2012年ti杯电子设计大赛c题论文

《2012年ti杯电子设计大赛c题论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、木系统以MSP430F5438为主控芯片，设计了全桥电路、电压电流检测电路、驱动电路、LC滤波电路及液晶显示和键盘，通过运放对电压、电流做反馈，再经过MSP430的调节来改变开关管的导通与关断，即软、硬件的协调配合，从而达到预控制目的。本设计能实现电子负载的恒流控制，检测电子负载的电流、电压并由液晶显示，整个系统具有稳定性强、调节速度快、精确度高的特点，很好地满足了题目基本部分和发挥部分的全部要求。该设计的最大亮点在于能够将低压侧的功率传送到高压侧，实现废电回收再利用功能。关键字：电子负载,全桥,PI调节,PWM一、方

2、案论证K系统框图:本系统主要由全桥电路、电压电流检测电路、驱动电路、LC滤波电路及液晶显示和键盘等主耍模块组成，其系统框图如图1所示。图1系统框图2、恒流模式设计：方案一：采用电流互感器对电流回路上器件的磁场进行反馈，构成恒流模块。然而该电路的实现形式比较复杂，考虑到竞赛的吋间限制，不采用此方案。方案二：釆用恒流二极管构成恒流模块，简单易行。但恒流二极管的恒流特性并不是非常好且电流规格比较少，价格又比较昂贵。故此方案也不可行。方案三：采用以全桥电路为基础，增加电流反馈电路，将电流信号转化为电压信号给单片机处理，输出理想

3、占空比来控制MOSFET管的开通和关断，实现恒流模式。此方案简单，系统稳定性高，可实现性强。综上，选择方案三。3、主控模块设计方案一：采用ATMEL公司的AT89C51作为控制芯片，51单片机价格便宜，应用广泛，但是使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂，故不采用。方案二：采用高档系列AVR单片机ATmega8作为本系统的控制芯片，对系统的稳定性、功能的优越性都起到很大的作用。但是ATmegaS价格昂贵，对于此题性价比不高，因此不采用。方案三：釆用TI公司的MSP430F5438作为控制芯片。MSP43

4、0运算速度快,超低功耗，具有强大的处理能力，高性能模拟技术，MSP340F5438提供了16位TIM,TIMA支持多重的捕获比较模式,能进行PWM的生成和内部定时,内部集成12位ADC,能够自动的进行采样并进行转换，可以顺利实现题目的各项要求。综上所述，本系统选择方案三。4、电流采样设计注意:MSP430智能识别正极性电压信号，桥式电路输岀双极性，故在采样环节要对电平抬高。方案一：采用三个运算放大器，构成高端采样电路，从主电路中采集电流，与参考电压比较，比较结果反馈给主回路，实现稳流，但是该电路使用运放多，电路复杂，

5、不容易设定参数，故不采用此方案。方案二：可以采用高端采样芯片直接对电流采样处理，INA114具有此功能。INA114是TI公司生产的一款具有精度高、失调电压低、漂移小、共模抑制比高等优点缈运算放人器，这样仅使用一个运放便可实现理想采样的要求，电路简单,成功率高。综上所述，系统选择方案二。5、电压采样设计方案一：电阻分压法，将采样电压直接经过分压器，得到预定值电压，该方法使用简单，但是其精度受外界坏境（主要是温度）影响较大，且不能实现隔离，作为模拟反馈量进行a/d转换，需耍加入隔离放大器方案二:将采样值经过一个反相比例器

6、和加法器，再由两个稳压管稳压限幅,这样输出的电压值可以保证在0——3.3V之间，单片机可以准确读取采样电压。综上，选择方案二。二、理论分析与计算1、电子负载及恒流电路的分析直流电子负载，即在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化,流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。如图1・1（见附录）所示，在左侧电源处并联一个电阻R与恒压源模拟蓄电池，从而可以吸收电源侧功率，实现电子负载。恒流电路就是利用高端采样芯片对电流采样电阻两端进行取样，经过PI调节，反馈回电路，从而实现电路恒流。2、电压、电流的测量及精度分析如图2

7、-1（见附录）所示，在电路右侧进行电压采样，通过一个反相比例器和一个加法器，将采集到的电压调整在0——3.3V之间，然后送给单片机，经过A/D转换，与内部基准进行比较从而得出并显示电压值。如图2-2（见附录）电流值的测量借助采样电阻，将采集到的电流信号转换为电压信号，经过INA114放大,送入单片机，由A/D转换模块测出并显示电流值。通过多次釆样去峰值，然后再求平均值的方法，实现高精度测量。3.电源负载调整率的测试原理电源负载调整率是衡量电源好坏的指标，好的电源输出接负载时电压降小。当电源输出电流为零时，电源电压为U；

8、电源输岀电流为额定值时，电源电压变化了则电源负载调整率为眷。更换串联在育流稳压电源输击端的电阻值Rw,得出不同的负载调整率。比较不同的负载调整率发现，串联电阻越小，负载调整率就越小，等效被测电源的性能就越好。三、电路与程序设计1、电路设计（1）全桥电路釆用INF540NMOS管，它的导通电压低，GS间内阻较小，很容易驱动上下两个桥