简易直流电子负载电子设计竞赛报告

简易直流电子负载电子设计竞赛报告内容摘要：

所以 8M 主频的 MSP430F169 完全满足要求。 MSP430 的数字 I/O高达 48 个，同时拥有丰富的外设，适合与多种设备进行接口，也便于本设计的进一步扩展。 [6]. 功率级模块 采用绝缘栅型场效应管构成的电子负载，控制灵敏度高、工作速度快，既无机械接触点，也无运动部件，适合模拟速度较快，电流稍小的实际负载。 二、 系统的硬件设计与实现 [1]. 电源模块 实现 采用外接 1824V 辅助 电源，经 7815， 7805， AMS1117/ 芯片得到 5V 电压。 部分原理图如图 21 所示。 图 21 部分 电源模块原理图 [2]. 键盘 模块 键盘模块 的方案采用智能便携设备中的功能键的思路， 采用 最少 按键实现 ；分别为“参考值上调”、“参考值下调”、“ ON/OFF”键。 硬件设计如如 22 所示。 1122S11122S21122S312345678910111213141516P11KR11KR21KR31KR41KR51nFC11nFC21nFC3C4 C5V5GND3V3GNDVin3GND1Vout2U43V3 3V3 3V3A1 A2 A3A4 A5A1 A2 A3 A4 A5GNDA1K2D1A1K2D2 图 22 键盘模块设计原理图 [3]. 显示模块 显示模块采用 GZL12864 的 LCD 屏，根据厂家推荐设计外围电路，使用了MSP430 的 P1 口进行并口数据传输。 [4]. 本地控制器模块硬件设计 本地控制目标为带过压保护的恒流，先对恒流模式进行设计，如图 23 所示，负载电流经过采样电阻，被一级正比例环节放大、滤波，与给定参考值进行比较后一个三极点 二零点的 PI 调节器，输出一个稳态值作为 MOSFET 的门控电压，从而得到稳定的反馈电流。 本功能 使用了单片 LM324。 IR 171kC 131nC 121nG2M1I R F 54 0R10. 10V116VdcV D SU 1ALM 32 4+32V+4V11O U T1U 1BLM 32 4+56V+4V11O U T7U 1CLM 32 4+109V+4V11O U T8R2100kR35. 1kA0R45. 1kR510kC10. 22 uV20. 5V dc0V C CV C CV C C000R 121G1R 141kC30. 1u0 图 23 电流控制模块原理图 要求系统静差为零的情况下引入负反馈，需要对其进行控制系统分析。 根据MOSFET 的输入特性曲线和器件参数，可以得到恒流控制下的 MOSFET 模型为一个比例环节与 RC 滤波环节的级联波形，为一阶系统。 电流反馈回路可以由H(s)建模，可以从图中得到 而 PI 调节器传递函数 为 ： 利用 MATLAB 进行控制系统设计，波特图如图所示 图。