F直流电子负载---设计方案.doc

直流电子负载的设计方案【本科组】设计输入： 适当调整并明确设计输入要求。一、任务电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。示意图二、要求（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）、恒阻（CR）三种模式可选择（2）电压设置及调节范围：0.50V-30.00V，相对误差小于5%，调节时间小于3S。（3）电流设置及调节范围：0.010A-2.000A，相对误差小于5%，调节时间小于3S。（4）具有自动过载保护报警设计。过载值可设。（5）负载参数可调节设置，数字设定。（6）电压电流同时显示。（7）电阻设置及调节范围：1-2000，相对误差小于5%，调节时间小于3S。（8）在原设计要求的范围内，相对误差应小于5%，调节稳定时间小于2S。设计方案：1. 核心控制部分：采用MEGA88单片机完成电流采样、电压采样、恒流恒压恒阻的控制，以及逻辑控制、人机界面等工作，MEGA88工作于8MHz。MEGA88通过10位ADC采集负载电流，负载电压信号，通过按键实现启停控制，CV/CC/CR设定,恒压设定值、恒流设定值、恒阻电阻值、过流保护值的设定。单片机通过PWM口输出PWM平滑滤波、放大后控制功率MOS控制输出电压或电流。恒压控制：单片机采集负载电压UL与设定电压US进行PI调节，调节器输出通过单片机的PWM输出控制MOS管的放大状态，达到恒压控制的目的。（说明：如果理想电压源接入模拟负载，模拟负载将无法调节UL，实际测试的电源应串入合适的电阻如10欧姆）恒流控制：单片机采集负载电流IL，与设定值Is进行PI调节，调节器的输出通过单片机的PWM输出控制MOS管的放大状态，达到恒流控制的目的。恒阻控制：单片机根据设定的阻值Rs，以及测量的电压UL，计算输出电流给定值Is，进行恒流控制，达到恒阻控制的结果。在通常情况下，通过数码LCD屏可以同时显示电压、电流参数。进入参数选择显示及设定模式可以显示所有的参变量，如电阻、Is、US等。2. 主要电路a) 电压采样：通过电阻分压，将最大25V电压降为5V，通过跟随器增加驱动能力。b) 电流采样：通过0.1欧姆采样电阻将2.5A（最大）电流转换为0.25V电压，通过上述电路，放大到5V（最大）。c) PWM转电压：将单片机输出PWM平滑为05V电压，通过放大器放大到010V，驱动MOS管，产生需要的电压电流。该图已经修改，电流跟踪为硬件实现，单片机输出05V，硬件跟踪输出02.5A电流。d) 总图：3. 显示索引：显示序号参数意义数值及范围是否可修改Case 0直流电压Vo(显示值)XX.XX V（09999）NOCase 1直流电流Io1X.XXXA（09999）NOCase 2直流电阻R=Vo/Io1XXXX（09999）NOCase 3过流保护值YESCase 4输出方式0、1、2(默认恒流)1恒压、0恒流、2恒阻YESCase 5恒压设定值XX.XXV （0.50V25.00V）YESCase 6恒定电流值X.XXXA (0.0102.500A)YESCase 7恒阻设定值XXXX (12500)YESCase 8直流电压ADC0NOCase 9直流电流1 ADC1NO