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江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯） 设计报告 参赛学校： 参赛队员： 指导老师： 简易直流电子负载 摘要 本系统使用TI公司的通用运算放大器实现底层控制，以MSP430F169单片机为系统级控制核心，实现了实现了恒流负载模式、过压保护、键盘输入、数字显示的功能。设计采用了模拟与数字混合的方案，单片机利用12位DAC作为模拟控制器的可靠给定，模拟PI调节器有效减少静态误差、响应时间与超调。在系统设计上遵循准确、可靠、低成本的设计准则。经测试，该系统较好地实现了题目所要求的基本和发挥功能。 关键词 MSP430S169，PI 控制，恒流模式，过压保护。 Abstract In this design, general purpose op-amp from TI is used for local control while controller MSP430F169 is used as the system controller. The designed system can work under constant current sink mode with over-voltage protection, interface function is also provided for keyboard input and full digital display. With the proposed analog-digital hybrid control concept, the analog controller follows the reliable control demand issued by the high precision 12-bit DAC from the MSP430 controller, and zero steady-state error, controlled response time and over-shoot is achieved. The entire design follows three guide lines, high precision, high reliability and low cost. The experimental tests indicate that the objectives of proposal are achieved properly. Keywords MSP430F169，PI control, constant current mode, over-voltage protection. 方案的选择与论证 系统方案 图1-1 方案一：Buck变换器A 图1-2 方案二：Buck变换器B 图1-3 方案三：Buck-Boost变换器 图1-4 方案四：Cuk变换器 图1-5方案五：SEPIC变换器 图1-6 方案六：线性MOSFET负载 方案1-6可以使用模拟，以LM324放大器，电流控制模块将采集的电流输入， 表1-1分析了各种方案的优缺点，可以看出，线性MOSFET作为负载的情况是性能最高，可靠性最高，成本最低的方案。 图 1-7基于线性MOSFET的模数混合方案 表1-1各种方案比较 性能 拓扑 输入电流纹波 EMI 数量 可靠性 成本 Buck (A) 大 4个以上 一般 一般 Buck (B) 取决于电感电容 大 4个以上 一般 一般 Buck-Boost 取决于电容 大 4个以上 一般 一般 Cuk 取决于电感 大 4个以上 一般 高 SEPIC 取决于电感 大 4个以上 一般 高 线性 很小 小 1个 高 低 本方案模块设计论证 根据题目要求，系统可以划分为模块键盘模块显示模块。为实现各模块的功能，。电源模块 本系统需要采用1。 键盘模块键盘模块采用按键实现 显示模块 使用液晶显示屏显示负载电流和电压，LCD具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等优点。 本地控制器模块 芯片选择TI公司 系统控制模块 TI推荐的MSP430是系统默认选项，由于在本设计中单片机不参与高速的控制回路运算，所以8M主频的MSP430F169完全满足要求。MSP430的数字I/O高达48个，同时拥有丰富的外设，适合与多种设备进行接口，也便于本设计的进一步扩展。 功率级模块 采用绝缘栅型场效应管构成的电子负载，控制灵敏度高、工作速度快，既无机械接触点，也无运动部件，适合模拟速度较快，电流稍小的实际负载。 电源模