[6]. 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。
二、 系统的硬件设计与实现
[1]. 电源模块实现
采用外接18-24V辅助电源，经7815，7805，AMS1117/3.3芯片得到5V电压。部分原理图如图2-1所示。
图2-1部分电源模块原理图
[2]. 键盘模块
键盘模块的方案采用智能便携设备中的功能键的思路，采用最少按键实现；分别为“参考值上调”、“参考值下调”、“ON/OFF”键。硬件设计如如2-2所示。
图2-2 键盘模块设计原理图
[3]. 显示模块
显示模块采用GZL12864的LCD屏，根据厂家推荐设计外围电路，使用了
MSP430的P1口进行并口数据传输。
[4]. 本地控制器模块硬件设计
本地控制目标为带过压保护的恒流，先对恒流模式进行设计，如图2-3所示，负载电流经过采样电阻，被一级正比例环节放大、滤波，与给定参考值进行比较后一个三极点-二零点的PI调节器，输出一个稳态值作为MOSFET的门控电压，从而得到稳定的反馈电流。本功能使用了单片LM324。
VDSC121nM1R121V116Vdc4G2R510kC1VCC0.22uU1CLM3249-R17G1VCC+311V+0V-R14+51k6LM324U1BC30.1u1OUTR475.1kC131nOUTV+4IRF540AR1V--20.1LM324U1AIV-OUT-V++11101k0R2118000100kR35.1k4VCCV20.5Vdc00
图2-3 电流控制模块原理图
要求系统静差为零的情况下引入负反馈，需要对其进行控制系统分析。根据MOSFET的输入特性曲线和器件参数，可以得到恒流控制下的MOSFET模型为一个比例环节与R-C滤波环节的级联波形，为一阶系统。电流反馈回路可以由H(s)建模，可以从图中得到
H(S)??R1R31?R2?R31?SR14C3而PI调节器传递函数为：
C(S)??(1?SR5C1)[1?S(R4?R17)C13]1?R4(C1?C12)S(1?SRC)(1?SR5C1C12)1713C1?C12利用MATLAB进行控制系统设计，波特图如图所示
图2-4系统传递函数波特图
由波特图可知，系统幅值裕量为-30dB，相位裕量约为-90°，直流增益很大，而相比未经补偿之前的系统，其静态增益很小，且响应速度相对较低。经过控制系统设计，不但使得静态放大倍数增大，静态误差减小，而且提高了系统的快速性。
电压控制模块为了保护系统，故对其控制系统的要求不高，系统采用了单极点单零点的PI调节器，如图2-5所示。采样电压经过跟随器、PI调节器输出作为MOSFET管的门极输入，当采样电压大于规定值时，经PI调节后，输出使得MOSFET关断，从而实现过压保护。
G3R1110kC2VCC0.22uU3CLM3249-11V+0V-4R101kC141nR1871kOUT+5OUT+VCC118-6LM324U3BV+00V45VdcV-4100
图2-5电压控制模块原理图
两个控制回路的整合如图2-6所示，根据谁低谁输出的原则，可以限制恒压的上限为18V，18V一下为任意恒流控制。
VCCD1G2D1N4148R1410kD2G1D1N4148VGS
图 2-6 带有过压保护的恒流模式选择电路
[5]. 功率级模块
功率模块采用IXYS的IXTA-TP80N10T（100V80A）该器件完全可以工作于最大18V1A的情况下。
VDSR1610kR152kR61kR73kR202kM1G1IXTP80N10T16VdcR121V1R10.10
图2-7 直流电子负载模块原理图
三、 系统程序设计
对于本系统，软件设计是系统控制的核心，是实现接口功能的关键。 3.1 主系统流程图及主函数
开始键盘/LED初始化12864液晶初始化ADC12初始化打开总中断启动ADC12NO检测ENTER键进入或者退出系统YES检测UP键是否按下检测DOWN键是否按下启动DAC12显示负载电压显示负载电流显示电流给定值显示电压调整率
图 3-1 主程序流程图