atx电源智能负载设计与实现(编辑修改稿)

atx电源智能负载设计与实现(编辑修改稿)内容摘要：

采集到的模拟值进行处理后送显示 ,并做报警处理。 优点：控制方便，性能稳定、能长时间工作。 缺点：不能完全实现大功率负载的检测，精度不够高 本设计采用的是方案 1，场效应管 IRF3205 的最大工作功率可达180W，本设计中只是利用了它的饱和导通特性，它正常工作时的 DS间电阻基本为零，基本不承受任何负载，故出故障的可能性也很 低，本设计虽然说不能实现自检功能，当出现故障的几率也很低。 方案 1 可以很有效的实现大功率负载的选择与检测。 精度高、性能稳定且可以长时间工作。 故选择它。 方案 2 虽然性能稳定控制方便，但是它并未真正实现大功率工作，且精度不高。 本设计选择了方案 1，当然肯定还有更多更好的方案，只是能力有限，并未想到。 3 硬件电路 电源模块 ATX 电源被检测端口 分压 CD4051 分压 ATX 电源检测仪 负载（糠铜丝或者铝块） 18 电源模块采用的是最常用的 781 7805 稳压电路。 硬件电路图如图。 图 电源模块图 市电经过 15V 的交流变压器后进行整流稳压可得到 +12V、 +5V 电压。 与电脑电源的衔接模块 从废旧的主板上拆下与电源衔接的 20 针座子 ，因为该接口包括了电脑电源出来的所有需要检测的电压。 具体接口如 图 所示： 图 电脑电源的衔接模块 其中需注意的是 :必须将 4 脚的针同时插上，保证连接。 电脑电源才会启动。 其他的端口有多输出端子，可以只接一个。 可控负载模块 19 该模块采用的是 CD4051 与 IRF3205 结合共同实现的，具体电路图如下： 图 可控负载模块 具体阻值 如表。 表 负载阻值表 电阻 R0、 R R22 R R R8 R R1 R13 阻值 /欧 因为负载要大功率工作，为了让功耗基本上都加在负载上，导通时场效应管的阻值要基本为零，故因使 IRF3205 工作在放大区，通过调试，发现场效应管 IRF3205 的特性与 PDF 提供的有点不同，从 PDF资料可以看出只要 Vgs 达到 5V， Id 足可以达到 18A 以上，并且阻值DS 间阻值基本为零，在调试过程中发现只要 Vgs 达到 7V 左右场效应管 IRF3205 才基本不发烫。 故要保证 CD4051 的输入的选通端电压为 7V 左右，本设计 采用的 12V 电压进行分压后得到 作为输入20 电压，既是 Vgs 电压。 当输入端（被选通端）电压有 时， CD4051的 Vdd 必须在 8V 到 之间，要不然单片机不利于控制，当 Vdd大于 时，单片机提供的选通控制信号（ 5V）就变的无效 [8]。 单片机模块 单片机模块只要是起控制作用，具体电路如图。 图 单片机模块 为了便于画图，本设计主要是用网络节点来绘图。 单片机要工作的基本条件都必须有，它包括晶振、电源等。 上图中 CON16 是 LCD显示模块 [9]。 21 4 软件设 计 本设计主要是负责智能负载的实现与设计，也参与软件的局部设计与调试，以下是局部子程序 [10]。 CD4051 控制子程序 void cd4051() { switch(ccd) { case(1):{A1=1。 B1=0。 C1=0。 } break。 case(2):{A1=0。 B1=1。 C1=0。 } break。 case(3):{A1=0。 B1=0。 C1=1。 } break。 case(4):{A1=0。 B1=1。 C1=1。 } break。 case(5):{A1=1。 B1=1。 C1=1。 } break。 case(6):{A1=0。 B1=0。 C1=0。 } break。 case(7):{A1=1。 B1=1。 C1=0。 } break。 case(8):{A1=1。 B1=0。 C1=1。 } break。 default:{INH=1。 } } INH=0。 } AD 转换子程序 void ad() {switch(cad) { 22 case(1):{A=1。 F=1。 C=0。 } break。 case(2):{A=0。 F=0。 C=1。 } break。 case(3):{A=0。 F=1。 C=0。 } break。 case(4):{A=1。 F=0。 C=0。 } break。 case(5):{A=1。 F=0。 C=1。 } break。 default:{A=0。 F=0。 C=1。 } } OE=0。 //启动 ST=0。 ST=1。 ST=0。 OE=1。 delay1m(200)。 delay1m(200)。 //结束 P2=0xff。 p20=p37。 p21=p36。 p22=p35。 p23=p34。 //数据高低位互换 p24=p33。 p25=p32。 p26=p31。 p27=p30。 x1=P2。 } 显示子程序 void setxy(char x,char y) /*X=行 (1~2)， Y=列 (1~16)*/ { //uchar c。 if(y1||y16)。 23 else{ switch(x){ case 1:DATA=0x80+y1。 enable()。 break。 case 2:DATA=0xc0+y1。 enable()。 break。 default:break。 } } } void enable(void) { RS=0。 RW=0。 E=0。 delay15(5)。 E=1。 } void enable1(void) { RS=1。 RW=0。 E=0。 delay15(1)。 24 E=1。 } 系统 流程图 图 系统流程图 5 调试 调试过程中遇到的主要问题有： （ 1） 调试 AD 过程中， OE 端口直接用 P1^7 来控制，因为 OE端口会硬件拉低，使得下载线端口出现异常，怎么也烧不进程序，开始以为是因为断路、晶振等问题引起，结果费了好大力气都没出结果。 开始 等待启动信号 启动智能负载 进行 AD 采集并时时显示采集的电压 等待检测时间 是否检测结束 退出 25 后来才发现用来是 OE 端口会硬件拉低引起的。 （ 2） CD4051 控制部分调试过程中因为开始直接用 12V 接CD4051 的 VDD（ 16 脚），发现 CD4051 根本不受单片机控制，开始以为是 CD4051 出问题了，换了几块，还是没有用。 认真的看过 PDF文档后发现是 VDD 过高的原因。 后来用了分压的方法给 VDD 送了 就正常了。 （ 3） 调试 CD4051 的选通功能，解决了 2 点的问题后，就要试下到底选通后场效应管工作了没有。 接上 ATX 电源接口，使电源开始正常供电，单片机赋 110，发现 + 的一端开始加热了，其他的负载都未加热。 说明控制这一负载的端口能正常工作了，然后逐一 试过，发现都能正常工作。 （ 4） 在实现负载工作的调试时发现就 +12V 负载并未加热，一开始就一个的检查是不是程序出了问题，检查了好久，发现 CD4051 已经实现了选通功能，难道是场效应管坏了。 我们又换了块场效应管，结果还是一样。 弄了半天，原来是 +12V 出来的被采集信号线在上次的加热中烧断了，因为没腐蚀好，那条线上的某个小部分过于的细。 用了根条线还加了好多焊锡连接上后就正常了。 （ 5） 调试过程中还遇到断路、虚焊、短路等问题。 （ 6） 测试数据：检测负载到底受不受温度影响，方法：用 1000圈 1500W 电炉丝进行加热， 加上 110V 的交流电，电炉丝速效烧红，用高精度万用表检测到电阻值为 欧。 未加热时的电阻值未 欧，说明的、其电阻值基本不受温度影响。 检测场效应管的阻26 值，未工作时用万用表检测到电阻为无穷大，导通时检测到电阻基本为零。 （ 7） 使用说明：板子上有个跟电脑电源 20 针相接的端口，对准了叉上后 ATX 电源，如果电源的风扇能转了，说明已经 ATX 电源正常工作了，然后等待单片机的控制。 板子上只有 2 个按键，一个是复位键，位与板子的下方，靠近变压器。 一个是位于板子的上方，靠近与电源相接的 20 针座子，这个键被设置为 启动键，按下启动键，就开始对 ATX 电源进行系统的检测，按下复位键者停止检测，恢复到等待状态。 6 结论 本论文通过单片机控制 AD 芯片、模拟开关的方法，对如何轮流向电脑电源提供大功率负载问题进行了研究；介绍了硬件的原理以及连接的方法，软件的设计流程以及部分代码，并在附录 1 给出了完整的电路图，经调试可实现电脑电源的负载能力检测。 硬件部分设计保证了单片机能很好的在 ATX 电源加上大功率负载下进行轮流的 AD 采集，其中场效应管 IRF3205 是起到主要的开关作用的开关作用，保证大功率负载能轮流工作。 而 CD4051 起到 了单片机与负载之间的控制衔接作用。 软件部分的设计跟硬件完美配合实现了 ATX 的实际负载能力检测。 我们知道只要合理的控制 AD 的时序便能很好的实现 AD 采集，合理的安排整个检测的流程，便能实现完全的系统的检测。 软件的设计就是通过不断的控制 CD4051 及 AD 采集并将采集结果经过处理送27 到 LCD1602 进行显示并做报警处理。 整个完整的程序在附录 2 给出。 本设计完成的实物图 . 图 实物图 参考文献 [1] 李勇 微型计算机主机电源原理与故障检修 北京 :电出版社， 2020,8: 17~22. [2] 李勇帆 李卫明 李科峰 新型微型计算机电源电路原理与故障检修 北京 :国 防工业出版社， 2020 ,8: 50~65. [3] :北方交通大学，罗民昌主编 模拟集成电路系统 北京 :中国铁道出版社， 1998,7:20~25. [4] 谢沅清 电子技术基础 北京 :人民邮电出版社， 1999,3:5~26. [5] 清华大学电子学教研组编，童诗白主编 模拟电子技术基础（第三版） 北京：高等教育出版社， 2020,3:52~68. [6] 华中理工大学电子学教研室编，康华光主编 电子技术基础（模拟部分）第四版，高等教28 育出版社， 1999,8:64~72. [7] 李华等编著 18。