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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