【正文】 值應維持在100mA不變, 而此時負載值是可變的。負載調(diào)整率是電源在負載變動情況下能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓的能力, 是電源輸出電壓偏差率的百分比。此方式適用于測試電壓源，電流源的啟動與限流特性。若負載設定為1 kΩ, 當輸入電壓在1～10 V 變化時, 電流變化則為10～100 mA 。定電壓模式能被使用于測試電源的限流特性。（4）恒定功率方式在定功率工作模式時，電子負載所流入的負載電流依據(jù)所設定的功率大小而定，東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第一章 電子負載系統(tǒng)設計方案 3此時負載電流與輸入電壓的乘積等于負載功率設定值，即負載功率保持設定值不變。用 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機連接把電路中電壓電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后用液晶顯示方式顯示出即時的電壓電流。在額定使用環(huán)境下,恒流方式為不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)） ，電子負載將根據(jù)設定值來吸收電流，流過該電子負載的電流恒定。 系統(tǒng)總體設計方案論證根據(jù)系統(tǒng)的設計要求，得出以下三種方案：方案一：如圖 11 所示，運用傳統(tǒng)的電子負載設計方式，通過比較器的比較結(jié)果及反饋來控制 MOSFET 的柵極電壓，從而達到其內(nèi)阻變化的目的。鍵盤、串口通訊和 LCD 實現(xiàn)人機交互，MOS 管電路為電子負載主電路。電路中的檢測電路為電壓、電流負反饋回路，通過 A/D 采集到單片機，與預置值進行比較，作為單片機進一步調(diào)節(jié) PWM 占空比的依據(jù)。采用了 STC89C52 單片機作為核心控制器，設計了 DA 輸出控制電路、AD 電壓電流檢測電路、鍵盤電路、液晶顯示電路和驅(qū)動電路，通過軟、硬件的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)了整個設計。MOS 管在這里既作為電流的控制器件同時也作為被測電源的負載，通過 PI 調(diào)節(jié)器控制 MOS 管的導通量，從而達到流過該電子負載的電流恒定，實現(xiàn)恒流工作模式。而且采用運放進行比較控制 MOS 管只有通和斷兩種情況，不能實現(xiàn)逐漸改變 MOS 管導通角的變化，不易控制。這對于占空比的細調(diào)節(jié)不易控制，誤差較大。通過運放、PI 調(diào)節(jié)器及負反饋控制環(huán)路，能夠較精確的控制 MOS 管的導通量，實現(xiàn)無靜差的調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)具體設計方案電子負載系統(tǒng)由軟、硬件共同組成。電子負載系統(tǒng)的硬件部分包括以下部分：（1） 單片機的選擇與 I/O 的分配（2） 液晶顯示模塊（3） 鍵盤模塊（4） D/A 轉(zhuǎn)換模塊（5） A/D 轉(zhuǎn)換電壓電流采樣模塊（6） 電流取樣 PI 控制器等組成的負反饋控制模塊（7） 電源電路模塊電子負載系統(tǒng)的控制程序，包括以下部分:(l)人一機聯(lián)系程序。(2)數(shù)據(jù)采集和處理程序。本制作的電子負載，主要實現(xiàn)其恒流工作模式，如圖 13 所示為方案三系統(tǒng)模塊框圖。PI 控制器控制 MOS 管的導通量變化與截止，從而達到保持電流恒定的目的。用 A/D 轉(zhuǎn)換器把電路中的電壓電流的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過單片機來控制轉(zhuǎn)化，然后用液晶顯示顯示出即時的電壓電流。在整個電子負載系統(tǒng)中，主控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。方案一：采用 ATMEL 公司的 AT89C51,51 單片機價格便宜，應用廣泛，實現(xiàn)較為復雜。方案二：STC89C51 與 AT89C51 基本性能相同，但 STC89C51 RMB 較多,8K flash,串口可以直接燒程序，可以和 Keil 直連。EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2(AD0) 39(AD1) 38(AD2) 37(AD3) 36(AD4) 35(AD5) 34(AD6) 33(AD7) 32(A8) 21(A9) 22(A10) 23(A11) 24(A12) 25(A13) 26(A14) 27(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30(TXD) 11(RXD) 10GND 20VCC 40U1S1712Y1R910KR101K C110uFC330PC430PVCCRSTRSTVCCGNDVCCP3.P3.12345678JP2VCCVCCGND參參 參參參參圖 21 STC89C52 單片機與液晶顯示模塊連接電路表 21 單片機 I/O 口分配I/O 口 應用 I/O 口 應用 44 矩陣鍵盤輸入 — A/D 采樣輸入— D/A 轉(zhuǎn)換輸出 XTAL1XTAL2 時鐘輸入— 液晶顯示模塊 RESET 單片機復位信號東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 7單片機總控制電路如圖 21 所示：STC89C52 單片機在系統(tǒng)中主要實現(xiàn)以下功能:設定值通過 D/A 轉(zhuǎn)換輸出基準電壓；實際工作電壓、電流 A/D 采樣；LCD 顯示；鍵盤輸入等。 顯示模塊的設計方案一：采用數(shù)碼管顯示。電壓和電流的顯示可以用數(shù)碼管，但數(shù)碼管顯示的信息量有限，只能顯示簡單的數(shù)字，其電路復雜，占用的系統(tǒng)I/O 資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。液晶顯示具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、無輻射危害、平面直角顯示以及影響穩(wěn)定不閃爍、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強等優(yōu)點。本次設計中要測量實際的電壓電流值，采用的是 Nokia 5110 液晶顯示模塊可以顯示出電壓電流等漢字，一面了然、外觀比較好看。故經(jīng)過比較選擇方案二 Nokia 5110 液晶顯示特點：（1) 性價比高，可以顯示 15 個漢字、30 個字符，價格相對便宜；（2) 接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動；（3) 速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍；（4) Nokia5110 工作電壓 ，正常顯示時工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設備。如圖 22 所示為單片東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 8機與 LCD 通信過程。圖 24 Nokia 5110 復位時（3）顯示英文字符英文字符占用 6*8 個點陣，通過建立一個 ASCII 的數(shù)組 font6x8[][6]來尋址。 鍵盤模塊方案一：非矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，適合于較少開關量的輸入場合。并且此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合。采用矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)可以最大限度地使用單片機的引腳資源，矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合, 由行線和列線組成, 按鍵位于行列的交叉點上，節(jié)省I/O 口，因此東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 9其應用十分廣泛。所以需要有09的數(shù)字鍵、小數(shù)點等等按鍵，按鍵較多，所以鍵盤模塊采用方案二。(2) 小數(shù)點鍵：本設計中精度要求較高，輸入的設定值會有需要帶小數(shù)點。(3)自動調(diào)節(jié)啟動停止按鍵:該按鍵把電子負載功能劃分為設置和調(diào)節(jié)兩部分，沒有按下該按鍵時，默認為功能設置，此時單片機只預置數(shù)據(jù)輸入、按鍵查詢、預置數(shù)據(jù) LCD 顯示等功能；而當按下該按鍵 1 次后，單片機將轉(zhuǎn)為執(zhí)行負載調(diào)節(jié)、A/D采集、實際數(shù)據(jù) LCD 顯示等功能。(5)復位清零鍵:當輸入有誤時，按下該鍵可以清除顯示屏。 D/A 轉(zhuǎn)換模塊的選擇方案一 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。TLC5615是一個串行1O位DAC芯片，性能比早期電流型輸出的要好。本設計需要測出電壓值、電流值，對設定值的精確度要求更高。同時模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 TLC5615 采用接口簡單的，使得硬件電路大為簡化，線路板面積縮小，成本降低，故選擇方案二。D/A 變換輸出采用 TLC5615 與單片機連接設定值通過鍵盤輸入送往單片機，再通過 DA 輸出電路產(chǎn)生基準電壓送往 PI 控制器與實際電壓相比較。VREF 為到 PI 調(diào)節(jié)器與實際值相比較的基準電壓。東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 11 VREF = 5N／1024 （21）（N 為輸入設定值的二進制數(shù)）如圖 28 TLC5615 的時序圖可以看出，當片選 CS 為低電平時，輸入數(shù)據(jù) DIN 由時鐘 SCLK 同步輸入或輸出，而且最高有效位在前，低有效位在后。 +46132 785U3TLC5615VREFVCCGNDR14OP3712V12VR231KR241KVREF 圖 27 TLC5615 與反相器連接圖 圖 28 TLC5615 時序圖 采樣電路模塊方案一采用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是一種 8 路模擬輸入的 8 位逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，為 CMOS 型單芯片器件。但其占用端口多，轉(zhuǎn)換頻率低于 1M。TLC1549 采用 CMOS 工藝。兩者相比，TLC1549 系列器件性能優(yōu)良、速度快、功耗低、精度高、可靠性好、接口簡便，實用價值高,同時與 10 位的 TLC5615 DA 輸出基準電壓精度相同，不會導致電路精度降低，故選擇方案二。采樣 A/D 選用 10位精度的 TLC154精度較高。從功率電路采集實際工作電壓和電流，反饋到單片機，再通過液晶顯示出來，實現(xiàn)自動循環(huán)的調(diào)節(jié)。如圖 29 所示采用 1/11 的分壓，輸出送往 A/D 采樣TLC1549 添加一個電壓跟隨器，沒有放大作用，輸出電壓與輸入電壓相同，提高了輸入阻抗，對電路進行緩沖，起到承上啟下的作用。如圖 29 所示,被試電源兩端的電壓 U 與電壓采樣點電壓 Ub 的關系為 Ub=R19/( R19+ R18)U=10K/(10K+100K)U=1/11U （22）所以 U=11Ub （23）R1910KQ2IRFP46046132 785U4TLC154946132 785U5TLC1549R18100KR+RUbUa1GNDGNDVCC VCCVCCR11R12R14R13OP37OP37UfC5UaR151KR161KVREF60K40K40K12VOP37R201KR211K12VVCCUb112V12V12V12V圖 29 電壓電流采樣電路原理圖 電流采樣電路電流采樣電路中，首先借助采樣電阻 R17 將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出送往 A/D 采樣 TLC1549 添加一個電壓跟隨器，不取到放大作用。東華理工大學畢業(yè)論文（論文）