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《簡易直流電子負(fù)載電子設(shè)計競賽報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽（TI杯）設(shè)計報告參賽學(xué)校：參賽隊員：指導(dǎo)老師：簡易直流電子負(fù)載摘要本系統(tǒng)使用TI公司的通用運算放大器實現(xiàn)底層控制，以MSP430F169單片機為系統(tǒng)級控制核心，實現(xiàn)了實現(xiàn)了恒流負(fù)載模式、過壓保護、鍵盤輸入、數(shù)字顯示的功能。設(shè)計采用了模擬與數(shù)字混合的方案，單片機利用12位DAC作為模擬控制器的可靠給定，模擬PI調(diào)節(jié)器有效減少靜態(tài)誤差、響應(yīng)時間與超調(diào)。在系統(tǒng)設(shè)計上遵循準(zhǔn)確、可靠、低成本的設(shè)計準(zhǔn)則。經(jīng)測試，該系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了題目所要求的基本和發(fā)揮功能。關(guān)鍵詞MSP430S169，PI控制，恒流模式，過壓保護。AbstractInthisdesign,g
2、eneralpurposeop-ampfromTIisusedforlocalcontrolwhilecontrollerMSP430F169isusedasthesystemcontroller.Thedesignedsystemcanworkunderconstantcurrentsinkmodewithover-voltageprotection,interfacefunctionisalsoprovidedforkeyboardinputandfulldigitaldisplay.Withtheproposedanalog-digitalhybridcontrol
3、concept,theanalogcontrollerfollowsthereliablecontroldemandissuedbythehighprecision12-bitDACfromtheMSP430controller,andzerosteady-stateerror,controlledresponsetimeandover-shootisachieved.Theentiredesignfollowsthreeguidelines,highprecision,highreliabilityandlowcost.Theexperimentaltestsindic
4、atethattheobjectivesofproposalareachievedproperly.KeywordsMSP430F169，PIcontrol,constantcurrentmode,over-voltageprotection.一、方案的選擇與論證1.1系統(tǒng)總體方案論證電子負(fù)載可分為能耗式與回饋式，本要求中的設(shè)計對象為小功率電子負(fù)載，故采用能耗是。一般市場上精度不高的電子負(fù)載多用開關(guān)式，而高速高精度電子負(fù)載多用模擬方案。根據(jù)設(shè)計要求，擬定了6個方案，分別如圖1-1至圖1-6所示，提出的方案均具有短路保護功能。圖1-1與1-2中采用不用形式的buck電路，這
5、種電路的缺點是輸入電流不連續(xù)，需要加大電容濾波，系統(tǒng)可靠性較低，且會改變被測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（輸出端并聯(lián)了電容）。圖1-3是buck-boost型，輸入電流也不連續(xù)，同樣需要加輸入濾波電容。圖1-4與1-5為電流源型變換器，但是系統(tǒng)造價過高，且輸入電流紋波同樣取決于開關(guān)頻率與電感值。圖1-6中為線性MOSFET方案，控制MOSFET門極電壓，保持MOSFET工作在飽和區(qū)，控制MOSFET內(nèi)部電流。圖1-1方案一：Buck變換器A圖1-2方案二：Buck變換器B圖1-3方案三：Buck-Boost變換器圖1-4方案四：Cuk變換器圖1-5方案五：SEPIC變換器圖1-6方案六：線
6、性MOSFET負(fù)載方案1-6可以使用模擬技術(shù)實現(xiàn)，以LM324放大器，電流控制模塊將采集的電流輸入控制器，控制器根據(jù)參考值將誤差放大生成MOSFET的門極電壓。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如1-7所示，本地控制由模擬器件完成，系統(tǒng)級的參考值給定由MSP430的DAC完成，同時MSP430也實現(xiàn)人機接口的功能。表1-1分析了各種方案的優(yōu)缺點，可以看出，線性MOSFET作為負(fù)載的情況是性能最高，可靠性最高，成本最低的方案。圖1-7基于線性MOSFET的模數(shù)混合方案表1-1各種方案比較性能拓?fù)漭斎腚娏骷y波EMI主要器件數(shù)量可靠性成本Buck(A)取決于電感電容大4個以上一般一般Buck(B)取決
7、于電感電容大4個以上一般一般Buck-Boost取決于電容大4個以上一般一般Cuk取決于電感大4個以上一般高SEPIC取決于電感大4個以上一般高線性MOS很小小1個高低1.1本方案模塊設(shè)計論證根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為功率級模塊、本地控制器模塊、系統(tǒng)控制器模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、輔助電源模塊。為實現(xiàn)各模塊的功能與配合，先對各部分進行論證。[1].電源模塊本系統(tǒng)需要采用15V為運算放大器供電，5V電壓作為控制器中的參考電壓、MSP430最小系統(tǒng)板的供電電壓以及LCD屏的供電電壓、3.3V為MSP430供電。由于在競賽要求中未
