简易直流电子负载设计

《简易直流电子负载设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、汤依婷刘亚琪李桂玲简易直流电子负载设计摘要:本系统设计的直流电子负载，以单片机MSP430F149为主控芯片，包括控制器、键盘、显示电路、恒流电路、电压电流检测电路以及过压保护的电路。本设计通过单片机给运放OP07一个基准电压来控制场效应管的漏极电压达到恒流，并通过调节基准电压调节电流的大小;通过电流分流监控器芯片IN282和一个衰减6倍的分压电路实现电压电流的检测;通过继电器的开断电路,实现过压保护。本设计各项技术指标达到了基本要求和发挥部分的设计要求。关键词：MSP430F149恒流电路电压电流检测过压保护一、方案论证1.系统总体设计根据题目要求和本系

2、统的设计思想，系统主要包括图1所示的模块过压保护电路电流检测电路被测电源恒流电路和功率放大电路D/A转换A/D转换电压检测电路单片机MSP430F149液晶显示图1系统总体框图20汤依婷刘亚琪李桂玲2.恒流电路方案论证：方案一:利用场效应管的压控电流源的特性，通过并联4个场效应管，使电流能够在100mA~1000mA之间变化，并通过稳定电压使电流恒定，但缺点是场效应管的电流与电压的计算公式较为复杂，单片机处理起来较为复杂。方案二:采用OP07和IRF630及取样电阻组成恒流电路，通过OP07IN+和IN—端电压的比较实现取样电阻两端的电压值稳定，从而使源级

3、电阻两端的电流稳定，达到恒流，并且可通过改变OP07的输入电压使电流在100mA~1000mA之间变化。综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。3.电流检测电路方案论证：方案一:将恒流电路中场效应管的源级电压除以电阻阻值得到电流的大小,该方案虽然设计简单，但精确较低。方案二:采用电流分流监控芯片INA282检测电流。将流入IN+和IN-两端之间的采样电阻的电流产生的压降送入芯片，进行差分放大，通过产生的电压推导出时输入电流。该方案的优点是精度较高。综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。4.过压保护电路方案论证：方案一:利用稳压管和三极管导通与截止的特性，

4、实现过压保护，电路如图2所示。当电压小于18V时，稳压管D2截止，所以Q1相当于通过R1和R2两个电阻上拉到输入电压，Q1截止，Q3导通，输出电压向后级电路供电。相反，当输入电压大于18V，Q3就会截止，输入与输出垫块，无法向后级供电。图2过压保护电路方案二:采用继电器的开关来实现电压的导通和断开，从而实现过压保护。被测电源通过衰减电路和A/D转换传入单片机判断该电源电压是否大于18V，并通过单片机控制继电器的导通和断开来达到过压保护的目的。综上所述，方案二简单可行，易于实现，故采用此方案。5.电压检测电路方案论证：方案一:由于单片机的检测电压小于3.3V

5、，因此通过运算放大器OPA2227对被测电源进行6倍衰减，达到电源电压被单片机检测到的目的。该电路20汤依婷刘亚琪李桂玲优点是设计较为简单，缺点是由于电源的分流作用，导致电流测试产生误差，且误差会达到1mA左右，不满足题目要求。方案二:通过电阻的分压电路，对被测电源进行6倍衰减。此方案的电阻采用金属膜电阻，可使该支路分得的电流小于1mA。综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。二、主要硬件电路原理分析1.恒流电路部分采用运算放大器OP07和N沟道绝缘栅型场效应管IRF630及取样电阻R1组成恒流电路，仿真图为图3图3恒流电路电路工作原理:当给OP07一个信

6、号VREF，如果R1上的电压小于VREF，就是OP07的-IN小于+IN,OP07加大输出，使MOS加大导通使R1的电流加大。如果R1上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R1上的电流，这样电路最终维持在恒定的值，实现恒流工作。若改变VREF，也可使电流在100mA~1000mA之间变化。计算公式为I=VREF/3.2.电流检测部分采用电流分流监控器INA282来测试电流值，原理图如图4.图4INA282电路工作原理:在INA282的-IN和+IN之间接一个采样电阻0.05Ω20汤依婷刘亚琪李桂玲，+IN端接上电源电压，-IN

7、端接上负载即恒流电路部分，则经过采样电阻的电流为恒流电路上的电流，该电流使采样电阻两端产生电压经过INA282中进行差分放大50倍，则电流的计算公式为:I=Vout/50/0.05.3.过压保护电路及电压检测电路采用继电器，衰减电路，大功率驱动芯片ULN2003组成过压保护电路（如图4）和电压检测电路（如图5）图4过压保护电路图5衰减电路电路工作原理:被测电源通过衰减电路，再经过A/D转换输入到单片机中，当检测到被测电源为0V~18V之间时，液晶屏显示被测电压，并向ULN2003输出一个高电平给，继电器导通，电路正常工作；当检测到被测电源大于18V时，液晶

8、屏显示过电压，且输出一个低电平给ULN2003，继电器关断，使电路