基于Msp430单片机的直流电子负载设计

摘要 以Msp430F169单片机为控制芯片，通过设计外围键盘液晶显示模块、A／D采集输入电路、D／A转换输出电路、多路电源输出模块和恒流源输出电路，配合系统软件设计，制作了一款可靠实用的直流电子负载。经实验测试，该直流电子负载可靠性好、测量精确度高、抗干扰能力强，具有较强的实用价值。
关键词 Msp430F169；电子负载；恒流源

传统的负载检测将电阻、电容以及电感等串并联组合模拟实际负载，这种做法负载形式单一、大小不能连续调节，且占用较大安装空间，电能损耗大。直流电子负载克服了传统负载的缺点，不仅能够精确检测负载电压、调整负载电流，同时还可以实现模拟负载短路。直流电子负载已成为开关电源相关设备调试检测中的重要仪器。
文中设计了一款简易的直流电子负载，采用Msp430F169微控制器作为程序和算法控制单元，配合基于MOSFET的恒流源电路，实现了直流电流输出和负载电压调制率测量的功能。

1 系统总体框图和工作原理
1．1 系统总体框图
根据直流电子负载的基本功能要求以及工作原理，系统主要包括：4 x 4键盘模块、电源模块、LCD12864显示模块、MCU控制模块、恒流源模块和电流、电压采集模块组成。系统总体框图如图1所示。

1．2 直流电子负载工作原理
直流电子负载的设计基于电流反馈控制原理，采用运算放大器和MOSFET进行设计。具体设计原理图如图2所示。

其工作原理为：当给定一个信号Vin时，如果R3上的电压Vin，即运放OPA2227的V->V+，则OPA2227输出减小，也就降低了R3上的导通电流；反之，R3上的电流增加。如此反复调整，最终R3支路上的电流维持恒定值，达到恒流的效果。R3上的电流值等于Vin／R3，改变Vin可改变恒流值。Vin的值可用电位调节输入或用DAC芯片输出。