简易直流电子负载
直流电子负载仪
直流电子负载仪简介直流电子负载仪（DC Electronic Load）是一种用于模拟电子负载的仪器，在电源电路测试、充电器测试、锂电池测试等领域都有广泛的应用。
它可以通过调节负载电流、电压和功率等参数来模拟各种实际负载条件，以验证电源电路的性能。
原理直流电子负载仪的基本原理是利用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）来控制电路的电流、电压和功率等参数。
在负载电路中，电子负载仪相当于一个可编程、可调节的电阻负载，它可以帮助测试人员模拟各种实际负载条件。
特点直流电子负载仪具有以下特点：1.高精度：直流电子负载仪的电流精度一般可以达到0.01%或更高，电压精度可以达到0.1%或更高；2.大功率：直流电子负载仪的功率一般可以达到几千瓦甚至数十千瓦；3.多种负载模式：可以模拟恒流、恒压、恒功率、恒阻等多种负载模式；4.可编程、可调节：可以通过编程方式设置电流、电压、功率等参数，并可以动态调节；5.多种保护功能：具有过温、过流、过压、短路等多种保护功能，确保测试过程的安全和稳定。
应用直流电子负载仪在以下领域有着广泛的应用：1.电源电路测试：通过模拟实际负载条件，测试电源电路的性能，包括输出电压、电流、效率、峰值因数等；2.充电器测试：模拟各种充电条件，测试充电器的性能，包括充电电流、充电时间、电池状态等；3.电池测试：模拟各种放电条件，测试电池的性能，包括剩余容量、内阻、放电时间等；4.LED驱动器测试：测试LED驱动器的性能，包括输出电流、输出电压、效率、调光性能等；5.太阳能电池板测试：测试太阳能电池板的性能，包括输出电压、输出电流、效率等。
市场现状与展望目前，直流电子负载仪已成为电子测试领域中不可或缺的一部分。
尤其是随着新能源汽车、智能家居等产业的发展，对于电源电路测试的需求也越来越高，这为直流电子负载仪的市场提供了巨大的机会。
未来，随着科技的不断进步和市场的扩大，直流电子负载仪将会更加智能化、可靠性更高，同时也将会拥有更加丰富的功能和应用场景。
简易直流电子负载
简易直流电子负载摘要：该设计以msp430 launchpad构成的最小系统为核心，由恒流电子负载模块、电压电流检测模块、人机交互等模块完成了简易直流电子负载系统。
采用高精度电流监控器ina282和16位高精度模数转换芯片ads1115构成电子负载电流、电压实时检测，并将检测到的电流信号与给定值比较调节恒流电子负载模块的pwm信号的占空比以实现恒流，并且将电压、电流检测数据进行处理得到被测稳压源的负载调整率。
测试结果表明该系统结构简单、高效、稳定。
关键词：开关电阻可调恒流负载数字控制中图分类号：tp368.1 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）008-115-031 系统方案1.1 具体指标如表11.2 恒流电子负载电路方案方案一：boost拓扑构成的恒流电子负载。
如图1所示，在特定的输入电压下，通过调节boost电路的pwm信号占空比可以使得输入电流发生改变，通过闭环控制可以达到恒定boost电路输入电流的目的。
这样，boost 电路充当了一个恒流负载。
该方案的优点是恒流负载的输入电流波形较好，对被测稳压源的影响较小；要求的输入电压可以做到很低，从而适应被测电源电压的范围很宽。
但缺点是开关管的电压电流应力较大，控制上不易稳定。
方案二：基于开关电阻的恒流电子负载。
如图2所示，开关s和电阻r构成开关电阻，特定直流电压vi加在开关管电阻上，调节pwm信号占空比可以调节电路的输入电流，通过闭环控制，可以实现输入电流的恒定，输入电流波形如图3。
该方案具有电路结构简单、控制方便、成本低廉、工作可靠等优点。
可以直接发出pwm低电平封锁开关管实现0输入电流的目的。
缺点是输入电压必须不低于某一特定的值才能正常运行和保证控制精度。
由于有先进的单片机、ad芯片、电流检测芯片等，通过电路参数的合理设计，可以将这些问题的影响降到最低。
综上，我们选方案二。
1.3控制方案对于开关电阻的控制可以采用模拟电路进行调制和控制，具有模拟控制的快速性、连续性等优点，但模拟电路的功能较单一，不便于实现课题要求的多功能化。
简易直流电子负载的设计
简易直流电子负载的设计直流电子负载是用来模拟电子设备在不同负载下的工作状态，进行性能评估、设计验证和电源测试等应用。
本篇文章将介绍如何设计一款简易直流电子负载。
1. 功能需求根据负载的应用场景和测试要求，确定需要支持哪些电压和电流范围，以及是否需要具备恒压模式或恒流模式切换等功能。
2. 电路部分直流电子负载的核心电路包括电源电路和负载电路。
电源电路提供给负载电路所需的电压和电流，负载电路则通过调整电阻来模拟负载。
(1) 电源电路电源电路应有较好的稳压和保护功能，以提供可靠的工作环境。
在设计时可以考虑采用集成电路LM317的恒压电源，它拥有很好的输出稳定性，能够稳定地提供实验所需的直流电源。
具体参考图一图一 LM317电源电路(2) 负载电路负载电路是根据不同的测试要求设计的。
通常，它由电阻和开关组成。
通过控制开关状态，可以改变电流流过的电阻值，从而模拟不同的负载情况。
具体参考图二图二负载电路在此电路中，当开关S1和S2同时闭合，负载电路中的电阻为R1+R2，此时电流为I=V/R，R为R1+R2。
当仅闭合S2，电路中的电阻为R1，此时电流为I=V/R1。
3. 控制部分控制部分负责检测电路输入参数，控制负载电路中的开关状态，以实现恒压或恒流模式。
通过引脚连接信号发生器和AD转换器，可以实现对测试信号的自动控制和测量。
4. PCB设计根据电路设计要求，制作 PCB 设计图并下单生产。
需要注意的是，在 PCB的布局设计时，不同信号的逻辑分开布局，尽量避免出现复杂的交叉干扰。
5. 其他需要注意的是，电路部分虽然简单，但是在设计和实现的过程中，需要充分考虑设备的安全性和可靠性，尽量避免出现安全事故。
总之，设计简易直流电子负载需要考虑功能需求、电路部分、控制部分、PCB设计等各个环节。
只有当以上各个方面都考虑周全，才能制作出高质量的直流电子负载，以满足各种测试需求。
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, 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目录1.系统方案设计 (4)1.1系统总体方案设计论证 (5)1.2系统具体设计方案............................................................................................................................................................................................................................ .. (6)1.2.1控制单元模块论证与选择................................................................................................................................................... . (6)1.2.2显示模块论证与选择 (6)1.2.3键盘模块论证与选择 (6)1.2.4 D\A转换模块的论证与选择 (7)2.系统理论分析与计算 (7)2.1电子负载及恒流电路的分析 (7)2.2电压、电流的测量及精度分析 (8)2.3电源负载调整率的测试原理 (8)3.电路与程序设计 (8)3.1电电路设计 (8)3.1.1控制单元模块设计 (8)3.1.2恒流模块设计 (9)3.1.3 键盘模块设计 (10)3.1.4 A/D与D/A转换模块设计 (11)3.1.5 电源模块设计 (12)3.2程序设计 (13)4.系统测试 (13)4.1测试方案及测试条件 (13)4.1.1测试方案 (13)4.1.2测试条件 (14)4.2测试数据 (14)4.3测试结果分析 (15)5.结论 (15)参考文献 (16)1 系统方案设计电子负载系统由软、硬件共同组成。
第七届电工电子创新设计大赛决赛设计报告
（保密区域）第七届电工电子创新设计大赛决赛《简易直流电子负载》测试报告编号:基于MSP430F149单片机的恒流电子负载系统设计摘要: 设计一台恒流(CC)工作模式的简易直流电子负载。
以MSP430F149单片机为核心。
通过AD采集电流检测模块测量到的电流信息, 算法处理后, 利用D/A输出模块控制V/I转换电路从而实现恒流。
并且将电压、电流检测数据进行处理得到被测直流稳压源的负载调整率。
系统在工作中, 无论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。
关键词: 恒流；MSP430F149;V/I转换电路;数字控制Design of A DC Constant Current Electronic Load SystemBased on MSP430F149Abstract:Th.repor.i.base.o.th.desig.o..simpl.D.electroni.loa.o.constan.current .Th.syste.realiz.th.C.workin.mod.b.utilizin.th.MSP430F14.a.th.core,A.samplin.a n.detectiv.modul.t.measur.th.current,D/.outpu.modul.t.contro.th.V/.transfor.ci rcui.afte.bein.processe.b.algorithm.Besides,th.loa.regulatio.ca.b.automaticall .measure.b.processin.th.voltag.an.curren.samplin.data.Whe.th.syste.i.working,n .matte.ho.th.voltag.ove.th.loa.change,th.curren.throug.i.i..constan.value.Key Words:CC;MSP430F149;V/I transform circuit；Digital Control1.概述及方案选择在电路中,负载是用来消耗电源输出能量的装置。
直流“电子负载”设计
直流“电子负载”设计直流电子负载是一种能够模拟真实工作情况并对电流进行调节的设备。
它可以用于测试和验证直流电源、电池、太阳能电池和风能电池等直流电源的性能。
本文将介绍直流电子负载的设计原理、主要特点以及在各个领域的应用。
一、直流电子负载的设计原理直流电子负载的设计原理主要基于非线性电阻网络和控制电路。
通过控制电阻网络的状态，可以实现对电流的调节。
整个直流电子负载主要包括两个部分：控制电路部分和非线性电阻网络部分。
控制电路主要负责接收控制信号，并对非线性电阻网络进行控制。
控制信号可以来自于外部的操作控制台或者计算机控制界面。
在得到控制信号后，控制电路会根据信号的大小和方向调整非线性电阻网络的状态，从而实现对电流的调节。
非线性电阻网络由多个管脚连接起来，形成一个复杂的电阻网络。
通过调整各个管脚之间的电阻状态，可以实现不同的电流调节要求。
非线性电阻网络的设计需要考虑到电流的范围、精度和稳定性等因素，以确保直流电子负载的性能达到设计要求。
二、直流电子负载的主要特点1.高精度控制：直流电子负载能够对电流进行精确控制，可以满足各种电流调节要求，尤其适用于对电源和电池性能的测试和验证。
2.大电流容量：直流电子负载具有较大的电流容量，可以承受较高的电流负载，同时保持稳定的输出。
3.快速响应：直流电子负载能够迅速响应控制信号，并在极短的时间内实现电流的调节，以满足实时的工作需求。
4.多功能应用：直流电子负载可以根据需要进行不同的电流调节模式，如恒流、恒压、恒功率等模式，适用于不同的测试和验证场景。
5.保护功能：直流电子负载具有多种保护功能，如过流保护、过压保护、过功率保护等，可以有效保护被测试设备以及负载本身的安全性。
三、直流电子负载的应用领域1.电源测试：直流电子负载可以模拟负载情况，测试电源的性能指标，如输出电流、输出电压、稳定性等。
2.电池测试：直流电子负载可以模拟不同工作条件下对电池进行测试，如充放电测试、容量测试、循环寿命测试等。
简易直流电子负载的设计
１前 言
３硬件 电路设计
３ ． １单 片机控 制 电路 在 电路 中 ， 负 载 是 用 来 消 耗 电源 输 出能 量 的 装 置 。 直 流 电 子负 载由于采用了功率半导体器件替代纯 阻元件作为 电能消耗的载体， 控 制 电路采 用Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ５ ０ 高性 能单 片机芯片（ 如 图２ ） ， Ｃ８ ０ ５ １ 可实 现负载 的智能调节与控 制 ， 并能达到较高 的调节精度和稳定 Ｆ ３ ５ ０ 是 一 款 集 成 了 单片 模 数 混合 信 号 的微 控 制 器 。 内部 有一 个 ２ ４ 位 性， 直 流 电子 负 载 不 仅 可 以模 拟 实 际 的负 载情 况 ， 还 可 以编 程 模 拟 ８ 通 道 ＡＤ Ｃ电路 及 ８ 位 双 通 道 ＤＡＣ电路 ， 可 用 于 模 拟 电压 的高 分 辨 些特殊的负载实现指定的波形曲线， 用以测试稳压 电源设备 的瞬 态特性 ， 这是纯 电阻式负载所无法实现的 ， 近年来 已广泛应用于 电 源类产 品和功率 电子元器件 的性 能测试、 老化等实验环节 。
设 计 开 发
简易直流电子负载的设计
汪 艳 叶 九 星 朱 彬 彬 楼 然 苗
（ 浙 江海 洋 学 院 浙 江舟 山 ３ １ ６ ０ ２ ２ ）
摘要 ： 直流电子 负载 是一种通过 电子 电路 实现 欧姆定律 的受控有 源电 阻电路 ， 主要 用于直流稳压 源的智能化检 测。 直流 电子 负载通过控制 内 部 功 率器件 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 或 晶体 管的导通 量， 使 功率 管消耗 功率， 可 以模 拟各 种不 同的 负载状 况， 一般 具有 定 电流 、 定 电压 、 定 电阻、 定功 率 、 短路 及动 态 负载 等 多种模 式。 简 易直流 电子 负载 系统设计 ￣Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ３ ５ ０ 单 片机 为控制核 心， 使 用芯 片内置的２ ４ 位Ａ Ｄ转换 电路 实现模拟 电压和 电流信号 的数字化测量 、 控 制 与显 示， 外 围 电路 主要 包括恒 流 电路 、 电压 电流取 样 电路 、 Ｌ Ｃ Ｄ显 示 电路 等 。 主要 性 能有： 能设定 恒流 电流值， 显示被 测 电源的输 出电压值 、 电流 值 以及 电源的 负载调 整率等 。 其恒流 电子 负载的 电流设置 范围为１ ０ ０ ｍ Ａ～１ ０ ０ ０ ｍ Ａ， 分辨率 为１ ０ ｍ Ａ。 在 电子 负载 两端电压 变化 １ ０ Ｖ时， 输 出恒 流变化的
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 / RR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。
直流电子负载器的基本原理
直流电子负载器的基本原理直流电子负载器（DC Electronic Load）是一种能够模拟真实负载电流特性并对电子设备进行负载测试的仪器。
其主要原理是通过模拟负载电流和电压来对被测试设备进行负载测试，并能够实时测量参数和反馈给被测试设备。
1.恒流源：直流电子负载器的主要功能之一是模拟不同负载条件下的恒流特性。
恒流源通常由高精度的运放和电阻组成。
在测试中，恒流源通过调节电阻值以控制负载电流的大小。
具体来说，运放根据输入的电压信号调整输出电流，而反馈电路则测量输出电流并将其与设定的目标电流进行比较，从而实现闭环控制。
通过这种方式，负载器可以在不同负载电流下模拟真实工作条件。
2.电压源：直流电子负载器的另一个重要功能是模拟负载电压。
电压源通常由运放和电阻组成。
当被测试的设备需要反馈电压信号时，电压源会提供一个与设备需求相匹配的电压值。
恒流源和电压源可以独立或同时操作，以模拟不同的工作条件。
3.测量电路：直流电子负载器配备了高精度的测量电路，用于测量被测试设备的电流、电压、功率等参数。
一般来说，测量电路包括模拟前端和数字信号处理部分。
模拟前端负责将被测试设备的电流和电压信号转换为数字信号，并进行放大和滤波。
数字信号处理部分负责采集和处理模拟前端输出的数字信号，通过数学算法计算电流、电压、功率等参数，并将其显示在负载器的屏幕上。
4.控制电路：直流电子负载器还配备了一套控制电路，用于设定负载条件、实时监测和调整负载参数。
这个控制电路通常由微处理器、控制芯片和外部接口等组成。
通过控制电路，用户可以设定负载器的工作模式、目标电流和目标电压，并可以实时监测被测试设备的电流、电压和功率。
负载器还可以根据设定的负载条件和安全措施进行自动保护，以避免设备被过载或过热。
综上所述，直流电子负载器模拟恒流源和电压源的特性，通过测量和控制电路来实现对被测试设备的负载测试。
其主要原理是通过恒流源和电压源模拟真实负载条件，并通过测量电路测量被测试设备的电流、电压和功率等参数。
简易直流电子负载
放大 １ ５ 倍 得到 Ｖ ｂ ，Ｖ ｂ 经 比较器 与 Ｖ Ｒ Ｅ Ｆ进
１系统总体 方案
通过键盘 输入 设定值 并送入 单片机 中，单 片机 内信号 经 Ｄ ／ Ａ转换 后输 出一个 基准 电压 并送往 Ｐ Ｉ 调节器 ， 与实 际工作 电压进行 比较 ，
［ １ 】彭容修等，数 字电子技 术基础
．（ 第二
系 统主 要 由五部 分 组成 ：单片 机、按 键 部分 、显示部 分、ＤＡ转换 、电压 电流检 测。 系 统 采 用 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９单 片 机 ，４ ４按 键 ，
Ｌ Ｃ Ｄ１ ２ ８ ６ ４显 示 屏 ，Ｔ Ｌ Ｖ５ ６ １ ６ Ｄ ／ Ａ转换器。
设定 电压放大倍数为 １ ５ 倍， 分析 电路 图３ 可得
Ｖａ＝ Ｉ×Ｒ１＝ ０ ． ２Ｉ Ｖｂ＝ ｌ ５Ｖａ＝ ３ １
根据虚短得 ＶＲ Ｅ Ｆ＝Ｖｂ＝３ １
Ｄ ／ Ａ 转 换
Ｈ 较
Ｍ 。 ｓ 管
— — —
采 用 的 ＤＡ精 度 为 １ ２位 ，故 分 辨 率 为
３ ． ３ ／ ４ ０ ９ ６＝ Ｏ ． ８ ｍＶ ＜ ｌ ｍＶ 。
－ Ｏ ． ２ Ｖ， 故 本 系 统 将 阈 值 设 为 ２ ０ Ｖ。 由 于 通过产生 的偏差类 来控制 ＭＯＳ管 的导通量 的 ４ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ１ ４ ９单片机 内部 的 ＡＤ最大只 能采到 变化 （ 即通 过调节 ＭＯ Ｓ管的 电阻，从而使 回 ＭＳ ３ ． ３ Ｖ， 所 以所用运 放增 益为 ３ ． ３ Ｗ２ ０ Ｖ＝０ ． １ ６ ５ 。 路 中的 电流保持为恒定值 ）。总方案设计 图如 图１ 所示 。
论述简易直流电子负载
论述简易直流电子负载1 系统方案1.1 具体指标如表11.2 恒流电子负载电路方案方案一：BOOST拓扑构成的恒流电子负载。
如图1所示，在特定的输入电压下，通过调节BOOST电路的PWM信号占空比可以使得输入电流发生改变，通过闭环控制可以达到恒定BOOST电路输入电流的目的。
这样，BOOST 电路充当了一个恒流负载。
该方案的优点是恒流负载的输入电流波形较好，对被测稳压源的影响较小；要求的输入电压可以做到很低，从而适应被测电源电压的范围很宽。
但缺点是开关管的电压电流应力较大，控制上不易稳定。
方案二：基于开关电阻的恒流电子负载。
如图2所示，开关S和电阻R构成开关电阻，特定直流电压Vi加在开关管电阻上，调节PWM信号占空比可以调节电路的输入电流，通过闭环控制，可以实现输入电流的恒定，输入电流波形如图3。
该方案具有电路结构简单、控制方便、成本低廉、工作可靠等优点。
可以直接发出PWM低电平封锁开关管实现0输入电流的目的。
缺点是输入电压必须不低于某一特定的值才能正常运行和保证控制精度。
由于有先进的单片机、AD 芯片、电流检测芯片等，通过电路参数的合理设计，可以将这些问题的影响降到最低。
综上，我们选方案二。
1.3控制方案对于开关电阻的控制可以采用模拟电路进行调制和控制，具有模拟控制的快速性、连续性等优点，但模拟电路的功能较单一，不便于实现课题要求的多功能化。
所以，为实现不同的恒流目标值的设定、稳压源的负载调整率的自动测试、系统保护等功能，控制上采用单片机为核心的数字控制如图4所示。
通过检测恒流电子负载输入电流Ii，并将其与给定值进行比较，经数字PI调节后输出相应占空比的PWM信号驱动开关管，从而实现闭环控制达到题目的要求。
1.4 检测方案1.4.1 电流检测方案方案一：采用电流霍尔传感器。
应用霍尔效应闭环原理的电流传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流。
但霍尔测量精度不能满足本设计精度的要求，且价格昂贵。
可编程直流电子负载3710A
可编程直流电子负载3710A简介可编程直流电子负载3710A是一种高质量的，可编程的，大功率的，高精度的负载系统。
它具有精密的调节能力和一系列先进的保护功能，以满足各种负载需求。
其强大的功能和灵活性使得它在电子制造，检测，调试，维修等领域得到广泛应用。
特性1.大功率密度：系列负载可以在高功率下工作，同时保持稳定性和精度。
2.非常精准：高精度的负载和测量系统可提供高精度的负载和测量功能。
它们可以提供最高0.05％的精度和最高0.1％的分辨率。
此外，在高电流和负载下，它们还提供更高的精度。
3.超高的动态响应：可编程负载的响应时间可以达到µS级别，可以支持高速数据采集和测试。
4.超大的增益范围：可编程负载可以具有10V / A的增益，可以满足低电流和高电流应用。
5.高速扫描：可编程负载可以通过其USB和RS232接口快速进行扫描和测试，支持大量的用户自定义测试程序。
6.完整的保护：可编程负载还配备了一系列完整的保护功能，包括短路，过流，过电压，过热等保护功能，可为用户提供更安全的测试环境。
应用可编程直流电子负载3710A主要应用于以下领域：1.电子生产和制造：可编程负载可以有效于测试各种电子设备的功率和性能，以确保它们符合最新的规定和标准。
2.工业制造：可编程负载可以用来测试各种电驱动产品的功率和性能，包括电机，风扇和压缩机等。
3.军事和航空航天：可编程负载可以用于测试各种电子和电气设备，以确保它们符合最新的军事和民航标准。
4.科学研究：可编程负载可以用于各种实验室测试和研究，包括半导体器件，电子元件和光电器件等。
总结可编程直流电子负载3710A是一种非常有用的测试和测量系统。
它具有精密的调节能力和一系列先进的保护功能，以满足各种负载需求。
其强大的功能和灵活性使得它在电子制造，检测，调试，维修等领域得到广泛应用。
如果你需要一个高质量，可编程的，大功率的，高精度的负载系统，那么可编程直流电子负载3710A将是你最好的选择之一。
简易直流电子负载
..(简易直流电子负载)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：XX年全国大学生电子设计竞赛简易直流电子负载（C题）【XX组】XX年X月X日摘要简易直流电子负载主要由恒流电路、电压电流控制电路、输出过压保护电路、电源电路和单片机控制与显示系统五部分组成。
直流电子负载是以MOS管电压转换电流原理为核心，以硬件反馈实现恒流为基础，以单片机控制为中心的高精度作品。
恒流部分的控制端采用运算放大器LM324接成闭环反馈控制形式，并用大功率MOS管作为恒流电路调整管，用水泥电阻做采样电阻，具有良好的调控线性和稳定性。
稳压电源部分设置由多个单电源为各部分电路供电。
显示部分采用液晶显示器，能够直观、方便地显示设定电流和实测电流数据。
系统达到了恒流稳定性高的效果，实时显示电压电流，输出电流为100mA~1000mA，步进为10mA。
直流负载热稳定性高，工作过程中基本不会因发热而产生偏差，且可以持续很长时间，具有过压保护功能，成本低廉，可靠性高。
关键字：电子负载；恒流电路；电压电流检测电路；过压保护电路。
目录1设计方案的论证与选择 (3)1.1系统整体方案 (3)1.2 各部分方案的论证及选择 (4)2电路原理分析与计算 (5)2.1恒流电路部分 (5)2.2控制电路部分 (6)2.3电源电路部分 ............................................................................ 错误!未定义书签。
2.4过压保护部分 (9)2.5键盘与显示部分电路 (10)4测试方法与测试结果 (10)4.1测试方法 (11)4.2测试条件及仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (12)4.3.1测试结果 (12)4.3.2测试分析 (13)5设计总结 (14)参考文献 (14)附录1整体电路图 (14)附录2源程序 (15)附录3测试数据 (15)附录4 元件清单 (16)简易直流电子负载（C题）【XX组】1设计方案的论证与选择1.1系统整体方案本系统主要由单片机控制模块、电源模块、键盘与显示模块、恒流模块以及过压保护模块组成，以恒流电路为核心，用键盘对单片机进行控制，再通过单片机内部D/A 输出控制MOS管等电路产生恒定电流，当直流稳压电源在一定范围内变化时，流过本直流电子负载的电流保持恒定。
直流“电子负载”设计
课程设计任务书设计九：直流“电子负载”设计，要求其满足：（1）负载工作模式可切换：恒压（CV）、恒流（CC）；(2) 电压设置范围：1~20V;(3) 电流设置范围：100mA~3A。
指导教师(签名)——————年月日电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量(量占空比大小),靠功率管的耗散功率消耗电能的设备,它能够准确检测出负载电压,精确调整负载电流,同时可以实现模拟负载短路,根据其在电路中表现的特性可分为感性负载、容性负载、阻性负载和混合性负载。
一般开关电源的调试检测是不可缺少的。
电子负载的基本工作模式(CC/CV)是电子负载在电源产品的设计生产中扮演着很重要的角色，然而直到现在它似乎仍然披着神秘的面纱。
电子负载可以模拟真实环境中的负载（用电器）。
它有恒流、恒阻、恒压和恒功率功能，以及短路，过流，动态等等，应该说所有的电源厂家都会有用，而且也必须有。
电子负载分为直流电子负载和交流电子负载，由于电子负载的应用面问题，本文主要介绍直流电子负载。
电子负载一般分为单体电子负载和多体电子负载，此划分针对用户需求，待测物单一或需多个同时测试而定。
电子负载应该有完善的保护功能。
保护功能分为对内（电子负载）保护功能和对外（被测设备）保护功能。
对内保护有：过压保护，过流保护，过功率保护，电压反向和过温保护。
对外保护有：过流保护，过功率保护，吃载电压荷低电压保护。
选择电子负载应该选择是拥有真保护国内的电子负载。
如果功能是由硬件实现的，保护速度会很快。
如果是由软件实现，速度有滞后性，并且模组死机的话将会发生危险。
由于电子负载的特殊性能（提供强大的测试环境，以满足不同的外界需求），故在电子仪器仪表中占有很大的一片市场（主要适用于各种电源、电池、适配器及需要电子负载测试场合），摘要 (4)第一章电子课程设计题目及要求1.题目 (4)2.任务 (4)3. 要求 (4)第二章电子负载基本原理1. 恒压模式电路 (5)2. 恒流模式电路 (6)第三章部分元件介绍1. 三极管的介绍 (8)2. MOS管的介绍 (9)3. 集成运算放大器的工作原理 (10)第四章电路设计与仿真结果1. 恒压模式电路图 (13)1.1 恒压模式最小输出电压1.283V时的仿真结果 (13)1.2 恒压模式最大输出电压22.234V时的仿真结果 (14)2. 恒流模式电路图 (15)2.1 恒流模式最小输出电流235.306mA时的仿真结果 (15)2.2 恒流模式最大输出电流3.429A时的仿真结果 (16)第五章所用元件1. 元件列表 (17)第六章课程小结1 课程小结 (17)2 致谢 (18)3 参考文献 (19)摘要随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，为电源检测技术带来了革命性的变化。
简易直流电子负载的设计与实现
电子产品世界简易直流电子负载的设计与实现*Design and implementation of simple dc electronic load卢翠珍，陆大同 （百色学院，广西 百色 533000）摘 要：随着电力电子技术的飞速发展，传统负载测试电源性能的方法在高科技产品的生产中逐渐暴露出许多的不足之处。
为了解决采用传统负载测试方法存在功耗较大、效率与调节精度低、体积大等问题，设计并制作一款适合随频率、时间变化而发生改变的被测电源的简洁、实用、方便的直流电子负载。
系统主要由STC12C5A60S2单片机主控、增强型N沟道场效应管IRF3205功率管、矩阵按键、D/A和A/D电路等部分组成。
实现了在一定电压与电流范围内恒压恒流任意可调，并通过LCD12864液晶显示屏显示被测电源的电压值、电流值及相应的设定值，具有输入被测电源电压过压保护和自动测量直流稳压电源负载调整率的功能。
该电子负载可满足高等院校电工电子实验室或学生创新实验的需求，具有一定应用前景。
关键词：STC12C5A60S2单片机；恒流恒压；IRF3205；负载调整率*项目基金：2018—2020年广西本科高校特色专业及实验实训教学基地（中心）建设项目：百色学院“电子信息工程”特色专业（批准文号：桂教高教〔2018〕52号；编号：119）；2019年信息工程学院工程硕士专业学位授权点（电子信息）项目资助0 引言在智能化电子产品给人们的工作生活带来极大便利的当今社会，其内部电源性能的好坏和稳定性将对人们高品质生活产生直接的影响[1]。
对于低压直流电源的小型产品来讲，如何精确、快速测试其负载能力是电子行业钻研的问题[2]。
传统测试方式是采用大功率电阻、滑线变阻器等充当测试负载。
而传统负载体积大，在长期大电流测试情况下容易发热而造成老化或烧损，致使测试效率和精度降低，无法满足小型化电子产品对恒压、恒流负载的要求[3]。
基于上述传统测试方法存在的不足，同时为了适合随频率、时间变化而发生改变的被测电源，设计并制作一款简洁、实用、方便的直流电子负载。
直流电子负载
安徽工程大学课程设计第一章绪论在电子技术应用领域,经常要对开关电源、线性电源、UPS电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试，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。
传统的测试方法中一般都采用电阻、滑线变阻器、电阻箱等充当测试负载，但这些负载不能满足我们对负载多方面的要求，如：恒定电流的负载；带输出接口的负载；随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载；多输出端口的负载等。
现在有一种新型多功能的电子负载，可据实际应用中对负载特性的要求进行设置，满足了我们对负载的各种要求，解决了开发研制测试中的困难。
电子负载即电子负荷。
凡是能够消耗能量的器件，可以广泛地称为负载。
电子负载能消耗电能，使之转化成热能或其它形式的能量。
静态的电子负载可以是电阻性（如功率电阻、滑线变阻器等）、电感性、电容性。
但实际应用中，负载形式就较为复杂，如动态负载，消耗功率是时间函数，或电流、电压是动态的，也可能是恒定电流、恒定电阻、恒定电压，不同峰值系数（交流情况下），不同功率因数或瞬时短路等。
电子负载就是在实际应用中负载比较复杂的情况下而设计生产的测试设备。
它能替代传统的负载，如电阻箱、滑线变阻器、电阻线、电感、电容等。
尤其对吸收恒定电流或以恒定电压吸收电流，或电压电流都要在设定范围突变等传统方法不能解决的领域里，更能显示出优越性能。
直流电子负载可以具备恒定电流、恒定电阻、恒定电压、动态负载及短路负载等工作方式。
本课题主要讨论恒压和恒流两种模式。
第二章总体设计方案需要设计一个直流负载，可以实现恒压和恒流两种模式，并可以切换，且电压值和电流值都可以设定在一定范围内。
本实验采用的是手动切换两种模式的方式。
恒压、恒流两种模式都是采用运算放大器和反馈网络所组成的电路而实现的，其中，电路中的反馈网络是以场效应管为核心而构成的可调式放大电路，并增加了软启动电路和电压补偿电路进行补充。
可调式放大电路就是指放大电路根据输出要求的需要改变经过反馈电路的反馈信号，以达到输出需求。
直流电子负载原理
直流电子负载原理直流电子负载是指电子负载的一种形式，用于模拟实际负载环境，验证电源设备的性能和稳定性。
直流电子负载采用电子元器件和电路技术模拟实际负载，实现负载电流、电压、功率及其波形的可变调节。
其工作原理主要涉及反馈控制技术和功率电子器件。
直流电子负载的基本结构包括一台主机和一个控制终端。
主机负责接收来自外部的输入电源信号，经过调节并输出给被测试设备。
控制终端则是通过人机交互界面进行参数设定和监控实时负载情况。
直流电子负载的关键原理是反馈控制技术。
在实际应用中，被测试设备通常需要以特定的电流或电压进行供电，而直流电子负载可以模拟不同的负载情况，并通过反馈控制实现与被测试设备之间的电流或电压匹配。
此外，负载主要分为恒流负载和恒压负载两种，其工作原理也不尽相同。
对于恒流负载，主要原理是通过闭环反馈控制电流的大小和稳定性。
当外部电源施加在负载上时，负载中的电流会随着电源电压的变化而变化。
恒流负载需要通过检测电流变化并相应调节电压来维持所设定的恒定电流。
在负载主机中，有一个电流检测电路来感知负载的电流状态，并将实际电流的大小传递给反馈控制系统。
反馈控制系统会根据负载与被测设备之间的电流差异来调节输出电压，使负载电流达到预设值，并保持恒定。
这样就实现了恒流负载的原理。
对于恒压负载，主要原理是通过闭环反馈控制电压的大小和稳定性。
当外部电源施加在负载上时，负载中的电流会根据电压差异而变化。
恒压负载需要通过检测电压变化并相应调节电流来维持所设定的恒定电压。
在负载主机中，有一个电压检测电路来感知负载的电压状态，并将实际电压的大小传递给反馈控制系统。
反馈控制系统会根据负载与被测设备之间的电压差异来调节输出电流，使负载电流达到预设值，并保持恒定。
这样就实现了恒压负载的原理。
除了反馈控制技术，直流电子负载还使用了功率电子器件。
功率电子器件的主要功能是在电子负载的主机中调节和控制负载电流和电压。
其中常见的功率电子器件有高功率二极管、可变电阻和MOS管等。
WRx系列 直流电子负载
第 14 页麦格纳电子设备公司作为六个可用控制模式之一，可变电阻模式绕过线性单元，为实现真正的阶梯负载响应，可对麦格纳负载开关电阻矩阵提供直接实时控制。
共有31种电阻器状态可用。
每种电阻器状态均有关联功率极限，且低于并不得超过麦格纳负载的满量程额定功率。
启用直流输入时，电阻器状态间可实时切换，达到其最大额定功率。
只要未超过任一电阻器状态的功率限值，均可实现满量度额定输出电压或满量度额定输出电流。
31种可变电阻的电阻值因型号而有所不同。
对某一特定型号的可变电阻状态，其电阻值计算方式如下：（电阻器参考值）x （电阻器乘数）各型号的电阻器参数，请参考使用说明书。
WRx 系列直流电子负载 • 水冷、主动电阻技术概况麦格纳电子设备公司的主动电阻技术已获专利（美国专利编码9,429,629），WRx系列使用此技术并结合公司内部制造的微通道水冷散热器，可在排热控制必要时，解决大功率直流应用问题。
与风冷替代产品相比，WRx系列极大提高了功率密度。
集成螺线管可控制水流防止凝结。
只要水的进入温度达25℃，使用常规水即可实现满功率。
麦格纳电子设备公司的主动电阻技术使用是电子负载的全新的方式。
通过使用开关式的由电阻和MOSFET网络，并结合麦格纳电子设备公司的新MagnaLINK™分布DSP架构，WRx系列具有和传统电子负载一致的特性和功能，价格却只占其一小部分。
除16位精密电压、电流、电阻、功率和分路调节器控制模式外，WRx系列还提供可变电阻控制模式，直接控制产品的内部电阻网络。
技术ILR 1R2WRx系列凭借主动电阻技术，提供与传统电子负载一致的性 能，价格却只占其一小部分，同时 具有即时切换被动电阻器的能力。
使用麦格纳电子设备公司的主动电阻技术，开关电阻器与MOSFET 管串联。
高性能的DSP可和谐地同时控制各耗散单元。
假定通过分流电阻器的功率忽略不计，耗散于负载电阻器R1的功率是IL x VR1，耗散于MOSFET Q1的功率是IL x VQ1。
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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一、系统方案1.1赛题分析题目要求实现一个恒定电流工作模式的直流电子负载，并且电流值能够任意设定，同时还要求实时检测电压值和电流值，并且达到一定的精度，系统还要求能够实现检测直流稳压电源的负载调整率。
设计中利用PI调节使得负载电流恒定，利用MSP430F169控制器实现电流设定和功能切换，以TIP42C三极管为功率器件，通过控制其基极电流来控制负载电流。
电压采样采用简易的电阻分压电路，电流采样采用TI提供的高精度、宽共模范围的电流采样芯片INA282，通过单片机检测空载和满载时的两个电压值可以顺利计算出直流稳压电源的负载调整率。
1.2核心技术系统以PNP型三极管TIP42C为功率器件，用来消耗直流稳压电源提供的功率；以比例—积分调节来调节电路电流，一是使得电路电流恒定、二是使得电路电流跟随给定的变化；以MSP430F169为主控器，来实现电压电流采样、电流值设定以及工作模式选择。
1.3系统结构与功能图1 系统结构示意图系统以TIP42C为功率器件，以PI调节为恒流控制核心，以MSP430F169为主控制器，可以实现键盘设定、液晶显示、DA给定以及电压电流的采样。
1.3.1恒流模式当设定一个电流值之后，单片机通过内部计算给出相应的DA值，此时PI 开始起调节作用，最后实现给定端与输入端达到一定，从而实现输出电流跟随给定的变化。
（Rw为0欧姆）1.3.2恒阻模式在恒流模式基础之上进行简单的扩展之后，可以实现恒阻模式。
当设定负载等效的电阻值之后，单片机根据检测到的输入端电压计算出应该给定的电流值，从而实现恒阻模式。
（Rw为0欧姆）1.3.3恒压模式恒压模式采用比较法，当设定电压值之后，单片机比较设定值与检测值的大小，当实际值比设定值小时，通过减小DA值来减小电路电流，从而减小电阻Rw 上的压降来增加电子负载上的电压，从而实现恒压控制。
（Rw不为0）1.3.4动态带载系统可以简单地模拟一个动态负载，实现负载电流按照梯形图样变化，动态负载的相关参数可以简单设置，同时单片机还可以通过电流采样芯片将电流波形在12864液晶上画出来。
1.3.5 U-I特性曲线描绘在测量负载调整率时，系统还可以显示稳压电源输出电压与输出电流的关系。
当电流在0到1A变化时，DA每改变一次，测量一次稳压电源输出电压，并将此曲线在12864液晶上实时描绘出来。
1.4实现方法与方案选择1.4.1主控制器方案一：使用89C51单片机，由于51单片机编程较简单，通俗易懂，但是要想达到本题要求需要外加DA芯片。
方案二：使用MSP430F169单片机， MSP430 单片机是 16 位的单片机，采用了精简指令集（ RISC ）结构，只有简洁的 27 条指令，功能强，运行的速度快。
同时自带DA，因此可以简化外围电路。
同时430功耗低，符合时代要求。
综合可虑我们选择方案二。
1.4.2 AD采样电路方案一：采样MSP430F169单片机自带的12位AD采样功能，根据计算难以达到题目要求的精度。
方案二：采用TI公司提供的16位高精度AD采样芯片ADS1115，此芯片的精度明显高于单片机自带的AD采样功能。
两者相比方案二能够更好地满足题目的要求。
1.4.3恒流主电路利用TIP42C三极管作为电路的功率器件，电路的功率基本上耗散在功率器件上，恒流理论上可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。
方案一：软件实现恒流，单片机实时监测主回路电流，然后与基准值比较，根据比较结果改变DA的给定值。
软件实现较灵活，调节时间较长，精度高。
方案二：硬件实现恒流，通过经典的比例—积分调节来实现恒流控制，这样在软件方面可以简化很多，同时PI调节能够迅速调节主回路电流，使得主回路电流跟随给定变化。
方案三：软件与硬件共同实现恒流。
PI调节实现电流快速跟定，软件实现微调，使精度更高。
综合考虑响应速度和精度，选择方案三。
1.4.4负载电流采样方案一：采用康铜丝采样电流，普通运放构成差分放大电路，将康铜丝上的压降进行一定的比例放大送进AD，此方案简单，但康铜丝具有一定的温漂，普通运放的精度较低。
方案二：采用0.01欧姆的精密电流采样电阻，精密电流采样电阻的精度可以达到1%。
采用TI公司提供的电流监视芯片INA282，此芯片的共模抑制比为140dB，±1.4%的精度误差。
为了更好地达到题目要求的精度，我们选择方案二。
二、分析计算2.1 AD的计算AD采用数字滤波的方法，一方面是多次测量求平均，减小随机误差，另一方面，对数据进行排序后去除最大值与最小值，减小毛刺对测量的影响，两种方法共同作用，使AD测量出的数据更加稳定与准确。
2.2 DA的计算本题要求DA数据与电流大小实现一一对应的关系，及输入一个电流值即可映射出对应的DA数据。
由于误差的存在，DA数据与电流值难以实现完全线性关系，所以程序中采用分段线性拟合的方法，对不同值段的电流分别拟合其映射关系，使DA数据与电流对应的更加准确。
对于运用此种方法之后还存在的小误差，我们在程序里加了一个微调，可以实现电流精确设定。
三、电路设计3.1电路机理3.1.1主电路原理图TIP42C为功率器件，INA282进行电流监视，运放实现电压放大和PI调节，压为15±0.03V3.2.4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%，分辨力为0.1mV。
3.2.5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±0.2%，分辨力为0.1mA。
3.2.6具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.01%～80%，测量精度为±1%。
3.2.7能简单地工作于恒阻模式、恒压、动态带载模式以及简单地描绘U-I 特性曲线。
四、程序设计4.1软件功能结构图5 总体框架图4.2主要模块实现流程图6 电流设定图7 电流测量图8 负载调整率测量图9 电流测量微调图10 恒阻模块图11 恒压模块图12 模拟动态负载模块五、测试方案5.1电流电压校准方法5.1.1电压校准方法我们通过改变电源箱的输入电压，测量多组数据来进行电压采样校准，为了使测量能够达到一定的精度，我们使用六位半的数字万用表，将电表实测电压值与AD采样寄存器里面的数字量进行线性拟合，得到一条直线，根据这条直线在单片机里进行一定的运算，从而将实际电压值在电表里显示出来。
5.1.2电流校准方法系统要校准两组电流值，设定电流和实测电流，实际电流与实测电流。
校准实际电流与实测电流，我们运用了与电压校准一样的方法。
在校准设定电流与实测电流时，我们将DA给定的数字量与实测电流数据一一记录下来，分析数据之后，发现线性度不是很好，为了达到题目要求达到的精度，我们采取了分段线性化，将整体数据分成十段。
为了使精度更高，我们在程序里面进行了一个小的补偿，这样设定电流值和实测电流值之间的误差可以小到0.2mA。
5.2测试仪器直流稳压电源YB1731C5A示波器TDS210六位半数字万用表TH1961四位半数字万用表VC9806+三位半数字万用表VC890D六、测试结果6.1数据测量与分析6.1.1结果表明在100mA到1000mA之内可以实现电流任意设定，分辨力为1mA，精度小于±1%。