1、 1 综 合 课 程 设 计 报 告 题 目： 多功能直流电子负载的设计与实现 系 别： 电子信息与电气工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： _12 电子（专升本）_ 学 号： 姓 名： _ _ 导 师：_ 成 绩：_ 2013 年 12 月 10 日 2 多功能多功能直流电子负载设计报告直流电子负载设计报告 中中 文文 摘摘 要要 电子负载是一种通过控制内功率 MOSFET 或晶体管的导通量，靠功率 管的耗散功率消耗电能从而准确检测出负载电压，精确调整负载电流的设 备。本设计以 STC12C5A 单片机为主控芯片，配合 D/A 转换、电压比较器、 场效应功率管、液晶显示器等器件构成，并通
2、过相应的软件代码配以适当 的手动调节来实现三种模式的转换控制；在定电流模式下，不管输入电压 是否改变，电子负载消耗一个恒定的电流。在定电压模式下，电子负载将 消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上。在定电阻模式下，电 子负载被等效为一个恒定的电阻，电子负载会随着输入电压的改变来线性 改变电流。 关键词：关键词：电子负载；单片机；电子负载；单片机；D/AD/A 转换；转换；CCCC 模式；模式；CVCV 模式；模式；CRCR 模式模式 3 目目 录：录： 一、系统设计要求及题目分析 . 4 1.1 任务 . 4 1.2 要求 . 4 1.2.1 基本要求 4 1.2.2. 发挥部分 . 4
3、 1.3 题目分析 . 4 二、系统方案论证与选择 . 5 2.1 系统的基本方案 . 5 2.2 系统的最终方案 7 三、系统的硬件设计与实现 . 7 3.1 系统硬件的基本组成部分 . 7 3.2 主要单元电路的设计 . 9 3.2.1 电源供电电路 . 9 3.2.2 数模转换电路 . 9 3.2.3 恒流模式电路 11 3.2.4 恒压模式电路 12 3.2.5 恒阻模式电路 12 四、系统软件设计 14 4.1 程序流程图 14 五、系统性能测试 15 5.1 三种模式性能测试 15 5.1.1 恒流模式性能测试 15 5.1.2 恒压模式性能测试 17 六、总结 19 七、参考文献
4、 20 八、附录 20 8.1 电路原理图 20 8.2 部分程序代码 25 8.3 主要元器件清单： （表格形式） . 35 8.4 实物图 36 4 一、系统设计要求及题目分析一、系统设计要求及题目分析 1.1 任务任务 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。 1.2 要求要求 1.2.1 基本要求 a. 负载工作模式
5、：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择 b. 电压设置及读出范围：1.00V-30.0V c. 电流设置及读出范围：100mA-3.00A d. 显示分辨率及误差：至少具有三位数，相对误差小于 5% 1.2.2. 发挥部分 a. 增加恒阻模式（CR）模式 b. 扩大负载参数的设置及读出范围 c. 具有自动过载保护设计 1.3 题目分析题目分析 通常情况下，在电路中负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的 装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量存储或 消耗掉。负载的种类繁多，根据其在电路中的特性可分为阻性负载、容性 负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电 感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况，进行电源设备 的性能实验。本设计中，我们要做的是一个电子负载，它是利用电子元件 吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般分为结构型场效应管、功 率场效应管、绝缘栅型场效应管等功率半导体器件，在这里我们采用了绝 缘栅型 N 沟道增强型场效应管，它易于控制且比较稳定，同时可以与电压 模块、电流模块构成反馈，使系统相对稳定。 5 二、系统方案论证与选择二、系统方案论证与选择 根据题目要求，本设计的系统可以划分为如下六个主要部分：电源 部分、单片机控制部分、D/A 转换部分、反馈调节部分、输出显示部分、 输入调节设定部分。 2.1 系统
