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电子负载设计.

题目：直流电子负载的设计

摘要由大功率晶体管构成的功率恒流源充当负载, 通过吸收电源提供的大电流,从而模拟复杂的负载形式, 测试电能输

出装置或转换装置的输出性能。在对比传统测试所用的静态负载的基础上, 提出新型电子负载实现的基本功能, 并作了原理和电路分析及电路调试, 同时进行了功能完善、性能改善及智能控制探讨。实验证明, 该装置解决了传统测试中用电阻、电阻箱、滑线变阻器等模拟不了复杂负载的问题。

关键词负载; 电子负载; 定电流模式; 定电压模式

输出电能或转换电能的设备或部件各式各样, 如何对其输出特性进行可靠、全面且比较简单、快捷的测试, 一直是仪表测试行业研究的问题。传统测试中, 常采用静态负载( 作为消耗能量的器件广泛地称为负载) 。实际上负载的形式较为复杂, 常为一些动态负载, 如: 负载消耗的功率是时间的函数, 或者负载工作在恒定电流、恒定电阻、恒定电压方式以及不同的峰值因数、功率因数或负载为瞬时短路负载等, 传统负载模拟不了这些复杂的负载形式。本文研制的电子负载就是针对实际应用中负载比较复杂的情况而设计的测试设备。

1工作原理

为了使电子负载有具有定电流(CC) 、定电阻(CR) 、定电压(CV) 、定功率(CP)等工作模式. 采用以单片机为核心的控制电子负载的工作模式,通过检测电源输出的电压和输出电流. 根据电子负载设定的模式,控制电源输出电流的大小,使电子负载具有定

电流(CC) 、定电阻(CR) 、定电压(CV) 、定功率(CP)等工作模式. 电流采用滞环控制方式,功率管工作在开关状态,产生的能量大部分消耗在功率电阻上,功率管的损耗小,温升低. 图1 为恒流型电子负载的结构框图. 各部分的功能分别为:电流控制电路是控制被测电源的负载的电流, 能按设定的电流给电源加载,功率消耗电路是把电流控制产生的能量以热的形式消耗掉,显示及键盘电路主要是满足人机界面, CPU主要完成人机交互,测量电压电流,计算出放电的能量,以及根据要求产生电压信号控制负载的电流;电源电路产生合适电源为其它电路提供工作电源。

2恒流电子负载的硬件组成

在定电流工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的电流值而保持恒定，与输入电压大无关，即负载电流保持摄定值不变。

下图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R1 为取样电阻,REF 是给定信号，电路工作原理是：当给定一个信号时REF，如果R1 上的电压小于1REF，也就是OP07的-IN 小于+IN，OP07 加输出大，使MOS 加大导通使R3 的电流加大。如果R1上的电压大于REF 时，-IN 大于+IN，OP07 减小输出，也就降了R3 上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。如给定1REF 为10mV，R3 为0.1 欧时电路恒流为0.1A，改变。REF 可改变恒流值，REF 可用电位器调节输入或用DAC

芯片由MCU 控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC 输入可实现数控恒流电子负载。

图1 MOSZ恒流电子负载

如图所示为直流电子负载恒流模式

上表为实测数据

该图为使用TIP122仿真图

实物图如下所示

用IRF9530和TIP42组成复合管电路如下：

负载电阻为0.5欧姆。输入电压范围为0.05v至1.5v 该数据如晶体管输出特性曲线相似

图一

图二

图三

上面三图形中图二，三是IRF9530和TIP127在0.1欧姆和0.5欧姆的电路图

通过测试在输入电压为1v时取样电压为0；且取样电压不稳定图一为IRF9530在取样电阻为0.5欧姆时输入电压超过一定值时不稳定；

下图是IRF9530，取样电阻为0.1欧姆时，通过测量所获得的

一下数值如下；

于改进。

恒电压模式（CV mode ）

在定电压工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的负载电压而定，此时负载电流将会增加直到负载电压等于设定值为止，即负载电压保持设定值不变。

R61kΩR71k|?

VCC

15V

V10.5 V

I13 A

OP07AH

VCC

C14.7mF

C2100nF

C31uF

IRF540

C4470pF

Probe1,Probe1

V(p-p): V(rms): V(dc): I:

I(p-p): I(rms): I(dc): Freq.:

图中 MOS 管上的电压经 R6 与 R7 分压后送入运放 IN+与给定值进行比较，如图所示， IN-为 0.5V ，那么 MOS 管上的电压应为1V 。方案二：

基本电路为除虚线框⑤ 和两个万用表以外的部分，由恒压电路、恒流电路、过流保护电路、驱动电路组成。V =12V 输入电压，经过限流电阻R1到三端可调分流基准源U1(TL431)的阴极K 后，由参考端R 得到输出基准电压VR 为2.5V ，经电阻R1到调整滑动变阻器R6，一路经电阻R2为U3A 提供电压，另一路经电阻R7为U3C 提供电压。

在这里我们选择方案一。

测试数据：

0.1A 0.3A 0.5A 0.8A 1.0A 1.5A 1.8A 2.0A 2.5A 3.0A 输入电

流\输入

电压

0.5V 1.01V 1.02V 1.02V 1.02V 1.02V 1.02V 1.02V 1.02V 1.03V 1.03V 1V 1.93V 1.94V 1.94V 1.94V 1.94V 1.94V 1.94V 1.94V 1.95V 1.95V

2.5V 5.07V 5.07V 5.07V 5.07V 5.07V 5.07V 5.07V 5.07V 5.08V 5.08V

3.5V 7.04V 7.04V 7.05V 7.05V 7.05V 7.05V 7.05V 7.05V 7.06V 7.06V 输入电流\

0.1A 0.3A 0.5A 0.8A 1.0A

输入电压

4V 8.08V 8.08V 8.08V 8.08V 8.09V

5 10.14V 10.15V 10.15V 10.15V 10.15V

6V 12.15V 12.15V 12.15V 12.15V 12.16V

7V 14.2V 14.2V 14.2V 14.2V 14.2V

8V 16.2V 16.2V 16.2V 16.2V 16.2V

9V 18.3V 18.3V 18.3V 18.3V 18.3V

10V 20.3V 20.3V 20.3V 20.3V 20.3V

实物展示：

DIY 电子负载系统

DIY 电子负载系统设计思想：１、想了解手中各种电源、电池特性，电子负载必不可少２、设计制作不同类型电子负载，享受体验各自特性，所以做了两个：无源型与有源型３、花钱要尽可能少，最大程度利用手中现有设备完成数据采集自动化４、外观设计尽可能具有自己的个性风格

一、无源电子负载二、简介：１、电路尽可能简单、花钱要尽可能少２、避开每次使用都用万用表监视调整负载电流３、使热量尽可能均匀分布在一块电路板上，免去外加散热器４、手中各种锂电比较多，打算专门为锂电服务５、基于以上几点反复思考决定使用六片AMS1117-1.2（0.2元/片）完成恒流每路一片AMS1117-1.2，恒流100mA，六路最大负载电流总和为600mA 六片AMS1117-1.2均匀分布在一块电路板上，刻电路板时尽量保存覆铜加强散热６、用5个拨号开关设定电流 5个拨号开关全部关断时，负载电流为100mA，每接通一个开关，增加100mA ７、用较厚的不锈钢带将电路板链接在底座上８、适应电压范围：最小电压为2.7V，最高适应电压由AMS1117-1.2决定９、用手中VC86D(带USB电脑接口)万用表完成数据采集自动化

二、有源电子负载简介：１、电路尽可能简单、花钱要尽可能少，服务于各种电源、电池２、核心元器件为：IRF520（1.9元/个）、LM358P（0.2元/片）、TL431（0.1元/个）３、在铝合金门窗加工点寻找一块料头做散热器，整体设计围绕这块铝合金料头４、铝合金料头是块方管，为了解决散热通风，在下面开个长方形口使得散热对流获得改善，同时还可以用小风扇从下面往上吹进行强制散热５、LM358P内部两个运算放大器，实际用一个就可以，避免浪费，两个运算放大器全部使用其中一个做采样放大，将电流采样信号最大值放大到2.5V，与TL431基准电压相同另一个接IRF520，去调整稳定负载电流６、电流取样电阻为0.068Ω无感陶瓷电阻（过两天到货，暂时用0.22Ω普通电阻，电流只能达到1A）７、用较厚较宽的不锈钢带将电路板链接在底座上８、电流可调范围在0～3A之间，1A时最低适应电压可达0.5V以下，最高适应电压由IRF520决定功耗8W以内不需要扇强制散热，加风扇强制散热功率至少提高一倍９、同样用手中VC86D(带USB电脑接口)万用表完成数据采集自动化

直流电子负载设计报告

直流电子负载设计报告（侯进高业林伍贯礼）指导老师周晓波王森摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程。本电子负载采用AT89S51 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载有恒流和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。AD模块接受电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块同步显示电压和电流。包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在数码管上显示。关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM. 一，引言在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。这是电阻等负载形式所无法实现的。二，总体方案论证与设计电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。外接12V稳压电路。要求：（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。（2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。（3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。（4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。

直流电子负载 .

Product Guide AC ＆DC Power System Power for the better life 上海汉升电源系统有限公司地址：上海市闵行区召楼路号3286销售热线：(021)34902073 (021)34902079传真：(021)34902073-816 (021)34902079-816网址：..www handsunpower com S H A N G H A I H A N D S U N P O W E R S Y S T E M C o.,L T D 邮编：201112 公司总机：(021)55091913 24小时服务热线：400-688-0619

企业概况 Company p r o f i l e 3286号。

0102 D C E L 系列直流电子负载是专门为直流电源老化、测试及储能蓄电池性能测试开发的电子负载。电子负载能量逆变馈网，实现能量回收，节能环保！广泛应用于直流电源、电池、电力电子设备检测等用途。直流电子负载电子负载吸收能量逆变馈网回收，节能环保，噪声低宽电压输入范围操作模式恒定模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率负载瞬变模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率瞬变负载，循环高精准度电流、电阻、功率、电压设定与测量快速电流切换仿真动态电流功能通道独立保护功能放电绿色回馈能量，电流谐波<3%(额定)，对电网基本无谐波污染配备功能齐全的上位机软件，用户自定义测试流程报表数据分析功能产品特点：上位机软件功能列表注：如有特殊要求或定制其他规格请致电咨询；如规格尺寸更改，恕不另行通知。广泛应用于直流电源老化、测试、性能检测电力电子设备测试 DC-DC 、AC-DC 电源转换器测试电池模块组放电、检测等科研机构、实验室、高校等机构应用领域：

简易直流电子负载设计

简易直流电子负载设计报告摘要：本文论述了简易直流电子负载的设计思路和过程。直流电子负载采用MSP430G2553单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。AD模块接收电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块12864同步显示电压和电流。系统包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；具有过压保护功能;能够检测被测电源的电流值、电压值；具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能；各个参数都能直观的在液晶模块上显示。关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM波. 一、引言电子负载用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合,是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。二，总体方案论证与设计设计和制作一台电子负载，在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。要求：（1）负载工作模式：恒流（CC)模式；（2）电压设置范围：0～10V；（3）电流设置范围：100mA～1000mA，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%；（4）直流稳压电源负载调整率：测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。（5）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。原理图如下所示。

电子负载原理

直流电子负载设计基础电子负载基本工作原理： 1.恒压模式 2.恒流模式 3.恒阻模式 4.恒功率模式恒流图中R1为限流电阻，R1上的电压被限制约0.7V，所以改变R1的阻值就可以改变恒流值，在上图中我们知道，在串联电路中，各点电流相同，电路要恒流工作，只要在串联回路里控制流过一个元件的电流就可以达到我们所控制的恒流输出。上图是一个简易的恒流电路，通常用在一些功率较小及要求不高的场合里应用，那么在一些应用中这种电路就无能为力了，如：在输入电压为1V输入电流为30A，那么对于这样的要求这样的电根本无法保证工作。这样的电路调节输出电流也不是很方便。

这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样电阻,VREF是给定信号，电路工作原理是：当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。如给定VREF为10mV，R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC 芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC输入可实现数控恒流电子负载。电路仿真验证

在上图中我们给定了Vin为4V-12V变化的电压信号，VREF给定50mV 的电压信号，在仿真结果中输入电流一真保持在5A，电路实现了恒流作用。恒压电路一个简易的恒压电路，用一个稳压二极管就可以了。这是一个很简易的图，输入电压被限制在10V，恒压电路在用于测试充电器时是很有用的，我们可以慢慢调节电压测试充电器的各种反应。图是10V是不可调的，请看下图可调直流恒压电子负载电路：

简易直流电子负载论文

2013全国大学生电子设计竞赛直流电子负载系统(高职高专组F)

摘要本设计以STC89C52单片机为核心控制系统，采用了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、显示电路、键盘电路。通过运放、负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压使其内阻变化，从而实现恒流工作模式。MOS管既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载，控制部分采用STC89C52单片机来完成，设定值通过键盘输入送往单片机，再通过DA输出电路产生基准电压送往PI控制器与实际电压相比较，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，通过单片机来控制转化，然后用液晶显示显示出即时的电压电流。关键词：电子负载；单片机；恒流模式；A/D转换；D/A转换 Abstract: This design with the core of STC89C52 MCU , using Da output control circuit, ad voltage and current detection circuit, display, keyboard, https://www.wendangku.net/doc/e211384358.html,ing negative feedback control loop amplifier, to control grid voltage of the MOS to its internal resistance change, resulting in constant current mode of operation.MOS both as a current control devices at the same time as the measured power load control part using stc89c52 single - chip computer to complete the set value input from the keyboard to the SCM, and then by DA output circuit voltage sent to the PI controller with the actual voltage compared.In A / D converter circuit for voltage and current analog signals into digital signals by single - chip Microcomputer to control the conversion, and then use the LCD display shows the instantaneous voltage and current. Key word :electronic load ; MCU; constant current mode ; Ad conversion ; DA conversion

chroma6310系列电子负载操作指导书

Chroma 6310系列电子负载操作指导书 1 前言和目的本文阐明了Chroma 6310系列电子负载操作方法，便于实际的操作使用。 2 适用范围适用于Chroma 6310系列电子负载的使用操作。 3 操作规程仪器简介 Chroma 6310系列电子负载6314插框可以放下四路电子负载，6312可以放下两路负载模块（63102、63103、63105、63107……），包括一个处理器，GPIB接口、RS-232接口、控制面板、以及显示器和PASS/FAIL信号。具有SAVE/RECALL功能，可以储存100份文件，10个程序、一个缺省默认设计。各路负载模块可以各自工作在CC、CR、CV三种模式，每个模块都具有一个或者两个通道（63103、63106为当通道模块，63102、63107为双通道模块），每个通道都有自己的编号（1~8），可以各自独立地turn on/ turn off,或short-circuited。如果一个模块带载不够还可以将模块并联提高带载能力，当四路都加载时最大功率可达1200W。其中控制面板有三个键都可以实现两个功能，将SHIFT 键与该键同时按下就可以实现另外一个功能。插框面板按钮介绍 1．电源开关 2．LCD显示器 3．通道显示 4．功能键 CHAN：选定通道进行设置 MODE：用来选择带载模式（CC、CR、CV） PROG：用来编辑一组带载程序或者运行一组带载程序。 CLEAR：当数字输入错误后，按该键可以清除。 RECALL：可以用来调用先前存储的负载设置。 SAVE：当你设置好一种负载后可以使用该键保存到一个程序里面（1to10），下次使用可以通过RECALL（1to10）调用。存储/调用（SAVE/RECALL）该系列负载可以对各路负载设定值按顺序储存在一个文件里，下次再要用到该系列负载时可以将此文件调用出来，如你要将已经设定好好的负载值储存到1号文件里，则只需按SAVE，然后按方向键，当显示器出现 SAVE PROGRAM 1：YES 2：NO时，按键“1”存储，当下次要再次调用该系列负载时，只需按RECALL，1，ENTER，则所有通道的设定值都回被条用出来，然后按LOAD即可加载。

直流电子负载论文

简易直流电子负载（C题）【本科组】摘要本系统以STM32F103VET6为控制核心，采用D/A TLV5616控制运放LM358驱动N沟道增强型P-MOSFET CSD17505Q5A，通过负反馈实现直流电子负载的恒流工作模式。同时采用电流并联检测芯片INA282将电流反馈至MCU，通过A/D 采样检测实际电流与D/A设定电流的差值，利用PID控制实现无净差控制，提高了电流控制的精度。其中PID参数通过遗传算法进行自整定，预设了一组较优PID参数，在实际高精度测量中，也可以通过重新整定更新PID参数。系统工作电压范围0.2-18V，电压分辨率为0.5mV，精度恒为±0.25mV，工作电流范围0-1000mA，分辨率0.2mA，精度恒为±0.1mA，在满足设计要求的情况下具备了很高的恒流精度。另外，通过对继电器的控制，实现了过压保护与自恢复功能，还具备声光报警等实用功能。在大功率的应用需求中，本系统可以通过多个P-MOSFET并联扩流很方便的实现。同时在不改变电路的情况下，通过软件更新还可实现直流电子负载的恒阻和恒功率方式运行。关键词：直流电子负载；恒流模式；高精度高分辨率；PID参数自整定

一、系统方案本系统主要由MCU控制模块、恒流模块、电压采样模块、电流采样模块、A/D D/A 转换模块、电源模块组成，下面分别就这几个模块进行方案论证及选择。 1.1电子负载及恒流方案的论证与选择本题要求制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。即在电压输入低于18V的情况下，实现100mA~1000mA的恒流工作控制。方案一：传统电子负载。运用传统的电子负载设计方式，利用电力电子器件的特性，通过分析等值电路，用电力电子元件搭建电子电路来模拟负载，可以实现定电流特性。但传统方案调节不够方便、精确。方案二：PWM控制型电子负载。单片机输出一定占空比的PWM控制信号，控制功率电路MOS管的导通和关断时间，让功率消耗在串接的电阻上，来获得实际所需的工作电流、电压。电路中的检测电路为电压、电流负反馈回路，通过A/D采集到单片机，与预置值进行比较，作为单片机进一步调节PWM占空比的依据。此方案开关管工作在开关状态，损耗小，发热低，但电路纹波较大，不利于实现恒流负载的精确控制。图1 PWM控制型电子负载方案三：能量回馈型电子负载。待测电源通过DC/DC升压电路变换为高压直流电，再通过逆变变为交流回馈到电网。此方案能实现电能的再生利用，多用在大功率的直流电子负载上。在小功率、低电压直流电子负载中应用此方案，DC/DC部分要完成将低压电能变为可供逆变器输入的高压，输入端的低压大电流、输出端的高压低电流导致设计难度变大，且采用逆变方案节省的能量也很有限，性价比很低。

直流电子负载设计

直流电子负载设计制作（F题）青岛大学庄翠竹刘丙坤郑龙专家点评:本系统设计的直流电子负载采用MSP430F2616 作为系统的主控芯片，实现了恒压、恒流和恒阻三种工作模式，并且可以在三者之间通过键盘进行程序模式切换。思路严谨，创意新颖，测试结果可信。论文撰写格式尚待规范。中国海洋大学信息学院程凯副教授摘要本电子负载采用 MSP430F2616 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：有恒压、恒流和恒阻三种模式，并且可以在三者之间通过键盘输入程控切换。通过按键及DA转换设置电压、电流、电阻的基准；模拟电路部分主要采用比较器控制负载回路上的主控NMOS管栅压，从而控制其导通情况即回路等效阻抗；AD对输出电压、电流采样并通过液晶显示；最后增加了过载保护、短路保护和过热保护。在实现基础功能的基础上，CV范围扩大为0-35V，CC扩大为0-4A，CR范围为1-99Ω，并且增加了通过无线模块实现的手持显示器。关键词：直流电子负载无线 MSP430F2616

一、方案论证与设计系统框图：电流检测电压检测 AD 采样 MCU 显示键盘 DA 输出无线控制控制电路图1 直流电子负载系统实现框图该系统实现框图如上图1所示，包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET 功率电路和信号处理电路五个部分，信号处理模块包括信号调整电路和信号调理电路。图1中的待测电源是直流电子负载的待测电源，不属于直流电子负载的系统组成。 1.主控器模块的设计方案与选择主控器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，使用AT89C51需外接两路AD 转换电路，实现较为复杂。方案二：采用TI 单片机MSP430F2616。MSP430F2616比普通51单片机快8～12倍，尤其是其单片机内部有12位ADC 和12位DAC,可以省去外接两路A/D 转换电路，并且有丰富的 I/O 口，大大提高了系统的整体性能和集成度。选择方案二以TI 单片机MSP430F2616位控制核心，组成单片最小系统。 2. 恒流工作模式的设计方案与选择方案一：完全采用数字反馈控制的恒流源方案这种电路是完全通过数字反馈实时调整由于负载变化带来的电流变化，并不以基本的恒流电路为基础。原理图如图2所示。取样电阻R 串入负载回路，放大取样电阻两端的电压，通过A/D 转换可以得到负载回路的电流值，控制器采用一定的控制算法调节D/A 输出的电压值，放大后直接作为负载的电源使用。这种方案在控制原理上较简单，原则上可以用在任意控制要求中。但是缺点是电路本身不具备恒流特性，负载变化引起的电流变化完全依赖数字反馈来调整。受控制器运算速度、模数/数模转换精度和速度影响，抗负载波动能力差。所以不采用图2所示全

简易直流电子负载

简易直流电子负载制作小组：程建刘满文超炜指导老师：张志俊田微

摘要本设计是由运算放大器OP07作为电压放大器，MOS管IRF540作为恒流负载，78XX系列稳压芯片提供电源，；STM32作为主控制器检测电流电压，实现电子负载过压保护并能自动测量负载调整率；12864作为显示器实时显示电子负载电压、电流、电流精度和过压阈值。本系统能保持稳定的电流特性，高精度的电流、电压测量和显示，具有过压保护功能和友好的人机界面。关键词：OP07 IRF540 STM32 12864 一、系统方案电子负载用于测试直流电源、蓄电池等电源的性能，其工作方式有横流、恒压和横阻三种模式，因为本题的要求，故将电子负载作为横流模式，其主电路包括开环电压放大器、横流负载和测量显示。 1.1主电压放大器的选择方案一：OP07 OP07是双电源供电的高精度低噪声运算放大器，当其工作于开环线性放大区时，其正负输入端的电压值及其接近，经实测为0.001V的差值，因而可以提高电流精度，其性价比高。方案二：OPA2227 OPA2227为TI公司的高精度仪放，但在实际测量中，其开环放大区的正负输入端电压差值大，不利于对输出电流精度的控制，其价格相对较贵。综上，选用方案一。 1.2横流负载的选择方案一：IRF540 IRF540为N沟道MOS管，通过控制V DS和V GS的关系使其工作于恒流区，其参数值为V DSS=100V，I D=23A,R DS(ON)≤77mΩ。对于本题电压阈值18±0.2V，最大电流1A来说足够。方案二：IRF630 IRF630同为N沟道MOS管，其参数值为V DSS=200V，I D=9A,R DS(ON)≤400mΩ，对于本题来说也足够，但其能通过的最大开关电流小于IRF540,而导通内阻又远大于IRF540，故其在通过持续电流的最大值比IRF540小，导通损耗比IRF540大，对于散热的要求高。综上，选用方案一。 1.3主控制器的选择方案一：STM32

电子负载仪的设计

电子负载仪的设计来源：电子技术应用2013年第8期作者：谭承君，曾国强，刘玺尧，罗群，龚春慧，吴刚 2013/10/11 11:02:50 关键词： avr电子负载PI闭环调节PWM波控制恒流恒阻恒功率摘要: 以增强AVR RISC结构的ATmega16控制器为核心，设计并制作了直流电子负载仪。系统通过斜波发生器产生的锯齿波和电流采样信号与控制信号的误差信号作比较产生约20 kHz的PWM波控制MOSFET管工作，然后经过误差放大器的PI调节构成闭环负反馈控制环路，实现恒流。恒阻和恒压模式通过软件实时调节流过MOS管电路的电流实现。实测数据显示，系统恒流模式下精度在1%以内，恒阻与恒功率模式下精度在3%以内。关键词: 电子负载；PI闭环调节；PWM波控制；恒流；恒阻；恒功率随着社会发展，电源技术已经发生了巨大变化。对于低压直流电源来讲，如何准确、快速测试其带负载能力是电源界一直研究的问题。传统测试方法一般都采用电阻、滑线变阻器等充当测试负载，但这些负载不能满足对负载多方面的要求[1-2]，如恒定电流的负载[3]、随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载等。本文将电子技术和微控制技术引入负载装置，设计并制作了用于测量低压直流电源带负载能力的装置——电子负载。系统的MOS管工作在开关状态，与参考文献[4]的设计方案刚好相反，系统可以实现恒流、恒阻、恒功率等模式，可接受最大输入电压为100 V，恒流模式下最大恒流值为10 A，精度在1%以内；恒阻模式下最小恒阻值为0.32 Ω，精度在3%以内；恒功率模式下最大可设定功率为100 W，精度在3%以内。目前该电子负载已投入使用，取得了良好效果。 1 系统结构设计系统主要由斜波发生器、PWM波产生驱动电路、能量耗散电路、电流/电压采样电路、误差放大电路、微控制器等组成。其原理框图如图1所示。

简易直流电子负载

2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）简易直流电子负载（C题）设计报告二O一二年八月八日

摘要：本系统设计的直流电子负载，以TI的MSP430F169单片机为主控芯片，包括控制器、矩阵键盘、液晶显示、恒流电路、辅助电源电路、电压电流检测电路。系统以比例—积分调节作为恒流控制核心，电流采样采用TI提供的ADS1115和INA282芯片，辅助电源采用TI提供的TPS54331和LM2576电源芯片。以三极管TIP42C为功率器件，通过控制其基极电流达到控制负载电流的目的。本系统还扩展了简单的恒阻、恒压、动态带载以及描绘U-I特性曲线的功能。本报告着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统各项数据测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好地达到了题目要求的性能指标。关键词：直流电子负载恒流恒阻恒压动态带载 U-I特性曲线

Abstract：The design of the system DC electronic load involves the master chip--TI's MSP430F169 MCU controller, matrix keyboard, LCD, constant current circuit, the auxiliary power supply circuit, voltage and current detection circuit. System to proportional - integral adjustment as a constant current control core, proportional to speed up the adjustment speed, integral system without static error.The current sample provided by TI ADS1115 and INA282 chip. Auxiliary power is provided by TI TPS54331 and the LM2576 power chip. Transistor TIP42C power devices controlled by controlling the base current to achieve the purpose of load current. The system also extends the simple constant resistance, constant voltage and simulate dynamic load. This report focuses on a systems framework, working principle, hardware and software design, and gives the system the data test sheet. The test results show that the system stability, adjust the speed and quickness, a good performance to the subject requirements. Key words：DC Electronic Load constant current constant resistance constant pressure Dynamic load U-I characteristic curve

简易直流电子负载

9.2 简易直流电子负载电子负载仪是电源制作和电池性能测试必不可少的一种仪器。它是由电子器件组成的模拟负载，用来检测各类电源带负荷特性和化学电源输出性能的仪器。在恒电流测试时加以同步计时，就可精确测出电池容量值。 9.2.1 功能要求设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。技术要求：电流设置范围为100mA～1000mA ，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%。当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1%。具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS ），分辨力为1mV。能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在 10V以内。 9.2.2总体方案论证系统的关键在设计恒流源电路和高精度A/D转换电路。 1.恒流源电路方案【方案一】恒流源可以通过一个经典的数控稳压源来实现。在输出回路串联一个电流取样电阻，通过实测电流与给定电流的比较，运用恰当的控制算法，调整输出电压使实测与给定两个电流相等，就可以达到恒流的目的。此种方案最大的问题是：不论是输入电源电压变化，还是负载变化，都要经过一段时间才能使电流稳定。【方案二】最好的方案是一个硬件的闭环稳流电路，稳流的过程几乎不需要时间。图9.2.1就是一个典型电路。根据集成运放虚短的概念可得： I L ≈ V i / R R为电流取样电阻，由于R固定，因此I L完全由V i决定，只要V i不变，则I L不变，这就是恒流原理。对某一特定的V i下的I L，无论是V CC或是R L变化，利用负反馈的自动调节作用，都能维持I L的稳定。

电子负载机的设计论文

第十二届“挑战杯”中国大学生课外学术科技作品竞赛江西赛区参赛作品作品名称：电子负载机的设计参赛姓名：肖新清、侯飞、邓玉龙参赛类别：科技发明制作B类二〇一一年四月

电子负载机的设计目录摘要 (2) 引言 (2) 1 电子负载的原理概述 (3) 1.1 定电流模式（CC mode） (3) 1.2 定电压模式（CV mode） (3) 1.3 定电阻模式（CR mode） (4) 1.4 定功率模式（CP mode） (4) 2 电子负载硬件系统设计 (4) 2.1 电子负载机设计模块方框图 (5) 2.2 单片机的选择及应用 (5) 2.3 D/A转换芯片 (6) 2.3.1 TLC5615的特点 (6) 2.3.2 TLC5615引脚说明 (6) 2.3.3 TLC5615的时序分析 (6) 2.4 A/D转换芯片 (7) 2.4.1 工作原理： (7) 2.4.2 输入的模拟量采样： (8) 2.4.3 数字量的传输： (8) 2.5 液晶显示模块 (9) 2.5.1 SPI接口时序写数据/命令 (10) 2.5.2 Nokia5110的初始化 (10) 2.5.3设置Nokia5110液晶的坐标 (10) 2.5.4 显示英文字符 (11) 2.5.5 显示汉字 (11) 2.6 MOSFET场效管的应用 (11) 2.6.1 MOS型场效应管的特点 (11) 2.6.2 MOS型场效应管的输出特性曲线 (11) 2.6.3 MOS型场效应管的选型 (12) 2.7 按键识别电路 (12) 2.8 集成运算放大器的应用 (13) 3 系统软件设计 (14) 3.1 主程序流程图 (14) 3.2 D/A基准电压输出子程序设计 (14) 3.3 电压电流检测程序设计 (14) 3.4 液晶显示子程序 (14) 3.5 键盘识别处理程序设计 (15) 结论 (16) 参考文献 (17) 附录A：整体电路原理图 (18) 附录B：负载机设计主程序 (18)

直流电子负载报告()

摘要本系统主要以89S52单片机为控制核心。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。工作于恒压模式时，电流随电压变化，并且其比值为一固定不变的常数，且可设定.ADC0832采集数据，在数码管上显示数据，并可手动切换恒流恒压横阻工作模式。。一、系统方案 1、方案比较与选择（1）恒压模式设计方案一：使用开关稳压电源方式。这种方式效率较高，应用也比较普遍。但在实际测试的过程中，发现纹波较大，不易控制。故不采用此方案。方案二：采用晶闸管，通过控制电路改变晶闸管导通角以实现恒压工作方式，性能稳定。但价格较高，不宜使用。方案三：采用LM324组成比较器，三极管上的电压经过R1与R2的分压送入运放正向输入端与给定值比较。（2）恒流模式设计方案一：采用电流互感器对电流回路上器件的磁场进行反馈，构成恒流模块。然而该电路的实现形式比较复杂，考虑到竞赛的时间限制，不采用此方案。方案二：采用恒流二极管构成恒流模块，简单易行。但恒流二极管的恒流特性并不是非常好且电流规格比较少，价格又比较昂贵。故此方案也不可行。方案三：选用运放LM358，将反相端输入端与输出端采用负反馈电路，在反馈电路中加入可调电阻，使得取样电阻上的电流可以微调，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流的精度，又由于运放的同相输入端的信号来自与数模转换模块的运放输出，稳定度很高。所以采用方案三。原理图如图所示，图中输出端取样电阻为0.5欧大功率电阻；（3）恒阻模式设计方案一：可以在恒流电路的基础上通过MCU检测到的输入电压来计算电流，达到恒阻的目的。但这种方法响应较慢，只适用于输入变化较慢，且要求不高的时候，所以不予采用。方案二：搭建硬件电路实现。通过可调电阻分压，并使用运放构成反馈，经过三极管调整电路达到恒阻效果。选用方案二。（4）负载参数调节设计方案一：人工预置。使用电位器设置负载参数。电位器调节较为麻烦，且数值不宜掌控，偏差较大。不予选用。方案二：数字程控设置。运用单片机采集I/U数据，简洁清晰，精度较高。故选用方案二。 2、总体方案描述（1）系统工作流程框图

2018年TI杯模拟电子系统设计邀请赛题C—简易直流电子负载

全国大学生电子设计竞赛 2018年TI杯模拟电子系统设计邀请赛简易直流电子负载（C题） 1．任务设计并制作直流电子负载，其结构如图1所示。被测电源为输出电压可调的直流稳压电源，额定电压不小于30V，额定电流不小于2A。测控电路采用一路+5V电源供电。负载模拟电路工作在恒流模式，可设定直流电子负载电流I I，。图1 直流电子负载结构示意图 2.要求（1） II在100~1000mA范围内可步进调整，步进值为100mA。（10分）（2）使II保持设定值，电流控制精度优于1%。（20分）（3）当UI从15V增加至20V时，要求II的变化率不大于1%。（20分）（4）能够测量并显示II，测量精度优于0.2%+2个字。（20分）（5）能够测量并显示UI，测量精度优于0.2%+2个字。（20分）（6）具有过压保护功能，动作电压UI（th）=（24±0.2）V。（5分）（7）其他。（5分）（8）设计报告（10分）

项目主要内容满分系统方案方案描述，电路图，软件流程图 3 理论分析与计算负载模拟电路参数计算测控电路参数计算 4 测试结果测试结果，测试结果分析 3 总分 10 3．说明（1）要求负载模拟电路功率器件工作在线性状态，II 为连续电流。（2）要求（2）中电流控制的相对误差式中II 为实测电流、II0为设定值。（3）要求（3）中电流变化率Su=(I20-I15)/ I15，式中I15为UI=15V 时的实测电流、I20为UI=20V 的实测电流。（4）装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。（5）制作时应合理设置测试点和接线端子（参考图1），以方便测试。

C题：简易直流电子负载

TI杯大学生电子设计竞赛题目：简易电子直流负载年级：学校：组长：组员：组员： 2012年8月7日

简易直流电子负载摘要：本系统以MSP430单片机系统为平台，设计和制作一台恒流工作模式的简易直流电子负载。采用了具有高共模抑制比电流分流监控器INA282实现对采样电阻两端电压的提取，同时由单片机输出指令电压，通过反馈回路输出电压控制三功率极管的电流，使电路自动调节，进而实现要求的高精度恒流负载制作；采用高精度A/D采样，同时加入过压检测保护，以及休眠模式，最终达到题目的指标要求。关键词：MSP430 电流分流监控器高精度恒流源

一、方案论证与比较根据系统设计要求分析，本系统主要包括电流监控模块，恒流控制反馈环模块，AD 采样及显示模块，方案论证主要围绕恒流源电路模块展开。 1.1 恒流源方案一：通过单片机产生PWM 控制3525产生不同幅度的电压进而控制MOS 管导通与关断，从而产生恒流源。方案二：通过单片机控制三极管的基极电压大小，进而控制其I C ，从而实现恒流源的制作。方案一中，3525可能存在输出偏差，且MOS 管线性区比较窄，使MOS 管无法在题目要求的范围内产生稳定的恒流源，对于三极管来说，其线性区比较宽，可以用单片机控制外加反馈回路，从而产生恒流源，因此选择方案二。 1.2 电流监视模块方案一：采用微功耗仪表放大器INA122,对采样电阻两端电压进行提取，该放大器可通过调节外接电阻控制输出电压增益，增益可由5调节至10k 。方案二：使用高精度电流分流监控器INA282，当两个参考端都接地时，可实现稳定50倍电压增益。方案一中仪表放大器存在共模输入电压必须远小于电源电压的问题，致使输入电压不能过大，不能够满足本题要求，相比于方案一，方案二可输入电源轨电压，且精度更高，因此选用方案二。 1.3 反馈环路方案一：将采样电压及基准电压同时输入运放LM358，通过PI 环反馈回路调节输出电压，从而实现对电流的调节。方案二：通过比较器LM393对单片机输出的基准电压及采样电阻的两端电压图1 方案一框图图2 方案二框图

简易直流电子负载

简易直流电子负载设计报告一，引言在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。这是电阻等负载形式所无法实现的。二，总体方案论证与设计电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。外接12V稳压电路。要求：（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。（2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。（3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。（4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用 A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。原理图如下所示。

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