基于STC12C5A60S2的電子負(fù)載設(shè)計

劉 琦,王 璠,屠佳夢

（江西科技師范大學(xué)，江西南昌,330013）

基于STC12C5A60S2的電子負(fù)載設(shè)計

劉 琦,王 璠,屠佳夢

（江西科技師范大學(xué)，江西南昌,330013）

本電子負(fù)載采用高性能STC12C5A60S2單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片，由恒壓模塊、恒流模塊、恒阻模塊、信號采樣模塊、液晶顯示模塊、按鍵切換和步進(jìn)模塊組成。本系統(tǒng)設(shè)計的電壓與電流采樣均采用ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)，并通過按鍵自動步進(jìn)或手動步進(jìn)使單片機(jī)輸出信號作為運(yùn)算放大器放的基準(zhǔn)值。最終系統(tǒng)顯示電子負(fù)載兩端的電壓和電流相對誤差小于2%。

STC12C5A60S2； OP07； IRFP064；ADC0832； 基準(zhǔn)值

0 引言

在現(xiàn)在的電力系統(tǒng)運(yùn)行中，常常使用電子負(fù)載模擬現(xiàn)實(shí)生活中的負(fù)載（即家用電器），一些比較正規(guī)的電源廠家也使用電子負(fù)載來測試電源好壞。所以電子負(fù)載作為測試電源系統(tǒng)質(zhì)量優(yōu)劣具有重要的作用，本設(shè)計即采用以增強(qiáng)型單片機(jī)STC12C5A60S2為核心設(shè)計了一款低電壓大電流的電子負(fù)載設(shè)備，經(jīng)過最后的性能測試，該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，并滿足設(shè)計的所有要求。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

本系統(tǒng)設(shè)計主要包括主控制模塊、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DAC輸出模塊和12864顯示模塊。其系統(tǒng)總體方案框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計

1.1 恒壓模塊設(shè)計

電路由運(yùn)算放大器OP07和N溝道增強(qiáng)型管MOS-N組成一個反饋電路，產(chǎn)生的信號由DA數(shù)模轉(zhuǎn)換后形成基準(zhǔn)電壓，將該電壓直接加至OP07的反向輸入端，高低電平不同時，OP07運(yùn)算放大器輸出來控制Q1處于導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，若導(dǎo)通則使OP07同向輸入端3腳的電平變?yōu)榈?，從而小?腳輸入端并使OP07輸出端輸出的電平控制Q1截止，再而使3腳電平變?yōu)楦?，電路反?fù)如此，輸出端始終維持基準(zhǔn)電壓值，說明輸入電壓在允許范圍內(nèi)變化，電壓值始終等于基準(zhǔn)電壓值，實(shí)現(xiàn)了恒壓目的。

1.2 恒阻模塊設(shè)計

恒阻模式下的直流電子負(fù)載工作電路如圖4所示，電路中綜合了恒壓、恒流兩種工作方式，同樣采用了負(fù)反饋工作方式，輸出的電壓信號輸入到比較器，運(yùn)放比較后控制MOS場效應(yīng)管的導(dǎo)通截止，使得運(yùn)放輸出端的電壓以及所輸出電流保持一個比值上的恒定，實(shí)現(xiàn)恒阻模式。

2 系統(tǒng)測試

在系統(tǒng)測試時，切換按鍵完成恒壓、恒流、恒阻等工作方式，通過使用數(shù)字萬用表等各種測量儀表測量各個參數(shù)值，其測試結(jié)果如下表所示。

表1 恒壓負(fù)載的測量數(shù)據(jù)

表2 恒流負(fù)載的測量數(shù)據(jù)

表4-3 恒阻負(fù)載的測量數(shù)據(jù)

3 測試結(jié)果分析

通過以上測試結(jié)果可得知，恒壓方式數(shù)據(jù)如表 4-1所示，從表格中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)被測電源電壓在一定范圍內(nèi)由低到高變化時，測量出來的值接近初始設(shè)定的電壓值，并且不會隨被測直流電壓值而改變，所測數(shù)據(jù)都在系統(tǒng)允許誤差范圍內(nèi)。同理在電流的測量中，數(shù)據(jù)如表 4-2所示實(shí)現(xiàn)恒流。在恒阻方式下，表格數(shù)據(jù)顯示實(shí)際測量出來的電阻值等于設(shè)定電阻，在直接測量所得的數(shù)據(jù)，直流電子負(fù)載電阻值極度接近恒定值，相當(dāng)精確，且誤差均小于發(fā)揮部分的所給定的2%，如表4-3所示。

[1] 郭天祥，51單片機(jī)C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009，1

[2] 彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計實(shí)訓(xùn)100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012，6

[3] 臧鐵鋼,唐才峰,陳學(xué)鋒.ProtelDXP電路設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:中國鐵道出版社2005,5

[4] 康華光,陳大欽,張林.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，2012，3

Design of electronic load based on STC12C5A60S2

Liu Qi,Wang Fan,Tu Jiameng
（Jiangxi Science and Technology Normal University,330013）

The electronic load adopts high-performance STC12C5A60S2 single-chip microcomputer as control chip,the system module by a constant voltage,constant current,constant resistance module,signal sampling module,liquid crystal display module,button switch,and step into the module.The system design of voltage and current sampling adopt ADC0832 analog-to-digital conversion module,and step by step automatically by the button or manual step make SCM output signal as the basic value of operational amplifier.At the ends of the final system show that the electronic load voltage and current relative error less than 2%.

STC12C5A60S2;OP07;IRFP064;ADC0832;reference value