摘 要

本次实验选择了8个100W的MOS增强型功率场效应管，将他们逐一并联连接当做本设计的电子负载，主要以STC12C5A60S2低功耗单片机控制此次试验，主要用于控制电子负载的工作模式和系统参数，电流、电阻、电压的数值可以用键盘进行任意的设置，并显示在此次设计的液晶显示屏上。此次设计有三种不同状态下的测试实验，分别为恒流模式、恒压模式以及恒阻模式。首先，在恒流模式下，电流可以在0-10A之间任意选择，而在恒压模式下，电压可以在5V-40V之内任意选择，恒阻模式下，10-200Ω的电阻可供任意选择。本次设计中，关于电子负载的计算方式有很多，而我采用了逐次逼近法，其原理很简单，就是使电子负载的各个参数与之前设定好的参数无限靠近，最后得出结果。并且此次系统具有高准确度，强稳定性，同时还具备过压、欠压、过流、过热及防反接功能。

关键词： STC12C5A60S2; 电子负载; 场效应管; 恒流

Abstract

The design adopted 8 enhanced power MOSFET(100W) connected in parallel as electronic load,and adopt STC12C5A60S2 low consumption SCM as the main controller to control the electronic load's working mode as well as its parameters,the figure of current resistance and voltage can be randomly setted through the keyboard,and it's can also be displayed in the LCD simultaneous.Adjustable extent for constant current mode is between 0A to 10A,for constant voltage mode is 5V-40V,and for constant resistance mode is 10-200Ω,the electronic load adopt successive approximation to make its parameters infinitely close to the figures which have been setted before,therefore the system have high accuracy and stability,and also have function which can guard against over-voltage,owe pressure,overflow, overheating,and wrong connecting.

Key words: STC12C5A60S2; Electronic load; MOSFET; Constant current

目 录

第1章 绪论 1

第2章 设计任务与要求 3

2.1 设计任务 3

2.2 设计要求 3

2.2.1 基本要求 3

2.2.2 发挥部分 3

第3章 设计方案的选择与论证 4

3.1 电子负载的工作原理 4

3.1.1 恒定电流模式 4

3.1.2 恒定电阻模式 4

3.1.3 恒定电压模式 5

3.2 系统整体设计方案论证 6

3.2.1 软件设计主流程图 6

3.2.2 单片机选择方案 6

3.2.3 负载器件选择 7

3.3 负载工作模式的论证与选择 7

3.3.1 恒流方案 7

3.3.2 恒阻方案 7

3.3.3 恒压方案 8

3.4 电压电流检测方案论证与选择 8

3.5 保护电路方案的选择 9

第4章 可编程直流负载硬件的分析与计算 10

4.1 系统总体方框图 10

4.2 负载电路的分析与计算 10

4.3 工作模式的分析与计算 11

4.4 驱动电路的解析 12

4.5 保护电路的分析 13

第5章 电子负载流程图设计 15

5.1 键盘识别处理与显示流程图设计 15

5.2 电子负载计算值系统流程图设计 17

第6章 系统测试与调试分析 19

6.1 硬件测试与分析 19

6.2 软件测试与分析 19

6.3 测试数据分析 20

第7章 结论 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

平时，我们老是会看到负载电源的测试，比如对充电的电源进行测试、汽车的蓄电池充放电测试，以及当我们决定购置电池、电源时无时无刻不都在接触它。如今，对上述产品的实验问题上，国内外采用的方法都大同小异，而最常见的就是最传统的静态负载（电阻箱、滑动变阻器等）的能耗放电方法。而这种方法非常麻烦，一是散热性有待提高，二是准确率非常低下。

社会的经济发展和工业科学发展都愈来愈快，也愈来愈现代化，现代电力电子技术和现代计算机技术已无一例外。各类行业惊人的发展速度，也给电源检行业带来福音。目前，汽车、航空航天、通信企业、交通控制调度中心等公共事业单位都必须要使用各类电源电池，哪怕是家庭的日常生活都在使用各式各样的电源，所以，各行各业的生产线都需要电子负载的参与，而变电站，通信站、铁路、航空航天、大型工厂等各类行业也大量需要电子负载的投入。电子负载已经离不开我们的生活，也正是因为处处都需要它，所以我们对它的性能要求也越来越苛刻。电子负载的发展才有了今天的进步。从而传统的电源检测技术势必会跟不上电源检测的节奏。电源可不可靠？带载能力如何？这都需要人们去检测，为此，人们把电力电子技术和微机控制技术进行结合后发现，可以用它来实现电源可靠性的检测。如何突破技术上的屏障，如何大力发展动态负载以及可编程的电子负载，任重而道远。

我们平时所说的动态带载，就是将电子负载模拟为变化带载，也把它叫为瞬态。其有几个非常重要的参数需要考虑。首先需要考虑的参数就是变化斜率，变化率就是从变化量的10%～90%的变化速率。恒流状态下的单位是A/ms，A/us[3]。第二个是响应时间，响应时间顾名思义就是电子负载可以完成一次周期上的变化的最小时间，其时间单位为us。另一方面，电子负载的动态频率又分为动态频率和瞬态平率两种。首先，只有上升沿或下降沿的状态叫做动态频率。另一种状态，即一个周期包含上升沿与下降沿的这种状态叫做瞬态频率。

我们知道市面上有非常多种类的电源，所以电子的种类也非常繁多，但是都大同小异，大概能分为两种，第一种即直流电子负载，它被应用的时间非常长，并且使用的范围也非常广。第二种是交流电子负载。最早先，人们还在实验室的时候，就在寻找电力电子元件的特性，之后通过对等值电路不断进行分析，最终设计了一个电子电路，并且把电力电子元件也加入了其中。而正是用它才模拟了电子负载。它不但可以定电阻，也可以定电压，非常方便实验。之后，研究学者在电子负载中运用了单片机技术，这是一个历史性的跨越。而正是因为单片机和变换器的完美融合，才使得电子负载能在多种模式下进行工作，其中最主要的模式有：定功率模式、恒流与恒压模式，短路模式等等。

可编程电子负载有很多特点: