電子設(shè)計(jì)大賽直流負(fù)載論文

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1、2012年山東省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽直流電子負(fù)載的設(shè)計(jì)制作（F題）12目錄摘要3一、方案論證與設(shè)計(jì)41.1　模塊方案比較51.1.1　負(fù)載參數(shù)預(yù)置方案51.1.2電路設(shè)計(jì)方案51.2自動(dòng)過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)81.3顯示方案選擇8二、軟件設(shè)計(jì)及流程82.1主程序流程圖：102.2定時(shí)中斷流程圖10三、測(cè)試結(jié)果及分析113.1恒電壓模式測(cè)試113.2恒電流模式測(cè)試113.3測(cè)試器件......................................................................................

2、..............................................11四、設(shè)計(jì)總結(jié)和心得12附錄一1312直流電子負(fù)載的設(shè)計(jì)制作摘要本設(shè)計(jì)是基于TI公司的MSP460程控的電子負(fù)載，具有恒流、恒壓、恒阻三種工作模式，通過(guò)矩陣鍵盤(pán)預(yù)先設(shè)定電子負(fù)載的值，手動(dòng)開(kāi)關(guān)和單片機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)三種負(fù)載模式的轉(zhuǎn)換。恒流源工作模式時(shí)，不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)），流過(guò)該電子負(fù)載的電流依據(jù)所設(shè)定的電流值而保持恒定，與測(cè)量端輸入電壓的大小無(wú)關(guān)。恒壓工作模式及恒阻工作模式的特性與恒流工作模式類(lèi)似。系統(tǒng)包括控制電路(MCU)、驅(qū)

3、動(dòng)隔離電路(PWM波)、主電路、采樣電路、顯示電路等；能夠檢測(cè)被測(cè)電源的電流值、電壓值；各個(gè)參數(shù)都能直觀的在液晶屏上顯示。關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；單片機(jī)（MCU）；電子負(fù)載；數(shù)/模轉(zhuǎn)換；電壓電流采樣12一、方案論證與設(shè)計(jì)電子負(fù)載用于測(cè)試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。我們?cè)O(shè)計(jì)的電子負(fù)載有恒流和和恒壓以及恒阻以三種工作模式模式，可手動(dòng)切換。恒流方式時(shí)不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)），流過(guò)該電子負(fù)載的電流恒定，且電流值可設(shè)定。工作于恒壓模式時(shí)，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載的電流隨被測(cè)直流電源的電壓變化而變化。如圖1-

4、1所示：圖1-1整體設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示，恒流模塊和恒壓模塊共用一個(gè)功率MOS管，并且通過(guò)數(shù)字開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種模式的轉(zhuǎn)換，用A/D轉(zhuǎn)換器把電路中的電壓電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)單片機(jī)來(lái)程控設(shè)置電壓電流的步進(jìn)值，用液晶屏顯示即時(shí)電壓電流。我們采用了TI公司所提供的MSP430單片機(jī)，精密運(yùn)放INA128P。1.1　模塊方案比較1.1.1　負(fù)載參數(shù)預(yù)置方案方案一12：通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)恒流和恒壓兩種模式下的電壓，其缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)耗時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確度不高。操作簡(jiǎn)單易懂，但是由于步進(jìn)值難以手動(dòng)調(diào)節(jié)控制，所以基本上無(wú)法實(shí)現(xiàn)恒阻調(diào)

5、節(jié)。方案二：利用A/D轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再利用單片機(jī)設(shè)置電壓電流的步進(jìn)值來(lái)修改電壓電流參數(shù)，此方案節(jié)省了硬件設(shè)計(jì)，增加了單片機(jī)程序控制，操作技術(shù)要求高，節(jié)省時(shí)間。通過(guò)比較，方案二簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而且采用的芯片和器件較少，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，故我們采用方案二來(lái)完成電路參數(shù)的預(yù)置。1.1.2電路設(shè)計(jì)方案恒壓模式：在恒定電壓工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流是依據(jù)所設(shè)定的負(fù)載電壓而定恒壓模式時(shí)，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定。流入電子負(fù)載的電流隨被測(cè)直流電源的電壓變化而變化，即負(fù)載電壓保持設(shè)定值不變。圖1.2恒壓模塊示意圖　　　　

6、　　　　　　　　12圖1-2中MOS管上的電壓經(jīng)R1與R2分壓后送入LM358，通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載的值來(lái)調(diào)節(jié)電壓值，其輸出電壓的值來(lái)控制MOS管的導(dǎo)通程度，實(shí)現(xiàn)MOS管漏源電壓的穩(wěn)定。根據(jù)圖1.2分析可得：（1.2.1)其中U1為運(yùn)放負(fù)端的輸入電壓值。恒流模式：在恒電流工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定的的電流值而保持恒定不變，與輸入電壓的大小無(wú)關(guān)，即負(fù)載電流值保持定值不變。圖1.3恒流模塊示意圖如圖1.3，這樣的電路很容易獲得穩(wěn)定以及精準(zhǔn)的電流，R1是取樣電阻，Vref為給定的信號(hào)。該電路的工作原理是：當(dāng)給定一個(gè)Vref，

7、若R1上的電壓小于Vref,則其運(yùn)放的正端輸入大于負(fù)端，此時(shí)其輸出增大，當(dāng)R1上的電壓大于Vref時(shí)，即運(yùn)放的正端輸入小于負(fù)端，使得輸出電壓減小，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電流的目的。實(shí)際中是單片機(jī)控制對(duì)VREF端的步進(jìn)值來(lái)得到Vref,對(duì)R1的放大K倍得到負(fù)端電壓再與Vref比較從而得到一個(gè)Vref對(duì)應(yīng)流R1一個(gè)恒流值。恒阻模式：在恒阻模式工作時(shí)，電子負(fù)載流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定的負(fù)載電阻和輸入電壓的大小而定，此時(shí)的負(fù)載電流與輸入的電壓呈線性比例，比值就是所設(shè)定的負(fù)載電阻，即負(fù)載電阻保持不變。定電阻模式應(yīng)用在測(cè)試電壓源或電流源和電源激活測(cè)

8、試，用于測(cè)試電源的啟動(dòng)與限流特性，相應(yīng)于滑線變阻器，不易受溫度影響。12圖1-4恒阻模塊原理示意圖由1-4圖可知LM358同相輸入端的電壓為：UB=I*R1（1.2.2）電阻R4可以分壓，AB段分的的電壓為U+；所以有：UB=U+=I*R5（1.2