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简易直流电子负载设计报告 摘要： 本文论述了简易直流电子负载的设计思路和过程。直流电子负载采用MSP430G2553单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：在恒流模式下，负载流过负载的电流为一个设定的恒定值包括控制电路MCU)、驱动电路PWM波、采样电路、显示电路等 2.1电压电流参数测量设计方案 方案一：通过手动调节滑动变阻器来调节恒流源的电压，其缺点是调节耗时费力，准确度不高。但操作简单易懂。 方案二：通过电压分压器调节电压，采用AD转换电路通过电子计数器在数码管上显示。其缺点是精度低，电路功耗能较大，不适合于高精度测量。 方案三：利用ADS8319检测并将被测电压从模拟信号转换为数字信号，再利用单片机程序来修改电压电流参数，此方案精确度高，操作技术要求很高，节省时间。 2.2恒流模式（CC mode）设计方案 方案一：最常用的简易恒流源如图所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求字符点阵液晶模块 3.4典型器件介绍 3.41 MOS 型场效应管的输出特性曲线 3.42 MOS 型场效应管的选型 3.42 集成运放 4.系统调试 主控芯片 ，晶振 ，由于处理器速度满足全部功能的实现，故用通俗明了的C语言编写源程序。 系统的软硬件安装、设计完成后，逐一调试，改变检测端的电压电流值，达到主控芯片与ADC芯片的最佳配合；然后调试单片机监测的各个功能：AD转换、液晶显示、转换精度等。本设计的重点在硬件的设计与调试。 4.1 软件系统调试 软件调试是在IAR下进行，源程序编译及仿真调试采用分段或椅子程序为单位逐个进行，最后结合硬件实时调试，具体程序如下： 主程序; 液晶子程序： AD采集与转换子程序： 4.2 硬件系统测试 硬件调试时，可先检查万用表及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路，再用万用表检测，检查无误后，可通电检查LCD 液晶显示亮度情况，一般情况下取电压为3—3.5V及一定的限流即可得到满意效果。 模拟电路模块的调试（主要考虑功率问题）： 模拟电路模块的调试是硬件系统调试的重点，关键在于确定合适的元件，是电路各个部分正常工作，且在整体工作时不会出现各级电路间的干扰。直流电子负载电路元件的确定上，首先需要考虑电路的功率问题。因为电子负载测量的是电源，如果负载电路中功率过大（主要是电流过大引起），不仅会烧掉电路中 的电阻和场效应管，而且也会超出被测电源的额定功率，使被测电源的输出值不稳定，甚至跳零。因此在元件的选择上，应该选择不宜烧掉的功率元件，然后再调节负载端的电阻值，使整个电路电流处于一个合适的范围。 系统设计需要考虑下列几点： 系统的扩充与外围装置，应充分满足应用系统的要求，并留一些扩充槽，以便进行二次开发。 硬件结构应结合应用软件一并考虑。软件有执行的功能尽可能由软件来执行，以简化硬件结构。但是必须注意，由软件执行硬件的功能，其响应时间比直接用硬件要长，且占用CPU时间。 可靠性及抗干扰设计及其重要的部分，包括器件选择、电路板布线、通道隔离等。 单片机微处理器外接电路较多时，必须考虑其驱动能力，驱动能力不足时系统工作不可靠。解决办法是增加驱动能力，或减少IC功耗。 没有使用到的端口引脚（尤其是P0口）应接到一个固定逻辑电位上（0或1），以免受到外界静电干扰，导致CPU运行市场而产生“死机”。 IC的VCC与GND之间一般接0.01uF—0.1uF的积层电容，以使电源电压的波纹及杂散信号有所旁路，不致影响该IC的正常运行。同时也可以抵消电路的电感性，使整个电路具有更加的稳定性。 5 系统功能 5.1 系统能实现的功能 基本要求 （1） 恒流（CC）工作模式的电流设置范围为100mA～1000mA ，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%。还要求CC工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。 （2） 在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1％。 （3） 具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。 发挥部分 （1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS ），分辨力为1mV。 （2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。 （3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%