第七届电工电子创新设计大赛决赛设计报告new

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1、第七届电工电子创新设计大赛决赛报告参赛队员姓名分数（保密区域）第七届电工电子创新设计大赛决赛《简易直流电子负载》测试报告编号：第七届电工电子创新设计大赛决赛报告基于MSP430F149单片机的恒流电子负载系统设计摘要：设计一台恒流(CC)工作模式的简易直流电子负载。以MSP430F149单片机为核心。通过AD采集电流检测模块测量到的电流信息，算法处理后，利用D/A输出模块控制V/I转换电路从而实现恒流。并且将电压、电流检测数据进行处理得到被测直流稳压源的负载调整率。系统在工作中，无论电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的

2、电流为一个设定的恒定值。关键词：恒流；MSP430F149;V/I转换电路;数字控制DesignofADCConstantCurrentElectronicLoadSystemBasedonMSP430F149Abstract:ThereportisbasedonthedesignofasimpleDCelectronicloadofconstantcurrent.ThesystemrealizetheCCworkingmodebyutilizingtheMSP430F149asthecore,ADsamplingandd

3、etectivemoduletomeasurethecurrent,D/AoutputmoduletocontroltheV/Itransformcircuitafterbeingprocessedbyalgorithm.Besides,theloadregulationcanbeautomaticallymeasuredbyprocessingthevoltageandcurrentsamplingdata.Whenthesystemisworking,nomatterhowthevoltageovertheloadch

4、ange,thecurrentthroughitisaconstantvalue.KeyWords:CC;MSP430F149;V/Itransformcircuit；DigitalControl1.概述及方案选择在电路中,负载是用来消耗电源输出能量的装置。直流电子负载由于采用了功率半导体器件替代纯电阻元件作为电能消耗的载体,可实现负载的智能调节与控制,并能达到较高的调节精度和稳定性。直流电子负载不仅可以模拟实际的负载情况,还可以编程模拟一些特殊的负载，实现指定的波形曲线,用以测试稳压电源设备的瞬态特性,这是纯电阻式负载所

5、无法实现的。方案一：采用开关电源的开关恒流方式采用开关电源构成恒流源电路，通过改变PWM控制器的占空比来调整输出电流，最终获得输出电流的恒定，其中输出端接一个固定的假负载。这个方案特点是效率很高，但是精度不高，这是因为开关电源电压纹波比较大，控制电路复杂，很难制作出低纹波，高精度，线性度很好的恒流源。方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流方式固定式集成稳压器工作在悬浮状态,在输出端和公共端之间接入一电位器，从而形成一固定恒流源。此方案最大的特点就是简单，但是较难实现数控、准确度不高。方案三：采用集成运放构成的线性恒流方式采用

6、精密运放构成V/I转换电路构成线性恒流源。电路工作在电流负反馈状态，第5页共7页第七届电工电子创新设计大赛决赛报告保证输出电路恒定。输出电流直接由功率MOS管流出，在保证功率MOS管在线性导通的状态下，能够输出比较大的电流。而且此电路线性度比较好，电路结构简单，容易控制，输出电流纹波比较小，电流输出范围比较大，能够满足本次设计的高精度要求。本系统选用方案三的线性恒流方式，主要由核心控制电路（单片机）模块、功率控制模块、电压/电流采样模块、过压欠压保护模块，液晶显示电路以及辅助电源模块组成。系统框图如图1所示。液晶显示MSP

7、430F149键盘设置D/A转换D/A转换电压检测电流检测被测电源正端被测电源负端负载功率控制模块D/A转换过压声光报警图1系统框图2.理论分析与计算2.1核心电路主要部分的分析图2核心电路原理部分作为该系统的主要电路，V/I转换恒流控制电路采用精密运算放大器与N沟道增强CMOS管搭建。深度的负反馈电路可以得到稳定的恒流输出和高输出阻抗，实现了电压-电流转换。该线性恒流源稳流效果较好。由于回路中会有大电流通过，因此功率问题也要考虑。针对这个问题，本设计选用了耗散功率较大的场效应管IRF540，能承受大电流的康铜丝，保证了器

8、件的安全。它关系到整个系统性能的可靠性，是核心功率部分。恒流控制电路如上图2所示。根据虚短、虚断的概念可得如下关系式：(1)(2)第5页共7页第七届电工电子创新设计大赛决赛报告由(1)(2)两式即相关参数的值不难得出,所以输出电流可以通过D/A的输出电压来控制。2.2过压保护上述主电路还包括了继电器过压