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
简易直流电子负载简介直流电子负载是一种可在实验室或工业环境中模拟负载条件以测试电源或电池性能的设备。
它通常用于测试电源效率、电池容量、保护功能等方面。
本文将介绍一款简易直流电子负载的设计和制作过程。
设计原理核心部件简易直流电子负载的核心部件是负载电阻和功率调节装置。
负载电阻通常由多个细丝电阻组成，通过调整细丝电阻的接入数量实现不同负载阻值的模拟。
功率调节装置则用于调节负载的电流和功率输出。
控制回路简易直流电子负载的控制回路由微控制器（MCU）和电流采样模块组成。
MCU 负责接收输入的控制信号，并通过与电流采样模块的交互来实现对负载电流的精确控制和测量。
显示与操作为了方便用户操作和监测电流输出，设计中还包括了显示屏和操作按钮。
通过显示屏可以实时显示负载电流、功率和设定参数等信息。
操作按钮则用于调整负载的工作模式和参数。
制作过程材料准备准备以下材料以制作简易直流电子负载：1.电阻：选用合适的多个细丝电阻，以满足不同的负载阻值需求；2.散热器：用于散热以保证负载的稳定工作；3.微控制器板：选用具备足够的IO口和ADC输入引脚的开发板；4.显示屏和操作按钮：选用合适的尺寸和接口的显示屏，以及用于操作调整参数的按钮。
电路连接按照设计电路图将电阻、散热器、微控制器板、显示屏和操作按钮等元件连接起来。
确保连接正确可靠，并注意保护电路免受短路和过流等问题。
程序开发根据控制要求，编写程序代码并烧录到微控制器板中。
程序应该实现以下功能：1.接收并解析用户的控制信号；2.根据控制信号调整负载电流和功率输出；3.实时采集并显示负载的电流、功率和设定参数。
散热设计在负载电阻和功率调节装置周围安装散热器，并确保散热器与电路紧密接触，以提高散热效果。
此外，还可以在散热器上添加风扇以增强散热效果。
完成调试完成以上步骤后，对整个系统进行调试和测试。
确保负载能够按照设定的电流和功率输出稳定工作，并能够准确采集和显示相关参数。
使用和注意事项使用简易直流电子负载时，应注意以下事项：1.确保输入电源符合设备要求，避免过压或过流对设备造成损坏；2.在使用高功率输出时，注意散热情况，避免设备过热；3.操作合理，并遵循设备的使用说明，以免发生意外和设备损坏。
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。
直流电子负载
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，它能够正确检测出负载电压，精确调整负载电流。
一般开关电源电源的调试检测是不可缺少的。
这里选择了一种低成本的功率MOS 场效应管——IRF540。
IRF540是一种N 沟道增强型功率MOS 场效应管，可耐压 100V ，最大工作电流30A 。
左图是N 沟道增强型功率MOS 场效应管的表示符号。
工作时，在栅极G 和源极S 之间加上正电压 Vgs ，源极电流Id 将随着门源电压 Vgs 的变化而变化。
右上图为IRF540 的转移特性曲线，由IRF540的转移特性曲线可知，IRF540 是电压控制电流型器件，当栅源电压 Vgs 达到 3～4V 时，Vgs 同漏极电流 Id 几乎呈线性变化，直流电子负载恒流和恒压模式时，主要就工作在这个线性变化的区域。
直流电子负载的主要原理是MCU 对采集到的电压，电流数据与设定的电压，电流进行对比，然后根据误差来调整输出电压的大小，从而控制功率MOS 场效应管的导通量，对被测电池的输出电压，电流进行控制，达到按指定电压，电流放电的目的。
设计框图如下：功率MOSFET：主要是作为功率消耗器件，拟采用一组小功率的功率管IRF540并联组成功率消耗电路。
电流检测电路：主要是检测被测电源的放电电流，这里采用电阻电压法测量，即在功率MOSFET的源极串接上阻值很小的电阻，通过测量电阻两端的电压，由I=U/R 可计算出电流。
电流检测电路：主要作用是检测被测电源的工作电压，这里通过两个精密电阻分压得到0~4V的电压，通过跟随、滤波送至A/D。
A/D：这里使用MAX1303，内部基准电压4.096V。
D/A：这里使用MAX5444，外部基准电压2.5V，将MCU根据一定算法给出的数字控制信号转换成模拟电压用以驱动功率MOS场效应管。
驱动电路：主要作用是给功率MOSFET提供驱动电压，将D/A输出电压放大2倍。
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
直流电子负载2010111王士凡、曹伟、檀胜顺【摘要】本设计主要以运放OP07DP和具有自我保护功能的大功率场效应管IRFB41N15D为核心构成电压反馈和电流反馈电路；实现具有恒流、恒压、恒阻三种方式的直流电子负载电路，电路具有预置电流、电压值的功能。
系统包括恒流电路，恒压电路，过流保护电路，采样电路、显示电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；检测值通过AD转换发送给51单片机，由单片机控制1602显示各个参数。
关键字：电子负载，1602，OP07DP，51单片机,IRFB41N15D一、设计方案论证与选择1、总体设计方案的论证与选择按照系统的功能设计要求，直流电子负载的设计采用以恒流方式电路和恒压方式电路为核心实现，由恒流模块、恒压模块、恒阻模块、显示模块等模块组成。
用1602来实现电压以及电流的显示。
电路系统框图如图1所示。
图一、总体电路图2、各电路模块设计方案的论证与选择（1）恒流模块方案一：采用简单的三极管构成的恒流模块的电路；方案二：采用运放构成的放大电路，反馈电路和恒流模式；由于方案一的设计中采用的是简单的三极管构成的恒流模式电路，由于我们要求可调，且稳定性好，功率较大，三极管并不具有我们想要的精度要求，而场效应管具有与我们符合的精度要求，所以我们选用方案二，采用运放和场效应管构成的恒流模块。
具体的方案框图如下图2二所示。
图二、恒流模块电路设计图（2）恒压模块方案一：采用一个稳压二极管构成的恒压电路。
方案二：采用运放，场效应管构成的恒压模块。
由于方案一的设计中输出电压被限制在所接稳压二级管的稳压值，且最重要的一点是该稳压管稳定的电压不可调节，极度严重的不符合我们的设计需要，而方案二中虽然电路相对比较复杂，但有着很好的稳压作用，且还具有可调功能，符合我们的设计要求，方案二的具体设计方案方框图如下图3所示。
图三、恒压模块电路设计图（3）显示方案的选择方案一：采用单片机控制1602来显示。
程控直流电子负载设计
程控直流电子负载设计程控直流电子负载是一种专业的测试设备，用于测试电源、电池、电子产品等的性能和稳定性。
程控直流电子负载的设计需要考虑多方面因素，包括额定功率、负载电阻、响应时间、稳定性等等。
下面将对程控直流电子负载的设计进行详细介绍。
一、额定功率程控直流电子负载的额定功率是其最重要的指标之一，它决定了其能够承受的最大电功率。
额定功率的选择需要根据使用环境和测试需求来确定。
通常情况下，程控直流电子负载的额定功率应该比测试电源的额定功率高出一些，以保证其在测试过程中不会因功率过载而导致故障。
二、负载电阻程控直流电子负载的负载电阻需要根据测试电源的输出电压和电流来选择。
负载电阻的选择应该保证程控直流电子负载的输入端和输出端之间的电压降不超过规定范围，在电压和电流范围内保持稳定。
一般来说，负载电阻应该具备线性可变的特性，以适应不同的测试需求。
三、响应时间程控直流电子负载的响应时间是指其从接收到控制信号到实际转换为负载电流所需的时间。
响应时间越短，程控直流电子负载的稳定性越高，测试结果也越准确。
因此，响应时间是一个重要的设计指标之一。
一般来说，程控直流电子负载的响应时间应该控制在几毫秒以内，以保证测试结果的准确性和稳定性。
四、稳定性程控直流电子负载的稳定性是指其输出电流和电压的精度和稳定度。
稳定性是直接影响测试结果准确性的因素之一。
为了提高程控直流电子负载的稳定性，需要采用高质量的元器件和控制电路。
同时，还需要对电源电压波动、温度变化等因素进行优化和控制，以保证稳定性和精度。
五、安全性程控直流电子负载的安全性是设计的基本要求之一。
安全性包括电路安全设计、防护措施、安装位置等多个方面。
在设计过程中，需要考虑到使用环境的安全性，根据不同的使用环境和需求，采取相应的保护措施，保证用户操作和使用的安全性。
六、易用性程控直流电子负载的易用性也是设计的重要考虑因素之一。
易用性不仅包括人机界面的设计，还包括操作方法、故障诊断等方面。
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。
直流电子负载要求
直流电子负载要求随着电子科技的不断发展，电子设备的功率越来越大，要求的稳定性和精度也越来越高。
而直流电子负载正是满足这些要求的重要设备之一。
本文将介绍直流电子负载的基本要求和相关注意事项。
什么是直流电子负载？直流电子负载是一种用来测试电源负载性能的设备，通过模拟不同负载，以测量电源的稳定性和负载能力。
它是电子测量仪器中的重要仪器之一，广泛应用于电源、充电器、锂电池等电子产品的生产和维修等领域。
直流电子负载的基本要求稳定性一个好的直流电子负载应该具有高稳定性，即在一定电压、电流和负载条件下，设备仍能稳定工作，不出现闪烁、跳闸等问题。
稳定性不仅关乎测试数据的准确性，也关系到实验人员的安全。
可靠性直流电子负载需要具有良好的可靠性，以减少设备损坏和故障的概率。
一般来说，直流电子负载的寿命应该能达到五年以上，且设备故障率不应超过3%。
精度直流电子负载的精度是评估其性能优劣的重要指标之一。
精度是指直流电子负载输出的电流、电压和功率等参数与实际测试值的偏差。
因此，直流电子负载的精度需要尽可能高，保证测试数据的准确性。
灵敏度直流电子负载的灵敏度是指设备的响应速度。
通常情况下，灵敏度越高，设备的响应速度越快，测试效率越高。
通用性直流电子负载应该具有良好的通用性，可以满足不同场景的测试需求。
通用性不仅意味着可以测试多种电源，还要涵盖不同的负载类型和控制方式。
直流电子负载应该注意什么？质量在选择直流电子负载时，需要对设备的制造商进行充分了解，并在选择前进行充分的比较。
质量能够直接影响设备的性能、安全和使用寿命等方面。
功率直流电子负载在使用时应该尽量匹配所需的功率。
如果功率过小，设备可能会因为过载而受到损坏，如果功率过大，可能导致设备使用不充分。
环境直流电子负载应该放在环境较好的地方，避免阳光直射和高温等情况。
环境温度过高可能影响设备的稳定性和使用寿命。
控制方式直流电子负载的控制方式多种多样，包括本地控制和远程控制等。
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。
直流电子负载使用说明
注意事项：
▅为了保证测量精度，建议温机半小时后开始操作
▅负载的INPUT不能接交流电压
▅注意正负极连接正确
▅必须确保输入电压在规格范围内，超过输入额定电压1.5倍可能引起永久性损坏
▅被测电源到负载输入连线，应该尽可能用短和粗的多股电线，否则可能导致负载显示电压与被测电源输出电压有较大差别；也存在电线过热烧毁的风险
▅进风口与出风口要保持通畅，否则将引起设备过温保护甚至损坏
操作步骤：
1、按“CC/CV”选定电流或定电压工作模式
2、被测电源的正极接电子负载的正极，被测电源的负极接电子负载的负极
CC模式：先将“COARSE”逆时针旋转到尽头，将电流设置为0。
然后按ON/OFF带载。
再旋转“COARSE”、“FINE”将电流调到所需值；
CV模式：旋转“COARSE”、“FINE”将电压调到所需值，然后按ON/OFF带载。
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。
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。
大功率可编程直流电子负载介绍
63200E系列具有150V、600V、1,200V，三种电压范围，功率范围由2kW至24kW，单一台的最大电流可达2,000A；透过并联，最大功率更可达240kW。
大功率的电子负载主要可应用于测试车用直流充电桩、车用电池的放电、车载充电器、功率电子元件及一些电力电子元件等产品测试使用。
高功率、并联功能、同步动态的专属能力，则适合应用于车用电池与燃料电池等高功率的待测物测试。
主/从控制的应用，可让相同电压规格的63200E系列电子负载进行并联使用，并可达到同步动态的功能以满足电源测试的需求。
再者，亦提供了255组的储存功能，并可随时呼叫使用者所储存的设定值。
在自动化的测试上，此储存、呼叫的功能缩短测试时间。
量测方面，63200E系列每个型号都具有实时且精准的电压、电流功能；此外，短路测试是电源测试的必要测试项目之一，63200E系列提供的短路模拟功能，能有效解决电源测试及自动化测试的应用需求。
透过前面板的VFD显示器及旋钮，即可简易的操作与设定63200E系列电子负载，更能透过Ethernet、USB和GPIB等通讯界面进行远端有线或无线的控制。
内建PWM风扇转速控制可有效减少风扇转动时所造成的噪音。
63200E系列具有过电流、过功率、过温度的保护功能及过电压与正负极反向的告警机制，可大幅提高产品可靠性，是工程测试及自动测试系统整合得以信赖的产品负载特点：■额定功率: 2kW, 3kW, 4kW, 5kW, 6kW, 8kW,10kW, 12kW, 15kW, 18kW, 20kW, 24kW■电压范围: 150V, 600V, 1,200V■电流范围: 最高达2,000A■定电流、定电阻、定电压及定功率操作模式■主/从并联控制，并联数量高达10台，最大功率可达240kW■静态与动态负载下进行同步动态控制■定阻抗(CZ)模式模拟电容性负载开机■实时的电源供应器负载瞬时响应模拟及电压峰值(Vpk+/-)量测■可透过前面板直接编程255组时序■高精准度的电压及电流量测■时间量测、电池放电计时■短路模拟■智能型风扇控制■保护功能：过电流(可调) 、过温度、过功率(可调)保护与过电压、反向告警■USB(标配)、Ethernet / LXI(选配)、GPIB(选配)界面基本应用:63200E系列有定电压、定电流、定电阻、定功率与定阻抗模式，藉由这些操作模式可以来满足广泛的测试需求。
直流电子负载安全操作及保养规程
直流电子负载安全操作及保养规程直流电子负载是电子测试与实验中不可缺少的仪器设备，其功能是模拟负载进行电流与电压的测试，可用于电源稳定性测试、短路保护测试、电流限制测试等。
但是，由于其高电压高电流工作特性，安全操作与保养尤为重要。
本文将详细介绍直流电子负载的安全操作与保养规程。
一、安全操作规程1.1 熟悉仪器参数使用直流电子负载前，要先了解其工作参数，如电源电压、最大电流、最大功率等等，以便正确配置仪器。
特别要注意的是，不要让输入电压超过仪器最高电源电压，否则会严重损坏仪器。
1.2 确认电源与接线启用直流电子负载前，需要来确认电源与接线，包括输入电源接线、输出电路负载等相关接线，并确保符合仪器要求，防止因此造成短路、过流等危险。
1.3 预防电源干扰直流电子负载是高精度的测试设备，所以在使用时要注意预防电源干扰。
应在互不影响的电源平面上同时使用直流电子负载和被测试设备。
1.4 防止过压/过流在使用直流电子负载时，一定要注意防止过压/过流。
当负载工作时，不要超过标称电流、功率和电压等参数。
如超出，则会烧坏负载电路，还有可能给工作人员造成危险。
1.5 防止过热直流电子负载长时间使用后，可能会产生热量，特别要注意散热，尤其是冷却风扇部分。
必要时，可以根据需要增加风扇，以获得更好的散热效果。
1.6 断电与关机在使用直流电子负载之后，一定要记得及时断电与关机，防止电路损坏及对仪器的长期影响。
二、保养规程2.1 定期检查直流电子负载在使用时，应定期进行检查和维护。
检查范围包括电源接线、气流通道清洁、机箱外表清洁、按键开关等。
如发现问题，应该及时更换或维修。
2.2 定期清洁直流电子负载清洁是很重要的，应该定期进行清洁操作。
先用软布或吹风机等工具将灰尘吹走，然后再用湿抹布清洁设备。
但是，不要使用化学溶剂进行清洁，以免损坏仪器。
2.3 防潮防尘直流电子负载在使用时，一定要注意防潮及防尘。
在工作环境中，如有水汽、油脂、灰尘等，则会影响设备的性能，甚至造成电路短路、老化等危险。
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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。
软启动电路可以使电压由零慢慢提升到额定电压，这样电路在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。
电压补偿电路即功率因数的补偿，电流在经过负载会消耗部分能量，以致最终得到的结果和预期值有较大差距，电压补偿电路则可以弥补损失。
第三章恒流模式3.1 恒流模式基本原理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，与输入电压大小无关，即负载电流保持不变。
恒流模式下的电路原理图，如图3.1所示。
该恒流电路是以集成运算放大器OP07为核心，OP07芯片是一种低噪声，非暂波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值。
如图3.1所示，R2为取样电阻,当从OP07的3端给定一个信号VREF时，如果R2 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R2 的电流加大。
如果R2 上的电压大于VREF 时，-IN 大于+IN，OP07 减小输出，也就降了R2 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 为可调节的直流源，R2为2 欧时，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。
输出恒流值：I=(R3/(R1+R3))/R2*U图3.1 恒流模式原理图3.2横流模式最小输出电流为了获得最小的电流，现将R3的电阻调到最大，即滑动变阻器打到100%处，如图3.2所示。
图3.2.1 横流模式最小输出电流图3.2.2 横流模式最小输出电流根据恒流输出值的公式，并将数值代入，可以求得最小输出电流为：I=230.69mA3.3横流模式最大输出电流为了获得最大的电流，现将R3的电阻调到最小，即滑动变阻器打到5%处，如图3.2.1和3.2.2所示。
图3.3.1 横流模式最大输出电流图3.3.2 横流模式最大输出电流根据恒流输出值的公式，并将数值代入，可以求得最大输出电流为：I≈3.36A这个电路图是在调节R3的基础上进行的，R3调节范围在5%~100%，可以使输出电流为235.305mA~3.028A，基本满足了电流设置在了100mA~3A，并可以保持恒定的要求。
3.4 恒流模式存在的问题及改进方案由于上述电路的输出电流的调整完全依赖电位器R3 的改变，因此R3的改变范围较大，这样在输出电流的调整过程中，容易调过头或调不足，要准确地实现100mA-3A 范围的电流任一电流有些调整比较麻烦，必须反复调整，只依赖R3是比较困难的，如果将电位器R3用一个电位器R3'和电阻R 档串联实现，通过一个开关实现电阻R 档的改变从而改变输出电流的范围，并在所选择的输出电流范围内通过改变电位器R3'的阻值得到所需要的准确的直流电流输出。
如图3.4所示。
图3.4改进方案第四章恒压模式4.1恒压模式基本原理在恒压工作模式时，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，即负载电压保持不变。
恒压电路在用于测试充电器时是很有用的。
恒压模式下的原理图，如图4.1所示。
该电路采用的是三端集成稳压器电路方案，并辅以软启动电路和电压补偿电路设计而成的。
由LM317系列三端集成稳压器构成的稳压电路，其输出电压调节范围在1.25-37 V之间，输出电流可达1.5 A，内部带有过载保护电路，具有稳压精度高、工作可靠等特点。
由于LM317 有一稳定的基准电压U(1.25 V)，故有：U0=U*(1+R5/R3)=1.25*(1+R5/R3)，其中R3为固定电阻，故调节R5可以调节输出电压UO。
软启动电路由晶体管T，电阻R2，R4和电容器C3组成。
其作用是使电路输出电压U0有一个缓慢的上升过程，以适应感性负载(如直流电机)的启动特性。
当输入电压UI接入时，因C3上的电压不能突变，故T因基极电位较高而饱和导通，使U2(LM317的2 脚电位)和U3都很低，故U0很小，随着C的充电，T的基极电位下降，其集电极电位(即U2)升高，使U3 升高(因U32 为一稳定电压)，所以U0也升高。
当C 充满电时，T被截止，启动电路失去作用，U0也达到设定值。
启动的时间可以通过改变C3和R4的值进行调整。
电压补偿电路是由电阻R1和二极管D组成。
因为要求输出电压从0 V 起调，LM317 集成稳压器不能直接满足要求，需设计一个电压补偿电路，抵消LM317 的1.25 V 最小输出电压。
U0=U3-UD式中，U3 为LM317 的3 脚电压；UO 为输出电压；UD 为二极管D 的正向压降，即为补偿电压，其值略大于LM317 的基准电压(1.25 V)。
当调节R1，使U3 达到与UD 相等时，输出电压即为0 V。
之后，当调节R4 逐渐增大时，UO 即由0 V 开始增大。
由于负载电流流过D，故D 的最大工作电流应能适应负载电流的要求。
图4.1 恒压模式电路图4.2 恒压模式最小输出电压为了获得最小的恒定输出电压，将R5的电阻调到最小，即滑动变阻器打到0%处，如图4.2.1，图4.2.2和图4.3.3所示。
图4.2.1 恒压模式最小输出电压图4.2.2 恒压模式最小输出电压图4.2.3 恒压模式最小输出电压此时获得最小恒定电压1.263V4.3 恒压模式最大输出电压为了获得最小的恒定输出电压，将R5的电阻调到最大，即滑动变阻器打到100%处，如图4.3.1,，图4.3.2和图4.3.3所示。
图4.3.1 恒压模式最大输出电压图4.3.2 恒压模式最大输出电压图4.3.3 恒压模式最大输出电压此时获得了最大恒定电压20.548V。
恒压模式是在调节R5的基础上进行的，R5调节范围在0%~100%，输出电压为1.263V~20.548V，基本满足了电压设置在1V~20V，并可以保持恒定的要求4.4 恒流模式存在的问题及改进方案由于上述电路的输出电压的调整完全依赖电位器R5 的改变，因此R5 的改变范围较大，这样在输出电压的调整过程中，容易调过头或调不足，要准确地实现1-20V 宽范围的电压任一电压有些调整比较麻烦，必须反复调整，只依赖R5 是比较困难的，如果将电位器R5 用一个电位器R5'和电阻R 档串联实现，通过一个开关实现电阻R 档的改变从而改变输出电压的范围，并在所选择的输出电压范围内通过改变电位器R5'的阻值得到所需要的准确的直流电压输出。
如图 4.4所示。
图4.4 改进电路总结经过这一次的课程设计，我感触颇多，对所学内容也进一步的加深了理解，学会了如何查找资料，利用资料，更重要的是合作。
在这一次的设计中，遇到了好多问题，却有很多收获。
首先是第一次的设计，按照最先的原理图连接出来后，我没能调试出正确的结果，仿真出了问题。
后来搜索了好多资料，和同组同学进行了激烈的讨论，最终大胆选择了新的设计方案，并利用网络和图书馆的资源，最终使这次课程设计得以顺利完成。
直流电子负载的设计方案有好几种，在网上找的资料好多采用的是单片机原理，由于时间有限，要学习单片机不大现实，串联式直流稳压负载的稳定性又不高，而三端集成稳压器电路简单易学，又有很好的稳定效果所以最终采用的是三端集成稳压器电路。
这次的设计还有很多不足之处，有待进一步改进。
要想获得更稳定的电路，可以尝试使用单片机，这需要日后更多的学习和实践来实现。
致谢经过两个星期的艰苦奋战，我的课程设计基本完成。
在这里我要忠心的感谢我的指导老师，方俊初老师，正是他的悉心教导才能让我在这么短的时间内就完成了这一次的课程设计。
期间，方老师每天都来学校为我们指点，我也经常向方老师请教，他都很仔细耐心的向我解说。
在我遇到困难时，他不断的鼓励我，给我信心。
他风趣幽默的风格，让我们在解决问题和学习知识时感到无比轻松愉快。
这段时间和方老师的接触让我受益匪浅，在此在此表示，我对方老师的敬意和感激之情。
课程设计期间，同学和室友的帮助是巨大的，尤其是在方案确定的时候，感谢他们对我的支持和帮助，在此对他们致以最诚挚的谢意。
还要感谢那些帮助过我的，给我提出宝贵意见的，以及那些关心我的人。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！此致敬礼附录表一：恒流模式元器件清单表二：恒压模式元器件清单参考文献【1】华成英,童诗白著《模拟电子技术基础》第四版高等教育出版社，2006【2】阎石著《电子技术基础》第五版高等教育出版社，2006【3】《单片机原理及应用》第三版机械工业出版社，2005.【4】全国大学生电子设计竞赛训练教程。