电子设计大赛直流负载论文

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1、2012年山东省电子设计竞赛直流电子负载的设计制作（F题）12目录摘要3一、方案论证与设计41.1　模块方案比较51.1.1　负载参数预置方案51.1.2电路设计方案51.2自动过流保护设计81.3显示方案选择8二、软件设计及流程82.1主程序流程图：102.2定时中断流程图10三、测试结果及分析113.1恒电压模式测试113.2恒电流模式测试113.3测试器件......................................................................................

2、..............................................11四、设计总结和心得12附录一1312直流电子负载的设计制作摘要本设计是基于TI公司的MSP460程控的电子负载，具有恒流、恒压、恒阻三种工作模式，通过矩阵键盘预先设定电子负载的值，手动开关和单片机结合实现三种负载模式的转换。恒流源工作模式时，不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流依据所设定的电流值而保持恒定，与测量端输入电压的大小无关。恒压工作模式及恒阻工作模式的特性与恒流工作模式类似。系统包括控制电路(MCU)、驱

3、动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在液晶屏上显示。关键词：电子负载；单片机（MCU）；电子负载；数/模转换；电压电流采样12一、方案论证与设计电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。我们设计的电子负载有恒流和和恒压以及恒阻以三种工作模式模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。如图1-

4、1所示：图1-1整体设计框图如图1-1所示，恒流模块和恒压模块共用一个功率MOS管，并且通过数字开关实现两种模式的转换，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控设置电压电流的步进值，用液晶屏显示即时电压电流。我们采用了TI公司所提供的MSP430单片机，精密运放INA128P。1.1　模块方案比较1.1.1　负载参数预置方案方案一12：通过手动调节滑动变阻器来调节恒流和恒压两种模式下的电压，其缺点是调节耗时费力，准确度不高。操作简单易懂，但是由于步进值难以手动调节控制，所以基本上无法实现恒阻调

5、节。方案二：利用A/D转换把模拟信号转换为数字信号，再利用单片机设置电压电流的步进值来修改电压电流参数，此方案节省了硬件设计，增加了单片机程序控制，操作技术要求高，节省时间。通过比较，方案二简单，容易实现，而且采用的芯片和器件较少，经济实用，故我们采用方案二来完成电路参数的预置。1.1.2电路设计方案恒压模式：在恒定电压工作模式时，电子负载所流入的负载电流是依据所设定的负载电压而定恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定。流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化，即负载电压保持设定值不变。图1.2恒压模块示意图　　　　

6、　　　　　　　　12图1-2中MOS管上的电压经R1与R2分压后送入LM358，通过调节负载的值来调节电压值，其输出电压的值来控制MOS管的导通程度，实现MOS管漏源电压的稳定。根据图1.2分析可得：（1.2.1)其中U1为运放负端的输入电压值。恒流模式：在恒电流工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的的电流值而保持恒定不变，与输入电压的大小无关，即负载电流值保持定值不变。图1.3恒流模块示意图如图1.3，这样的电路很容易获得稳定以及精准的电流，R1是取样电阻，Vref为给定的信号。该电路的工作原理是：当给定一个Vref，

7、若R1上的电压小于Vref,则其运放的正端输入大于负端，此时其输出增大，当R1上的电压大于Vref时，即运放的正端输入小于负端，使得输出电压减小，从而达到稳定输出电流的目的。实际中是单片机控制对VREF端的步进值来得到Vref,对R1的放大K倍得到负端电压再与Vref比较从而得到一个Vref对应流R1一个恒流值。恒阻模式：在恒阻模式工作时，电子负载流入的负载电流依据所设定的负载电阻和输入电压的大小而定，此时的负载电流与输入的电压呈线性比例，比值就是所设定的负载电阻，即负载电阻保持不变。定电阻模式应用在测试电压源或电流源和电源激活测

8、试，用于测试电源的启动与限流特性，相应于滑线变阻器，不易受温度影响。12图1-4恒阻模块原理示意图由1-4图可知LM358同相输入端的电压为：UB=I*R1（1.2.2）电阻R4可以分压，AB段分的的电压为U+；所以有：UB=U+=I*R5（1.2