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。
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。
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。
C题:简易直流电子负载
C题:简易直流电子负载(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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。
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。
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。
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。
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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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。
2.1参数设计方案方案一:通过手动调节滑动变阻器来调节恒流源和恒压源两种模式下的电压,其缺点是调节耗时费力,准确度不高。
但操作简单易懂。
方案二:利用A/D 转换把模拟信号转换为数字信号,在利用单片机程控来修改电压电流参数,此方案精确度高,操作技术要求很高,节省时间。
2.2恒流恒压设计方案方案一:1 定电流模式(CC mode ) 方案一: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,即负载电流保持摄定值不变。
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 为显 示按键输入单 片机A/D 转换PWM 控制电流检测 电压检测功率控制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。
恒阻功能,在有些数控电子负载中并不设计专用电路,而是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,达到恒阻功能的目的,比如要恒定电阻为10 欧时,MCU 检测到输入电压为20V,那么会控制输出电流为2A,但这种方法响应较慢,只适用于输入变化较慢,且要求不高的场合。
专业的恒阻电子负载都是由硬件实现的。
2 定电阻模式(CR mode)在定电阻工作模式时,电子负载所流入的负载电流依据所设定负载电阻和输入电压的大小而定,此时负载电流与输入电压呈正比例,比值即是所设定的负载电阻,即负载电阻保持设定值不变。
恒阻功能,在有些数控电子负载中并不设计专用电路,而是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,达到恒阻功能的目的,比如要恒定电阻为10 欧时,MCU 检测到输入电压为20V,那么会控制输出电流为2A,但这种方法响应较慢,只适用于输入变化较慢,且要求不高的场合。
专业的恒阻电子负载都是由硬件实现的。
3 定电压模式(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。
图中MOS 管上的电压经R3 与R2 分压后送入运放IN+与给定值进行比较,如图所示,当电位器在10%时IN-为1V,那么MOS 管上的电压应为2V。
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。
与方案一的区别是用开关可以切换恒流源和恒压源,并且两种模式共用一个场效应管,方案二还多了一个过流保护模块,故我们选择方案二进行设计。
2.3功率控制方案选择:方案一:另一种功率控制方案是:恒压源和恒流源分开使用两个场效应管。
方案二:一种功率控制方案是:恒压源和恒流源共用同一个场效应管。
经比较,故选方案二进行实验设计。
2.4显示方案选择:方案一:电压和电流的显示可以用数码管,但数码管的只能显示简单的数字,其电路复杂,占用资源较多,显示信息少,不宜显示大量信息。
方案二:使用功能更好的液晶显示,增加显示信息的可读性,看起来更方便。
而JM1602C 字符点阵液晶模块有明显的优点:微功耗,尺寸小,超薄轻巧,显示信息量大,字迹美观,视觉舒适,而且容易控制。
经比较,故选用方案二进行设计。
三.芯片介绍3.1HCPL-7805HCPL- 7805 系列为 3 端正稳压电路,TO-220 封装,能提供多种固定的输出电压,应用范围广。
内含过流、过热和过载保护电路。
带散热片时,输出电流可达 1A。
虽然是固定稳压电路,但使用外接元件,可获得不同的电压和电流。
主要特点:输出电流可达 1A;输出电压有:5V;过热保护;短路保护;输出晶体管 SOA保护。
图 3-1 HCPL7805图3-2 电源原理图3.2 A/D转换器接口ADC0809⑴性能特点ADC0809是一种8路模拟输入的8位逐次逼近式A/D转换器,为CMOS型单芯片器件。
其内部除8位A/D转换电路外,还有一个8路模拟开关,其作用可根据地址译码信号来选择8路模拟输入而共用一个A/D转换器。
转换结果通过三态输出锁存器输出,因此可以直接与系统数据总线相连。
⑵封装及管脚功能介绍ADC0809芯片为28引脚,双列直插式封装,其引脚排列图如图示。
图3-3 ADC0809引脚图ADC0809各引脚功能如下:IN0~IN7八路模拟量输入端。
D0~D7为8位数字量输出端。
START 为启动信号输人端,高电平有效。
在该信号的上升沿清除ADC内的寄存器,在下降沿启动转换。
ALE 为地址锁存控制信号,由低电平至高电平的正跳变将通道地址锁存至地址锁存器。
通常把START和ALE连接在一起,通过程序输入一个正脉冲启动A/D转换。
EOC 为转换结束信号,转换结束为高电平,可作中断请求信号。
OE 为输出允许控制,当OE有效时,可把内部转换的数据送往数据总线。
⑶ADC0809与AT89S51接口设计如图所示。
图3-4 AT89S51与ADC0809连接六,测试方案与测试结果通过外接可调电源分别调节恒流源和恒压源两种模式,并观察两种模式下数码管显示的电压电流情况。
并对显示的电压电流进行比较。
模式液晶显示电压液晶显示电流恒压恒流6.1 硬件调试1)硬件调试时,可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求,有无虚焊点及线路间有无短路、断路。
然后用万用表检测,检查无误后,可通电检查LED 液晶显示器亮度情况,一般情况下取电压为3~5.5V 及一定的限流即可得到满意的效果。
6.2 软件调试软件调试是在Keil uVision2 下进行,源程序编译及仿真调试采用分段或以子程序为单位逐个进行,最后结合硬件实时调试。
具体程序如下:/*************** writer:shopping.w ******************/#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint temp;/*uchar code LEDData[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f };*///sbit OE = P3^3;//sbit EOC = P3^4;//sbit ST = P3^5;//sbit CLK = P3^6;//sbit rs=P2^7;//sbit E=P2^6;//sbit ADDA=P2^5;//sbit ADDB=P2^4;//sbit ADDC=P2^3;sbit OE = P1^0;sbit EOC = P1^1;sbit ST = P1^2;sbit CLK = P1^3;sbit rs=P2^7;sbit E=P2^6;sbit ADDA=P1^4;sbit ADDB=P1^5;sbit ADDC=P1^6;void delay(uint);void delay(uint z){uint x,y;for (x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}write_com(uchar com){rs=0;//rw=0;P0=com;delay(5);E=1;delay(5);E=0;}write_data(uchar dat){rs=1;//rw=0;P0=dat;delay(5);E=1;delay(5);E=0;}init(){E=0;write_com(0x38);//write_com(0x0e);//显示光标write_com(0x0c);//不显示关标write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80+3);}void Display_Resulti(uchar i) {uchar ge,xs,shi;temp=(((uint)i)*50)/255;temp=temp*13;shi=temp/100;ge=temp%100/10;xs=temp%10;//ge=temp/10;//xs=temp%10;write_com(0x80+1);delay(5);write_data('c');delay(5);write_data('u');delay(5);write_data('r');delay(5);write_data('r');delay(5);write_data('e');delay(5);write_data('n');delay(5);write_data('t');delay(5);write_data(0x3a);delay(5);if(shi==0){write_data(0x20); //电流显示delay(5);}elsewrite_data(0X30+shi); //delay(5);//write_data(0xa4);//delay(5);write_data(0X30+ge); //delay(5);write_data(0x2e);//小数点delay(5);write_data(0x30+xs);delay(5);}void Display_Resultu(uchar u){uchar ge,xs,shi;temp=(((uint)u)*50)/255;temp=temp*19;shi=temp/100;ge=temp%100/10;xs=temp%10;//ge=temp/10;//xs=temp%10;write_com(0x80+0x40+1);delay(5);write_data('v');delay(5);write_data('o');delay(5);write_data('l');delay(5);write_data('t');delay(5);write_data('a');delay(5);write_data('g');delay(5);write_data('e');delay(5);write_data(0x3a);delay(5);if(shi==0){write_data(0x20); //电流显示delay(5);}elsewrite_data(0X30+shi); //电流显示delay(5);write_data(0X30+ge); //电流显示delay(5);write_data(0x2e);delay(5);write_data(0x30+xs);delay(5);}void main(){init();TMOD = 0x02;TH0 = 0x6f;TL0 = 0x00;IE = 0x82;TR0 = 1;while(1){ADDC=0;ADDB=1;ADDA=1;ST = 0;ST = 1;ST = 0;while(EOC == 0);OE = 1;Display_Resulti(P3);OE = 0;delay(10);ADDC=1;ADDB=0;ADDA=0;ST = 0;ST = 1;ST = 0;while(EOC == 0);OE = 1;Display_Resultu(P3);OE = 0;}}void Timer0_INT() interrupt 1 {CLK = !CLK;}。