基于Msp430單片機的直流電子負載設計

摘要 以Msp430F169單片機為控制芯片，通過設計外圍鍵盤液晶顯示模塊、A／D采集輸入電路、D／A轉換輸出電路、多路電源輸出模塊和恒流源輸出電路，配合系統軟件設計，制作了一款可靠實用的直流電子負載。經實驗測試，該直流電子負載可靠性好、測量精確度高、抗干擾能力強，具有較強的實用價值。
關鍵詞 Msp430F169；電子負載；恒流源

傳統的負載檢測將電阻、電容以及電感等串并聯組合模擬實際負載，這種做法負載形式單一、大小不能連續調節，且占用較大安裝空間，電能損耗大。直流電子負載克服了傳統負載的缺點，不僅能夠精確檢測負載電壓、調整負載電流，同時還可以實現模擬負載短路。直流電子負載已成為開關電源相關設備調試檢測中的重要儀器。
文中設計了一款簡易的直流電子負載，采用Msp430F169微控制器作為程序和算法控制單元，配合基于MOSFET的恒流源電路，實現了直流電流輸出和負載電壓調制率測量的功能。

1 系統總體框圖和工作原理
1．1 系統總體框圖
根據直流電子負載的基本功能要求以及工作原理，系統主要包括：4 x 4鍵盤模塊、電源模塊、LCD12864顯示模塊、MCU控制模塊、恒流源模塊和電流、電壓采集模塊組成。系統總體框圖如圖1所示。

1．2 直流電子負載工作原理
直流電子負載的設計基于電流反饋控制原理，采用運算放大器和MOSFET進行設計。具體設計原理圖如圖2所示。

其工作原理為：當給定一個信號Vin時，如果R3上的電壓Vin，即運放OPA2227的V->V+，則OPA2227輸出減小，也就降低了R3上的導通電流；反之，R3上的電流增加。如此反復調整，最終R3支路上的電流維持恒定值，達到恒流的效果。R3上的電流值等于Vin／R3，改變Vin可改變恒流值。Vin的值可用電位調節輸入或用DAC芯片輸出。