基于LM2576稳压器的数字电流源设计

基于LM2576稳压器的数字电流源设计

作者：任秀荣 陈瑞友 任广军 来源：《硅谷》2014年第03期

摘 要 随着电子技术的发展，对于数字电流源的应用也越来越广泛，目前数字电流源设计较复杂，元器件多。文章以LM2576稳压器为基础，基于STC12C5A60S单片机控制，使用D/A进行电流设定，实现了一种无须进行复杂设计的小型、低成本和高度集成的数字电流源设计方案。

关键词 数字电流源；电流设定；单片机

中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0029-02

随着电子技术的飞速发展，电源在生产、研发和生活中应用的越来越广泛，数字电源由于其效率高、稳定性高、体积小、使用方便性及高精度，逐步替代了线性电源。数字电流源作为数字电源中的一部分，应用也越来越广泛，但由于数字电流源设计复杂、元器件多等原因，不利于数字电流源的快速设计和应用。本文基于LM2576稳压器为基础，实现输出最高电压分为5 V和15 V两档，最大输出电流3 A，通过按键可对输出电流进行步进调节，步进值为100 mA。

1 设计总体方案 图1 系统框图

本设计总体方案如图1所示，主要包括：AC/DC转换电路、LM2576稳压器电路、电流采样、电压采样、输出电流控制、电压切换电路、A/D电路、D/A电路、看门狗电路、液晶显示、STC12C5A60S单片机电路和键盘等部分。

AC/DC部分采用UC3842反激电源设计，由于LM2576输出功率管的最大饱和电压降为2 V，所以设计AC/DC输出电压19 V。

电压采样和电流采样电路分别对输出电压和电流进行采样，通过A/D转换电路将电压和电流转换为数字信号传输给单片机，单片机会将采集到的电压和电流显示在液晶上。 单片机通过D/A将需要设定的数字电流信号转换为电流设定值，电流设定值与电流采样值输入到输出电流控制电路，输出电流控制电路控制LM2576输出需要的输出电流。 为了减少单片机与D/A和A/D电路的使用端口，本设计采用同时SPI通信接口的D/A芯片DAC8552和A/D芯片ADS1118。

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为保证整体电路的可靠性，加入看门狗电路，单片机需要时刻对看门狗电路进行操作，当单片机死机或程序跑飞时，看门狗电路对单片机进行复位操作。

键盘电路上设有电流设定+按键、电流设定-按键、电压切换按键、启动按键和停止按键，当按动电流设定+按键时，电流设定会按照100 mA数值步进增加，当按动电流设定-按键时，电流设定会按照100 mA数值步进减。 2 LM2576稳压器电路

图2 LM2576ADJ稳压器电路图

LM2576稳压器内部包含52 kHz振荡器、1.23 V基准稳压器、热关断电路、电流限制电路、开关管、放大器、比较器及内部稳定电路，利用该器件只需要极少的外围器件便可以构成高效稳压电路。

LM2576稳压器电路图如2所示，LM2576的1脚为正电源输入，2脚为开关输出端，3脚为地，4脚为电压反馈端，5脚为待机控制端。

三极管Q1的控制信号start连接至单片机，当start信号为低时，Q1关断，LM2576的5脚为高电平，LM2576处于待机状态当start信号为高时，LM2576工作。

三极管Q2、继电器K1、电位器RP1、R6和R8构成电压切换控制电路。三极管Q2的控制信号V_switch连接至单片机，当V_switch为低时，Q2断开，继电器K1断开，此时LM2576最高输出电压为VOUT=1.23×（1+R8/R6）≈15 V；当V_switch为高时，K1闭合，调节电位器RP1，时输出达到5 V，从而实现输出最高电压5 V和15 V切换。

电阻RS1为输出电流采样电阻，阻值为50 mΩ，电阻R4、R5、R9、R10和运放U2A构成差分放大器，放大比例为20，当输出最大电流为3 A时，运放U2A输出电压为3 V，为提高电流采样精度，此处运放最好选用高精度运放；I_set为电流设定值，该信号为单片机输出数字信号经过D/A转化得出，电流设定值3 V对应最大输出电流3 A；R7、C2、C3和运放U2B构成PID调节器，运放U2A和U2B及相关器件组成了输出电流控制电路，电流设定值和电流反馈值比较，得出控制信号，经过二极管输出到LM2576的反馈引脚4，当输出电流大于设定电流时，运放U2A输出大于设定值，U2B输出增加，LM2576的反馈电压升高，LM2576内部调节电路调节输出电压降低，输出电流降低，从而调节输出电流达到设定值。 3 结束语

本设计充分利用了LM2576的内部资源，并将其进行了扩展应用。根据LM2576技术文件，计算工作参数，通过试验验证该设计可靠，达到设计目的，输出电压5 V和15 V可切换，输出最大电流达到3 A，电流设定精度达到1%，具有过流保护功能。

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参考文献

[1]王明顺.基于LM2576的高可靠MCU电源设计[J].国外电子元器件，2004（11）：12-14. [2]LM2576/LM2576HV Series SIMPLE SWITCHER 3A Step-Down Voltage Regulator.National Semiconductor.2004.

[3]赵珂，李佳，刘映秋.基于LM2576_ADJ数控开关电源的设计[J].电源技术应用，2008（11）：11-12. 作者简介

任秀荣（1980-），女，天津人，助理工程师，本科，研究方向：医疗电子产品开发和技术工艺。