基于串級PID控制算法的壓控大功率電流源

　　外部校準分為以下三個步驟：

　　(1)切斷開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，即在控制單元的控制下將模擬量輸入通道與地接通，得到這種情況下的A/D轉(zhuǎn)換的輸出值N₀;則有

　　其中，K為總的放大系數(shù)。

　　(2)控制單元的控制下切斷S₂，閉合S₁，將被測信號V_i和漂移電壓V_os一同送入模擬量通道;此時，得到的一個A/D轉(zhuǎn)換的輸出值為：

　　通過控制單元對上面兩次測量數(shù)據(jù)進行計算：

　　計算后輸出值為N，是消去了零點漂移電壓V_os的影響，真正代表了輸出電壓V_i的輸出值。

　　內(nèi)部校準技術(shù)是指利用更高精度的傳感器進行校準，本電流源使用同型號更高精度的傳感器對相同電流所產(chǎn)生一組校準值，作為校準表預先存儲在外部存儲器中。將測量數(shù)據(jù)在相對應(yīng)的校準表中做插值處理，得出經(jīng)過誤差修正后的正確值，顯著提高了測量精度。

　　顯示屏驅(qū)動電路原理

　　本電流源擬采用LCD液晶屏作為顯示模塊，將輸出的脈沖電流值以波形及數(shù)據(jù)的形式顯示在LCD屏上，實現(xiàn)人機交互，讓用戶一目了然。而一般控制芯片的驅(qū)動能力比較弱，驅(qū)動電壓較低，而LCD顯示屏^[3]的激勵要求電流較大，因此，需要電平匹配電路及驅(qū)動電路，提高控制芯片的驅(qū)動能力。圖6為LCD顯示屏驅(qū)動電路原理圖。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　如圖7所示，其為系統(tǒng)軟件流程圖。系統(tǒng)上電開始工作，控制芯片復位后，進入系統(tǒng)初始化，完畢后進行系統(tǒng)自檢，此時若檢測系統(tǒng)不正常，則通過顯示模塊進行故障提示;否則進入波形設(shè)置界面，用戶可根據(jù)需要選擇并設(shè)置期望波形，系統(tǒng)會自動根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)從波形數(shù)據(jù)庫中加載波形數(shù)據(jù)，然后通過系統(tǒng)自動檢測實際輸出的電流值，與用戶設(shè)置的電流值進行比較判斷，若設(shè)置值與實測值的差值在一定范圍±C內(nèi)，則認為是準確值，通過顯示模塊將實測值的波形和數(shù)據(jù)顯示出來，否則系統(tǒng)會根據(jù)用戶輸入的參數(shù)，自動調(diào)節(jié)電流的頻率或幅值，以滿足用戶的要求。

　　結(jié)語

　　本文方案設(shè)計的基于串級PID控制的大功率壓控電流源，具有輸出功率大，可輸出多路不同波形電流，且幅值頻率可調(diào)范圍大，脈沖電流上升時間短，脈寬可調(diào)范圍大等優(yōu)點，具有較好的通用性，可滿足絕大多數(shù)技術(shù)領(lǐng)域的要求。

　　參考文獻：
　　[1] 韓靜霖,李國峰,張勇等.一種電壓控制電流源的設(shè)計與應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2008,(10):64-65
　　[2] 鄧莉.基于MATLAB的串級PID控制系統(tǒng)[C].重慶市電機工程學會2006年學術(shù)會議論文,2006
　　[3] 陳玉敏.基于DSP的大功率快速智能充電器的設(shè)計[D].大連：大連理工大學碩士學位論文,2007