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F 直流电子负载 - 设计方案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。gn dG NDGNDG NDJ4+5 V12G ND34IO15IO26IO17V out8PB 1C2.9主要电路PB 210a) 电压采样：C ON 1 0负载电压检测2 5V 分压到 5 VU Lv ccU 1 C 4R 1 31M9LM3 2 4IO1R 9108V o utC 3R 1 61 0 kR 15C 50. 1 u0. 1 u125 0KC 41kG ND1G ND0. 1 un dG NDgn dgn dG ND板机片单去J31234+5 VG ND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。Bb) 电流采样：0. 2 5 V-5 V电流检测R 1 1R 71 8 0k10 kR 6U 1 Bv ccg n d10 k436LM3 2 4457IO1IRR 8510 kR 1 4C 30. 1 u11 k1G NDg n dgn d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A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 ，123驱动 MOS 管，产生需要的电压电流。U LR 2R 3G NDU Lv cc20 0k1 0 0 k12G ND 344单片机PW M 输出Q 1U 1A电流控制R 121R 4R 51 0 0V /3 0A1 0 03PB 2IR1 0 0 kR 121 0 kLM3 24C 1C 2DR 1 011 U2 0 k12V0. 12. 5 A :0. 2 5 V10. 1 uV CCg n dG NDG NDG NDG NDG ND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。电流检测0. 2 5 V-5 VCd)总图：R 7负载电压检测2 5V分压到5 VR 1 11 8 0 k1 0 kJ1R 6U 11 BU LR 2R 3210 0 k U Lv cc3 v ccG NDU Lv cc 2 0 0 k44G ND单片机 PW M 输出1 0 kg n d4Q 1U 1A电流控制U 1 C 4R 12R 1 31R 4R 56LM3 2 41 0 0V /3 0 A10 031MPB29LM3 2 4IR1 0 0k1 0 k7IO1LM3 2 4C 1R 12C 2812V1R 8J2R 10 2. 5 A :0. 25 V11 U2 0 k0. 1uIR510. 1R 910V CCgn dG NDG NDJ42C 3G ND1 0 k1 0 k3G NDR1 4R 1 6+5 V10. 1u板42G ND311k25 0KC 4G1ND机411G ND0. 1 uIO15片IO2gn dG NDIO1 gn d6单7gn dV o ut8去PB 19G NDPB 2B10电流检测0. 25 V-5 VC ON 10负载电压检测R 11R 72 5V 分压到 5 V18 0 k10 kR 6U 1B24 VGv ccU Lv ccgn d1 0 k4U 1C4R 1 36LM3 2 41 M9LM3 24R 87IO1R 98V o utIR5C 31 0C 51 0 k10 kR 140. 1 uR 1 6R 150. 1 u111k2 5 0 KC 41 k11G ND0. 1 uG NDg n dg n dG NDgn dgn dG NDA235J41+5 V23G ND4IO15IO26IO17V o ut8PB 19PB 21 0C ON 1V o u tJ3C 51+5 VR 1 5 20. 1 u1k3G ND4G NDgn d412345