得到负载电流 $I = V_{r}/R$ 。

3.硬件设计

3.1.电源

电路图如图所示：

电源由+12V单电源输入，产生了正负5V双电源和+3.3V电源。+12V与-5V为运放电源，+5V为DAC电源，+3.3V为STM32、OLED电源。

3.2.DAC控制

电路如图所示：

LM385BD-2-5为DAC提供电压参考，参考电压为2.5V。74LVC4245A为电平转换器，使得3.3V电平与5V电平兼容。DAC1220为16/20位DAC，使用时设置的是20位DAC。

3.3.控制输出

电路如图所示：

运放使用OPA2277U精密运放，经过第一级运放耦合后，再与MOS管构成负反馈电路。MOS管信号为IRF640，IRF640的漏源极电阻小，为180m $\Omega$ ，对参考电阻影响小。参考电阻R10、R11、R12采用的是10R的金属箔电阻，温漂小，可以减小在大电流的情况下，温升所造成的影响，使得电流值稳定。

4.DAC1220程序设计

DAC1220采用SPI时序控制，只利用了SPI的时钟线，主发从收线和片选。

DAC1220相关程序：

/*
函数功能：使能器件
*/
void enable_DAC1220(u8 set)
{
	CS = set;
}


void DAC1220_toggle(void)
{
	CS = 1;
	delay_us(800);
	CS = 0;
	delay_us(400);
}

/*
函数功能：DAC1220写入一个字节数据
参数： data:写人的数据
SPI时序 
*/
void DAC1220_write(u8 data)
{
	u8 i;
	
	CLK = 0;
	DIO = 0;
	
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		delay_us(10);
		CLK = 1;
		delay_us(10);
		DIO = ((data&0x80)? 1:0);
		data<<=1;
		delay_us(10);
		CLK = 0;
		delay_us(10);
		DIO = 0;
	}
}

/*
函数功能：DAC1220初始化
*/
void Init_DAC1220(void)
{
	enable_DAC1220(0);         //开启器件 低电平有效
	
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0x04);       //定位到控制寄存器的高8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0x02);       //清除校准寄存器的值
	DAC1220_toggle();
	
	DAC1220_write(0x05);       //定位到命令寄存器的低8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0x00);       //正常模式，数据从高位开始写入
	delay_us(400);
	enable_DAC1220(1); 
	delay_us(800);
	
	enable_DAC1220(0); 
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0x04);       
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0x00);
	DAC1220_toggle();
	
	DAC1220_write(0x05);       //定位到命令寄存器的低8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write(0xA1);       //20位DAC,标准模式，自校准
	delay_us(100);
	enable_DAC1220(1); 
	
	delay_ms(50);
}

/*
函数功能：DAC写入编码值数据
输入到24位的数据寄存器
*/
void DAC1220_value(u32 value)
{
	enable_DAC1220(0); 
	delay_us(800);
	
	DAC1220_write(0x00);                 //数据输入寄存器的高8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write((value>>12)&0xff);     //取出高8位
	DAC1220_toggle();
	
	DAC1220_write(0x01);                 //数据寄存器的中间8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write((value>>4)&0xff);      
	DAC1220_toggle();
	
	DAC1220_write(0x02);                 //数据寄存器的低8位
	delay_us(400);
	DAC1220_write((value<<4)&0xf0);
	DAC1220_toggle();
	
	enable_DAC1220(1); 
	delay_ms(200);
}