简易直流电子负载的设计分析

本科生毕业设计（论文）

I 摘 要

电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。

本设计从直流电子负载系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和软件实现，并给出较为合理的解决方案。为便于控制的实现和功能的扩展，采用了STC89C52 单片机作为核心控制器，设计了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、键盘电路、显示电路和驱动电路，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。通过运放、PI调节器及负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化。这个控制环路是整个电路的核心实质，MOS管在这里既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载。控制MOS管的导通量，其内阻发生相应的变化，从而达到流过该电子负载的电流等恒定，从而实现四种工作模式。

本设计能实现电子负载的恒流控制：能够检测被测电源的电流、电压及功率并由液晶显示。在额定使用环境下,恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负载的电流恒定。

关键词：电子负载； 恒流模式； PI调节； 单片机控制

本科生毕业设计（论文）

II Abstract

The principle of electronic load is within the control of the power MOSFET or

transistor conduction flux, the power dissipated by the power tube power consumption

of the device, and its basic operating mode and constant voltage, constant current,

constant resistance, constant power these types.

简易直流电子负载设计与总结报告

湖北仙桃职业学院： 杨青林 胡炎 何方

指导教师： 刘祖云 刘明江

简易直流电子负载的设计与总结报告

- 1 - 简易直流电子负载的设计与总结报告

摘 要

本系统设计的是直流电子负载，以TI公司16位的单片机MSP430为控制核心，由按键模块，D/A转换模块，恒流源模块、以及液晶显示模块等主要外围电路构成。通过对DA的控制，达到对恒流值在一定范围内的控制，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。之后通过内部AD的采集模块将实际端电压、端电流值送到单片机控制模块，能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数通过显示模块加以显示。本设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。

关键词：恒流源 、TM12864Z-1液晶、D/A、采样电路（电压采样、电流采样）、键盘、被测电源。

简易直流电子负载的设计与总结报告

- 2 - 一. 系统结构原理图

本系统由以下部分组成：电源电路、单片机、功率控制电路、电压、电流采样电路、D/A输出、键盘输入、液晶显示电路。系统总体结构框图如图1所示：

液晶显示液晶显示电源电路电源电路D/A输出D/A输出功率器件功率器件电压电流采样电路电压电流采样电路恒流电路恒流电路单片机单片机键盘输入键盘输入被测电源设备被测电源设备

二. 方案比较与论证

1. 主控芯片

方案一：选用ATMEL公司的AT89C51作为该系统的微控制器。51单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，单片机为8位机，价格便宜，成本低，控制简单。但51单片机功耗较高、运行速度慢、储存空间小内存只有8Kb，片内资源少，存储容量小，难以存储大容量的程序和实现快速精准的反应、控制、计算。使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂。

方案二：选用TI公司MSP430单片机作为该系统的微控制器。MSP430单片机是16位的单片机，数据处理速度快，耗能低，保密性能好，内存空间大，抗干扰性好，内部集成资源丰富，存储容量大，低电源电压（1.8V—3.6V），支持多个中断源，可任意嵌套，时钟系统灵活，具有A/D转换等电路。

目 录

摘要................................................................ I

关键字.............................................................. I

Abstract............................................................ I

Key words........................................................... I

1 前言............................................................. 1

2 设计任务与要求................................................... 3

2.1 设计任务 ................................................... 3

2.2 设计要求 ................................................... 4

2.2.1 基本要求.............................................. 4

2.2.2 发挥部分.............................................. 4

3 设计方案的选择与论证............................................. 5

3.1 电子负载的工作原理 ......................................... 5

3.1.1 恒定电流模式.......................................... 5

电子设计大赛直流负载论文

2

2012年山东省电子设计竞赛

直流电子负载的设计制作（F题）

3

目录

摘要 ............................................................................. 4

一、方案论证与设计 ................................................. 5

1.1 模块方案比较 ........................................... 6

1.1.1 负载参数预置方案 ....................... 6

1.1.2 电路设计方案 ............................. 7

1.2 自动过流保护设计 ................................. 9

1.3 显示方案选择 ........................................... 9

二、软件设计及流程 ............................................... 10

2.1 主程序流程图： ....... 错误！未定义书签。

2.2定时中断流程图 ......................................... 11

三、测试结果及分析 ............................................... 12

3.1 恒电压模式测试 ....................................... 12

3.2 恒电流模式测试 ........................................ 12