简易直流电子负载电子设计竞赛报告材料

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1、实用文档江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）设计报告参赛学校：参赛队员：指导老师：大全实用文档简易直流电子负载摘要本系统使用TI公司的通用运算放大器实现底层控制，以MSP430F169单片机为系统级控制核心，实现了实现了恒流负载模式、过压保护、键盘输入、数字显示的功能。设计采用了模拟与数字混合的方案，单片机利用12位DAC作为模拟控制器的可靠给定，模拟PI调节器有效减少静态误差、响应时间与超调。在系统设计上遵循准确、可靠、低成本的设计准则。经测试，该系统较好地实现了题目所要求的基本和发挥功能。关键词MSP430S169，PI控制，恒流模式

2、，过压保护。AbstractInthisdesign,generalpurposeop-ampfromTIisusedforlocalcontrolwhilecontrollerMSP430F169isusedasthesystemcontroller.Thedesignedsystemcanworkunderconstantcurrentsinkmodewithover-voltageprotection,interfacefunctionisalsoprovidedforkeyboardinputandfulldigitaldisp

3、lay.Withtheproposedanalog-digitalhybridcontrolconcept,theanalogcontrollerfollowsthereliablecontroldemandissuedbythehighprecision12-bitDACfromtheMSP430controller,andzerosteady-stateerror,controlledresponsetimeandover-shootisachieved.Theentiredesignfollowsthreeguidelines,h

4、ighprecision,highreliabilityandlowcost.Theexperimentaltestsindicatethattheobjectivesofproposalareachievedproperly.KeywordsMSP430F169，PIcontrol,constantcurrentmode,over-voltageprotection.大全实用文档一、方案的选择与论证1.1系统总体方案论证电子负载可分为能耗式与回馈式，本要求中的设计对象为小功率电子负载，故采用能耗是。一般市场上精度不高的电子负载多用开关

5、式，而高速高精度电子负载多用模拟方案。根据设计要求，拟定了6个方案，分别如图1-1至图1-6所示，提出的方案均具有短路保护功能。图1-1与1-2中采用不用形式的buck电路，这种电路的缺点是输入电流不连续，需要加大电容滤波，系统可靠性较低，且会改变被测系统的结构（输出端并联了电容）。图1-3是buck-boost型，输入电流也不连续，同样需要加输入滤波电容。图1-4与1-5为电流源型变换器，但是系统造价过高，且输入电流纹波同样取决于开关频率与电感值。图1-6中为线性MOSFET方案，控制MOSFET门极电压，保持MOSFET工作在饱和区

6、，控制MOSFET内部电流。图1-1方案一：Buck变换器A图1-2方案二：Buck变换器B图1-3方案三：Buck-Boost变换器图1-4方案四：Cuk变换器大全实用文档图1-5方案五：SEPIC变换器图1-6方案六：线性MOSFET负载方案1-6可以使用模拟技术实现，以LM324放大器，电流控制模块将采集的电流输入控制器，控制器根据参考值将误差放大生成MOSFET的门极电压。系统结构图如1-7所示，本地控制由模拟器件完成，系统级的参考值给定由MSP430的DAC完成，同时MSP430也实现人机接口的功能。表1-1分析了各种方案的优

7、缺点，可以看出，线性MOSFET作为负载的情况是性能最高，可靠性最高，成本最低的方案。图1-7基于线性MOSFET的模数混合方案表1-1各种方案比较性能拓扑输入电流纹波EMI主要器件数量可靠性成本Buck(A)取决于电感电容大4个以上一般一般Buck(B)取决于电感电容大4个以上一般一般Buck-Boost取决于电容大4个以上一般一般Cuk取决于电感大4个以上一般高SEPIC取决于电感大4个以上一般高线性MOS很小小1个高低1.1本方案模块设计论证根据题目要求，系统可以划分为功率级模块、本地控制器模块、系统控制器模块、键盘模块、显示模块

8、、辅助电源模块。为实现各模块的功能与配合，先对各部分进行论证。[1].电源模块大全实用文档本系统需要采用15V为运算放大器供电，5V电压作为控制器中的参考电压、MSP430最小系统板的供电电压以及LCD屏的