直流电路

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直流电路范文第1篇

关键词：直流电机；热敏电阻；三极管；芯片

一、温控直流电机的发展及运用

直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。本文设计了直流电机控制系统的整体方案，阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。重要的作用。

二、温控直流电机的设计要求与元器件的选择

（一）论文的内容、要求与元器件的选择

1 用热敏电阻测量室内温度，在正常室温下，电机不转动，温度指示灯绿灯亮。

2 当检测的温度高于室温5℃时，电机正转，同时温度指示灯红灯亮。

3 当检测的温度低于室温5℃时，电机反转，同时温度指示灯绿灯亮。

4 当温度高于室温50℃时，黄灯亮报警。

三、课题的研究思路和方法、工作方案

本电路可分为两大部分。一部分为温度控制电路，另一部分为直流电机驱动电路。温度控制部分是由集成运放LM324构成的三路 比较电路，分别对应低于室温5℃，高于室温5℃以及高于室温50℃。由于电机需要双向转动，因此其驱动电路可采用双向桥式控制电路。

四、控直流电机电路组成及设计

比较电路模块

由测量可知，热敏电阻Rt在室温下电阻约为750Ω（中午时在寝室用万用表测得），用电烙铁靠近时电阻可降到500Ω一下，用浸湿的棉絮擦拭热敏电阻时，其阻值可升至820Ω以上。根据以上数据可基本确定比较电路中分压电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7的阻值。用12V直流电源供电，设R1=R2=R4=R6=2KΩ，低温比较电阻R3=820Ω，高温比较电阻R5=680Ω，高温报警比较电阻R7=510Ω。由于实验室没有820Ω的电阻，故将低温比较电路的两个分压电阻按比例增加，最后取R2=24KΩ，R3=10KΩ。

直流电机驱动模块

R8=R9=1KΩ，R10=R11=100Ω。

还有，在这个电路中，运用了集成运放LM324。这个芯片具有LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1.5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。

五、总原理图及电路原理

电路原理

常温下，3个比较器输出都为低电平，此时直流电机不转动，发光二极管L2，L3截至不发光。而发光二极管L1两端有电位差，故L1导通，常温指示灯点亮，无警报。

当温度降低时，低温比较器输出端（即LM324的1脚）为高电平，高温比较器输出端（即LM324的7脚）为低电平，警报比较器输出端（即LM324的8脚）为低电平。此时电机反转，发光二极管L1，L3均截至，而L2导通发光，无警报，低温指示灯点亮。

当温度升高时，低温比较器输出端为低电平，高温比较器输出端为高电平，警报比较器输出端为低电平。此时电机正转，发光二极管L1，L2均截至，而L3导通发光，无警报，高温指示灯点亮。

六、仿真分析

运用multisim7.0软件仿真时，我发现：当Rt=R3=820Ω时，就是在常温下，接通电源，按道理，最上面的三极管输出电压应为低电平即电压零，这样，下面的三极管输出电压也为零，通过反向电压变为高电平，电路导通，温度指示灯绿灯亮，电机不转，可是经过仿真时用电压表测量发现最上面的电位与实际事实相反，有电压出现；还有，当Rt取高于820Ω，此时，最上面的那个三极管有高电平输出与有红色发光二极管形成一条回路，所以，红灯亮，电机正转；当Rt取低于820Ω时，相反，最上面输出的电位为低电平，下面的三极管为高电位，与黄色的发光二极管形成一条回路，所以黄色灯亮，电机反转。在仿真时我还发现，电机那里的电压很小，需要调R8、R9 、R10、R11的电阻。在常温下，用湿棉絮擦拭热敏电阻一段时间后，绿灯亮了，电机反转。用电烙铁靠近热敏电阻，路灯立即熄灭，电机停止转动。过一会儿，红灯开始点亮，电机正转。之后，电烙铁继续升温，直至黄灯点亮。整个调试过程结束。

七、PCB设计

由于起初审题不够仔细，忽视了常温指示灯，知道PCB板制作完成之后才发现。故实际制作的电路中并无常温指示灯。

八、实物制作过程

1、电子元器件测试

（1）三极管管脚测试。

三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。

（2）电路组装

（3）使用主要仪器

电烙铁，电烙铁应选用针形电烙铁，选用这种电烙铁可以有利于焊PCB版；万用表， 稳压电源，直流电机，打印机，转印机等。

（3）故障诊断及分析

1.指示灯亮而电机不转：电机驱动电路中的R8、R9、R10、R11过大，致使电机的驱动电压不足。

2.电路时而能正常工作，时而不能正常工作：检测各焊点。

参考文献

[1]《模拟电子技术基础》 胡宴如 耿苏燕编 高等教育出版社.

直流电路范文第2篇

关键字：交流断路器 直流电路 熄弧

一、直流电路应用

1.附件

交流断路器中含有分励脱扣器、欠电压脱扣器、电动操作机构等附件。分励、欠电压脱扣器均为电压线圈，只要电压值一致，不需要做任何改变，就可用于直流系统。辅助、报警锄头，交直流通用。电动操作机构，用于直流电路中需重新设计。

2.保护特性

2.1过载长延时保护特性

（1）热动式（双金属元件脱扣器）

热动元件采用热双金属材料制成，通过双金属元件本身，或其傍侧的电阻发热元件，或双金属元件与电阻发热元件串联通电发热，使双金属受热膨胀，变形弯曲来推动断路器跳闸，以切断电路。由于直流电流平均值与交流的有效值的发热效果是相同的，因此交流与直流基本上无变化。但当额定电流大于1500A时，因集肤效应等因素，交流电流有效值产生的热量要大于直流，但影响不是太大，所以热动式的双金属元件脱扣器用于直流是不需要作任何更改的。

但是热动式中的有一些规格，如额定电流600A及以上采用CT式（电流互感器式），利用互感器的副边电流供给双金属元件或发热元件作发热源，则不可能用于直流电路。

（2）全电磁式

全电磁式脱扣器的交流的断路器在直流电路中使用时，动作特性要变化。考虑直流电源绝大部分经交流整流和滤波后所得，整定值变化的范围为110%—140%原动作电流。

2.2 瞬时脱扣器

采用电磁铁作电磁脱扣器（瞬时动作脱扣器）断路器，其瞬动电流整定值将有所变化，变化率取决于直流的波形。一般交流断路器工厂瞬时脱扣值是按照有效值整定的，但实际上交流断路器瞬时脱扣器是螺管线圈的构造，它的脱扣电流是峰值电流，为有效值的1.414倍。考虑对于经交流整流、滤波的直流电路特点，其电流值对应交流有效值，短路电流不存在类似交流的峰值问题，所以交流断路器在直流电路中应用时，瞬时脱扣值应乘以一个系数，约1.4。

2.3电子式脱扣器

无论是过载长延时或是短路瞬时，原按交流50Hz设汁的电子式脱扣器都无法使用在直流电路。

3.接线方式

50Hz交流电流每秒钟有100次的电流过零点，在此瞬间无电流，即使断路器的动、静触头间有电压（如是纯电感或纯电容负载，i=0时U最大；纯电阻负载，i=0，U=0），电弧也比较容易熄灭。但直流电流无过零点这一特性，电弧切断有相当大的困难。直流电路的电压越高，电弧电压大于电源电压的熄弧条件越难满足，电弧越不容易熄灭，故使用交流断路器于直流电路作保护电器时，必须采取多断点的接线方式。

3.1交流断路器多断点连接有以下两个作用：

（1）在分断直流短路电流时，相当在电路中增加若干个电弧动态电阻，电弧电阻起到对短路电流的限流作用，同时也提高电弧的燃弧电压和减小电路的时间常数，从而可提高断路器的直流分断能力。

（2）降低每一弧隙电压。例如，两极断路器串联在250V的直流电源中，每弧隙电压为125V，减少了1/2电压，即燃弧时，弧隙电弧减少了1/2的能量，这样有利与电弧的熄灭。

3.2 断点接线图

多断点的接线方式有两种，一是串联，二是并联。

二、实际应用

西安地铁二号线EPS事故照明装置工作原理：市电正常给负载供电时，充电机将交流电整流成电池组充电所需达到的充电电压，加载至电池组“+”、“-”两极。当市电不能正常供电时，启动逆变器工作，将电池组“+”、“-”两极之间的直流电压逆变成交流电压。

EPS事故照明装置电池组逆变电路中未使用直流断路器，而是采用交流断路器，运用多断点接线方式将电池组“+”极3极串联，提高直流分断能力。

1.交流断路器选型

交流断路器作用电池组直流电源的过流保护时，选型三要点：工作电流、额定短路能力、工作电压。以凤城五路站EPS事故照明装置为例（电池组41节容量135Ah，电池组电压548V，电池组内阻2.7mΩ/节）说明。

（1）选择断路器的工作电流。I=U/Z，Z为电路和设备阻抗，Ri=0.0027*41=0.1Ω为电池内阻Z=Ri+R=U/I，当R》mRi，Ri可忽略不计。R约为10Ω，I=548/10=54.8A，可选择额定电流为63A、100A的断路器。

（2）选择断路器的额定短路能力。Icu=U/Ri=548/0.1=5.5KA，可选择10 kA或20kA的直流短路保护能力的断路器。

也可近似计算所选用的断路器的短路保护能力，用公式Ics=KC，C为电池容量，单位为Ah，K为系数，10≤K

（3）选择断路器的工作电压。根据电池的放电电压？决定所选择断路器的工作电压，断路器的额定工作电压要大于电池组的放电电压。放电低压为548V，可选择额定电压为690V的断路器。

故凤城五路站EPS事故照明装置电池组“+”极交流断路器选择ABB S1N125R100，额定工作电流100A，额定短路能力20KA，工作电压690V。

2.交流断路器接线方式选择

交流断路器串联极数选择使用取决于直流工作电压和直流供电系统。选择原则：

（1）串联的极数和直流电源电压成正比，直流电压越高，需要交流断路器的串联极数越多。同一直流电源电压下，串联的极数越多，断路器的直流分断能力越高。

（2）一般直流电源电压在60V及以下时，选择单极断路器即可，在125V时可以选择使用2？极串联，在250V及以上时可以选择3极或4极串联使用，以提高断路器的分断能力。

（3）串联后的直流短路分断能力要远高于交流断路器本身的分断能力。若无需过高分断能力可根据负载和电路电压的情况减少断路器的串联极数。

凤城五路站EPS事故照明装置电池组电池组电压548V，在250V以上可以选择3极或4极串联使用。3极串联时单极承受电压180V左右，4极串联时单极承受电压130V左右，但回路中不需要过高分断能力，故实际选择断路器3极串联方式使用。

三、总结

结合交流断流器在直流电路中的应用特点，分析直流供电系统、负载阻抗和短路电流等特性，交流断路器应用于直流电路中要注意以下几点：（1）改变电流保护整定值。（2）提高分断能力，选择合适的多断点串联或并联连接方式。

参考文献：

直流电路范文第3篇

关键词：PWM　LM339　直流电机　控制器

中图分类号：TM33

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）008-030-03

1 引言

直流电动机具有良好的起动、转矩性能，适于在大范围内平滑调速，在许多电力拖动领域得到了广泛的应用。本设计主要针对小型直流电机平滑调速应用领域设计开发的控制器。在设计中选用模拟电路集成电路芯片作为控制器核心，舍弃了单片机控制的方法，控制功能完全由硬件电路完成，提高了工作的可靠性，同时降低了成本。

2 直流电机调速原理

早期的直流电动机调速系统采用改变电枢回路中的电阻的方式实现调速。这种方法结构简单；但效率低，串入电阻后电机机械特性变软，不能实现大范围和无级调速的性能。目前常用是PWM斩波技术实现直流电机的宽范围无级变速。直流电动机的转速n特性公式为 式Ua为电枢供电电压，Ia电枢电流，%O为励磁磁通，R为电枢回路总电阻，CE为电势系数， （p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数）。改变输入电压Ua就可以对电机实现调速功能。

3 系统设计

设计方案主要由两部分组成：控制电路部分和主电路部分。主电路采用BUCK降压斩波拓扑，由于直流电机属于感性负载，为防止MOS管在关断期间发生击穿，在电机两端并联二极管进行续流。控制电路主要产生PWM波形，并提供各种过流、过热保护。

3.1 主电路

主电路如图1所示。

由于电机为感性负载，在图中将电机以L进行替代，则输出电压（%Z为导通占空比，UO是负载电压，E是电池电压）通过调节PWM的占空比来控制流过电机的电流大小。电容主要进行滤波，减小电池电压波动的影响；采样电阻的作用是电流采样，进行过流保。

3.2 控制电路

在控制电路中选用LM339电压比较器芯片引脚图如图2，其内部装有四个独立的电压比较器，是很常见的模拟集成电路，可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路，能达到设计要求。用LM339产生锯齿波信号和参考信号经过一个比较器产生PWM波形。锯齿波电路如图3，上电时电容开始充电，电压增加。11脚电位高于10脚，比较器13脚输出高电平。10脚的波形就是电容的充电过程曲线，也就是锯齿波的上升沿。随着电容不断充电，10脚电位不断升高，当高于11脚时电压时，比较器翻转输出低电平，这样原来截止的负反馈回路导通，电容通过这个回路向13脚迅速放电。10脚波形就变成了电容的放电曲线，锯齿波的下降沿。

10脚电压随电容不断放电而减小，当其电压小于V11，时比较器又翻转，电容重复充电过程，如此往复下去就形成了连续的锯齿波形。PWM波形产生电路如图4所示。加速器的输入信号为0～5V，锯齿波幅值为0～5V，当加速信号高于锯齿波信号时比较器输出高电平，锯齿波电平高于加速信号电平，比较器输出低电平，通过对加速信号的调节，改变比较基准，实现占空比的调节。

3.3 过流保护电路

为保障电路板的安全以及电池电机的安全，需要在控制电路中加上过流保护，来限制主电路的最大电流，防止由主电路过流引起的安全事故的发生。过流保护由一个比较器和一个运放组成如图5，图中R为康铜丝采样电阻，由于这种电阻阻值很小，通20A电流时仅产生百毫伏的分压，需要对采样电压进行一级放大，放大采用MCP6282，然后送到比较器，通过与设定的基准的比较，决定输出保护信号电位的高低。

设计过流保护具有自锁和自启动功能，在PWM的一个周期内当有过流发生时，比较器输出过流保护信号并自锁，使比较器在这一个周期内一直输出过流信号而不受采样电压的影响，当下一个周期来临时，过流保护信号自锁解除，比较器仍根据采样电压判断是否输出过流信号，此自启动功能由峰值电流调控来实现。如图5所示。

图5中，正相输入端5脚为采样电压信号，反相输入端4脚为基准电压，当5脚电位高于4脚电位，即过流时，比较器输出端2电位变高，三极管Q导通，使得与之联通的PWM信号被封锁，实现了过流保护。在未过流前，比较器输出为低，正反馈回路由于二极管的作用被关断，5脚电位不受其影响。过流时，比较器输出端翻转为高电平，通过正反馈回路使5脚电位变为 (比较器高电平输出近似为 )调整R22，R19的阻值使得V5大于基准电压4引脚处电位，则比较器输出端一直为高电平，从而不受采样电压的影响，实现过流自锁功能。自启动功能由二极管D4实现，D4的阴极接到锯齿波发生电路的放电端，即图3中的13脚，在一个周期内电容未放电时，13脚为高电平，但由于二极管的作用，此时对5脚电位无影响。电容放电时，比较器翻转，13脚为低电平，在这段时间内5脚电位被拉低，这样每个周期内5脚电位都会被拉第一次。一旦过流保护被自锁，下一个周期内，由于5脚电位被拉低，比较器就会解除自锁，实现重启动。

3.4 欠压保护电路

随着电池电量的减小，电池两端的电压会下降，如果不采取措施会使电池过放电，影响电池寿命。

欠压保护由一个比较器来实现，如图6所示。反相输入端6脚为基准电压，同相输入端7脚是经过分压处理后的电池电压信号。比较器输出端1脚通过反接一个二极管接到加速信号。当电池电压正常时，比较器输出端为高电位，由于二极管的作用高电位对加速信号没有影响。当电池欠压时，7脚电位小于6脚电位，比较器输出翻转，1脚变为低电平，进而将加速信号拉低为低电平，这样PWM信号就会变为低，从而使主电路断开，电池停止放电，这样就起到了欠压保护的作用。

3.5 过热保护电路

如图7所示，其中二极管正端接加速信号端。热保护用一个运放就能完成保护功能，运放的反向输入端是基准电压用来设定温度上限，同向输入端负温度系数的热敏电阻采样分压。热敏分压高于基准电压，运放输出高电平，二极管截止。当温度高时，热敏的阻值变小，分压变小，比较器输出低电平，二极管导通，电平将加速信号拉低，PWM输出变低，从而起到了保护的作用。

4 调试结果

经过调试和测试，控制器PWM驱动波形如图8所示波形比较好没有毛刺。过流响应如图9所示，响应速度快。MOS管驱动波形如图10所示与PWM波形有很好的一致性。接入电机上电实验表明该系统具有很好的调速性能，平滑性也比较好。

5 结论

本设计小型直流电机控制原理简单，运行可靠稳定。输出峰值功率可达1KW。该设计采用PWM直流斩波技术构成的无级调速系统，能够很好的实现对直流电机速度的控制，在保护方面能够对电池以及控制器本身的保护，启停时对直流系统无冲击。特别是该系统应用单纯的模拟系统，为低成本直流电机控制器的设计开辟了新的道路。

参考文献：

[1]　汪玉成.直流电机PWM调速系统设计[J].商场现代化,2007(05Z):389-389.

[2]　康华光.电子技术基础模拟部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

直流电路范文第4篇

一、电容器

1.电容器的结构

两个彼此靠近且绝缘的金属导体构成一个电容器，常见的为平行板电容器.

2.电容器的充电和放电

（1）电容器的充电

如图1所示，电容器在充电过程中极板的带电量从零开始逐渐增加，其存贮的电场能也逐渐增加.电容器充电结束后电荷不再移动电路中无电流，电路处于开路状态故电容器有隔直作用；此时极板间电压等于电源电动势E，保持恒定（假设电源内阻r=0）.

（2）电容器的放电

如图2所示，电容器在放电过程中极板的带电量逐渐减小，其存贮的电场能也逐渐减小.一般情况下，放电结束时极板的带电量为零，极板间的电压也为零.

（3）充放电时的电流方向

规定正电荷定向移动的方向为电流方向.分析电流方向时可以假设电路中定向移动的是正电荷，根据电流方向的规定容易判断充放电的电流方向，如图1、图2所示.要注意的是电容器的极板带电的极性不变，所以充放电的电流方向相反.

3.电容器在直流电路中充放电时的电压和电流图像

（1）定性分析

由于一般情况下在一个连续变化的物理过程中各物理量随时间均不会发生突变，因此其图像一定为平滑曲线.电容器在充电过程中的U-t图像的斜率（k=ΔUΔt）逐渐减为零，电容器在放电过程中的U-t图像的斜率（k=ΔUΔt）大小也逐渐减为零.

4.实例分析

例1【2011年江苏高考第5题】如图4所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计.匀强磁场与导轨一闪身图4垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触.T=0时，将形状S由1掷到2.Q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象中正确的是

解析当s接1时，电容器完成充电，Uc=E. T=0时，解题过程能加强思维，课堂上应给学生足够思考时间和空间，引导学生经历多次反思后促使解题能力和认知水平达到新的高度.

（1）解题前细致审题.习题的外在表现形式既包含了问题也包含了解决问题的突破口，审题这一环节一定不能急躁，应引导学生对题目中的物理情境进行细致的分析和思考，将其与学生大脑中的物理知识表象有机地结合起来，这是回顾原有知识的过程，也是发现与并有效突破问题的过程.

（3）解题后反思.解题完毕并非是习题教学的结束，拿运动学来说，一个实际且具体的运动过程，可以从多个运动学公式中灵活选取并组合解题，导致解决问题的物理方法多元化.为此，习题教学不能满足于学生是否能够得到问题的正确答案，还应该在解题后，积极引导其反思解题的其他方法，并将不同的解题方法放在一起进行对比分析，通过反思挖掘出自己原有解法以外的物理内容，促使思维进一步发散，将解题经验和思维能力提升到较高的层次.s接2时，电容器放电，放电电流i=UcR，但Uc逐渐减小，导体棒有电流通过，故受到安培力作用，由牛顿第二定律知，导体棒向右加速运动.又由法拉第电磁感应定律知，感应电动势逐渐增大.故电路中的总电动势逐渐减为零，最终Uc=E感，则速度增大、电流减小、安培力减小、加速度减小，所以选D.

图5例2【2012年南通模拟第5题】如图5所示电路中，R、R0为定值电阻，C为电容器.t=0时闭合开关S，在t=t0时刻断开S，下列关于流过电阻R的电流i随时间变化的图象中，可能正确的是

解析t=0时刻，电容器两端电压为零相当于短路，故电阻R没有电流流过.但此后由于电源对电容器充电电容器两端的电压逐渐增大，通过R的电流逐渐增大；断开的瞬间，电容器电压不会突变，故R的电流不变，但由于放电，电容器两端电压逐渐减小，故电流逐渐减小至零.

二、电感

1.电感的结构：由导线盘绕在铁芯上制成.

2.电感的特性

稳定时相当于一根导线或直流电阻；在变化的瞬间能维持原电流的大小方向不变，但在变化的过程中只起延缓作用，不该改变电流变化的趋势.

3.电感在电路发生变化时的电流图像

通电瞬间，，电感要维持原电流0不变，故相当于断路.但在这一变化过程中通过电感的电流仍要逐渐增大，等效电阻逐渐减小，最终电流恒定.电流图像如图4中0-t1过程.这一过程也称为通电自感.

断电瞬间，电感要维持原电流大小方向不变.在这一过程中通过电感的电流仍要逐渐减小，等效电阻逐渐增大，最终电流为零.电流图像如图6中t1-t2过程.这一过程也称为断电自感.

直流电路范文第5篇

关键词：MSP430 压控电流源 模拟闭环控制 空载过压保护

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0003-02

在现实的生活中，电源类产品在出厂前，必须经过性能测试，合格后才能投入市场。在以往，通常采用静态负载，如电阻箱等可变阻值的电阻来模拟负载，但其测试精度低，方法不易操作，给电源的测试带来了困难。为了解决这个问题，人们设计了一种电子负载设备，可以有效改良电源测试的方法。电子负载主要依靠电子元器件吸收并消耗电能，其体积较小，一般采用功率半导体器件作为载体，使得负载易于调节和控制，并能达到很高的精度和稳定性。本文在系统设计中采用TI公司的单片机MSP430，该单片机工作电流低，能有效降低功耗，具有16位数据的处理能力，且内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周期指令，运行速度更快，片内集成资源丰富，为系统设计提供了可能。同时通过测量电路实时监控被测电源的相关数据，并通过LCD显示屏，显示测得的数据。本文设计简单易行，系统运行稳定可靠。

1 系统设计的基本原理

1.1 系统设计方案

系统设计利用单片机MSP430作为核心控制器，以44矩阵键盘设定单片机输出电流值，单片机将相应的数字信号输出给D/A芯片处理，将键盘设定输出的电流值从数字电压信号转换为模拟电压信号，再经恒流控制和电流放大，将产生的信号接入被测电源的输入端（电源的正极）。被测电源的实际输出电流（电源的负极）再经过采样电阻形成电压信号经过A/D信号转换和电压检测，将数字信号输入单片机进行相应的程序处理，再经LCD液晶屏显示。

在电路的设计过程中，为减少误操作给系统硬件带来的破坏，我们也设计了空载和过载报警电路。当系统中没有接入被测电源或者检测的电流值超出一定范围，通过蜂鸣器报警和高亮LED的闪烁，引起使用者足够的注意。以上功能设计的系统框图如图1所示。

1.2 系统硬件设计的实现

电路设计中，D/A转换器我们采用的是8位的数模转换芯片DAC0832，其引脚结构如图2所示。

DAC0832内部含有两级输入寄存器，使其具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适用于多种电路设计需要。D/A转换结果采用电流形式输出，再通过选用合适的线性运算放大器实现模拟信号的放大，满足相应的设计需要。同时运放的反馈电阻可通过Rfb引脚端引用片内固有电阻，也可以根据设计需要外接反馈电阻。该芯片的典型应用如图3所示。

本文系统设计的控制芯片采用的是MSP430，反馈电阻采用的是外接电阻，经D/A转换后输出的电流连入集成运算放大器LM324的输入端，进行模拟信号的放大，再经过反馈电路，将相应的模拟信号进行数据处理。而反馈电路运行的稳定性，直接影响着系统工作的精度，作者采用了如图4的硬件设计方式实现反馈电路的功能。

受控电流源采用普通三极管SS8050和大功率三极管3DD15D相结合，通过控制流入大功率三极管3DD15D的基极偏置电压，间接控制输出到负载上的电流大小。在系统的设计调试过程中，我们采用15V电源和负载电阻来替代实际的被测电源，进行相关的参数研究。实际使用中，我们可以去除负载电阻，在15V电源和GND接线处连接被测电源。设计中，我们还需考虑到输入到单片机的电压是经过A/D变换的数字信号，这样才可以实现与MSP430的接口连接，由核心控制器来进行数据的处理。由于MSP430内置A/D转换器，可以完成模拟信号向数字信号的转换，因此降低了系统硬件电路设计的复杂性，有利的节约了开发成本。

实现空载和过载报警电路的方法是测量负载两端电压，由于这两点电压比较高，因此需分压后送A/D测量，分压电阻取值需要较大，以减小对输出电流的影响，当超过额定值时通过主控制器软件程序判断是空载或者过载，电路设计如图5所示。

2 系统设计的软件功能原理

在系统硬件设计的基础上，作者完成了相应的软件程序设计，其程序流程图如图6所示。

在整个硬件系统上电后，首先进行系统初始化，保证各硬件系统运行正常。空载或者过载部分的程序编写可以有效减少因误操作对系统的硬件造成的破坏，在这部分程序中，以容错技术为主，包括：空载报警提示、负载电压过大报警。当电流源没有外接负载或者外接负载超过系统设计的参数极限时，产生相应中断程序，调用声光报警程序和液晶显示程序，提示系统的操作者。

除此之外，程序流程图中的按键扫描程序是重要组成部分，实现的相应功能的子程序较多，其中实现的按键功能有加1键，减1键，退格键，取消键，确定键，保存键和基本的数字功能键。键码的分析中涉及到键盘扫描和编码技术，其中键盘扫描的方式一般有三种：主动查询方式、键盘中断方式和定时中断方式。键盘编码的方式常见的有三种：特征编码法、顺序编码法和反转查表法。本次设计采用主动查询方式对键盘进行扫描，采用反转查表法对键盘编码。

主程序示例。在主程序中，包括基本的头文件和主函数，由于整体程序的复杂性，在本文中我们针对主要的功能函数进行简单说明

3 结语

该简易直流电子负载电流可以在100mA～1000mA范围内进行设定，并且以10mA的步进值，对输出电流大小进行微调，因而可实际应用于检测小功率恒流源的稳定性。在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，显示电流值变化小于1%。电子负载还可以检测被测电源的电压与电流，达到设计要求。

作者在接下来的系统研究中，将进一步通过提升硬件性能，改善硬件设计的合理性，提升软件程序的运行效率，提高电流的输出精度，达到更稳定的测试性能。

参考文献

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[2] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001，248-291.