直流电子负载设计基础
简易直流电子负载的设计分析
简易直流电子负载的设计分析简易直流电子负载的设计分析简易直流电子负载是用于测试电子装置、电源等的一种装置，它可以模拟若干种负载条件以测试相关设备的工作情况。
本文将介绍简易直流电子负载的设计分析，包括工作原理、设计思路、主要部件、关键技术和应用领域等方面的内容。
一、工作原理简易直流电子负载是一种能够模拟负载条件，从而测试其他设备的工作状况的装置。
它利用了一个能够提供模拟负载的电池和负载滑动电阻滑动电阻器来产生不同的负载条件，从而模拟各种应用条件。
使用直流电源将电负载连接到测试设备上，可以对测试设备的性能进行评估和测试。
二、设计思路简易直流电子负载的设计思路是通过使用可变电阻器和大功率开关晶体管来模拟不同的负载条件。
为了实现高精度、高性能的测试，需要使用高质量、高品质的元器件。
在设计过程中需要深入了解每个元件的标准和特性，以确定最佳的元件组合和设计方案。
三、主要部件简易直流电子负载的主要部件包括直流电源、继电器、抵抗器、电容、测量电路、温度保护等。
其中，高精度测量电路是保证电子负载性能最关键的部分，因此必须利用高性能IC 部件进行设计。
高精度电压采样电路和高精度电流采样电路是这一部分的核心。
四、关键技术简易直流电子负载的设计过程中需要掌握一些关键技术，包括负载控制、负载保护和热保护等方面。
负载控制要准确实现设定的负载条件，保护部件，保证负载的准确性和有效性。
负载保护要在工作时及时保护负载，同时需提高工作效率。
热保护作为一种常用的健康保护技术，对于长时间工作和大功率工作非常适用。
五、应用领域简易直流电子负载主要适用于各种电子产品的测试、研究和制造领域。
无论是电子设备的设计、测试、维护还是智能电表、逆变器、锂电池等产品的研究，简易直流电子负载都是必不可少的工具之一。
此外，汽车电子、太阳能电池板等领域也需要使用简易直流电子负载来测试设备的性能和可靠性。
总之，简易直流电子负载是一种重要的测试设备，可用于测试不同类型的电子产品，具有可靠性高、稳定性好、成本低等优点。
程控直流电子负载设计.
摘要电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。
本设计从直流电子负载系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和软件实现，并给出较为合理的解决方案。
为便于控制的实现和功能的扩展，采用了STC89C52 单片机作为核心控制器，设计了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、键盘电路、显示电路和驱动电路，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。
通过运放、PI调节器及负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化。
这个控制环路是整个电路的核心实质，MOS管在这里既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载。
控制MOS管的导通量，其内阻发生相应的变化，从而达到流过该电子负载的电流等恒定，从而实现四种工作模式。
本设计能实现电子负载的恒流控制：能够检测被测电源的电流、电压及功率并由液晶显示。
在额定使用环境下,恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负载的电流恒定。
关键词：电子负载；恒流模式；PI调节；单片机控制AbstractThe principle of electronic load is within the control of the power MOSFET or transistor conduction flux, the power dissipated by the power tube power consumption of the device, and its basic operating mode and constant voltage, constant current, constant resistance, constant power these types.The design of system solutions from a DC electronic load analysis, a detailed discussion of the entire system hardware and software, and gives a more reasonable solution. In order to facilitate the implementation and control of the expansion, using STC89C52 microcontroller as the core controller designed DA output control circuit, AD voltage and current detection circuit, keyboard circuit, display circuit and driver circuit, through software and hardware coordination to achieve the entire design. By the op amp, PI regulators and negative feedback control loop to control the MOSFET gate voltage, so as to change its resistance. This control loop is the core substance of the circuit, MOS tube here both as a current control device also serves as the power supply under test load. Control MOS transistor conduction flux, its resistance changes accordingly, so as to flow through the electronic load current is constant, to achieve constant current mode.This design can achieve constant current electronic load control: the ability to detect the measured supply current, voltage and power by the LCD. The rated usage environment, the constant current mode regardless of the input voltage changes (in a certain range), the electronic load to absorb the current according to the set value, the flow through the constant current electronic load.Key words:electronic load; constant-current pattern; PI regulator; SCM control目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 直流电子负载的应用现状 (1)1.3 直流电子负载发展现状 (2)1.4 系统设计要求 (3)第2章方案论证 (5)2.1 电子负载的工作原理 (5)2.2 总体设计方案论证 (6)2.3 器件选型 (7)2.3.1 单片机的选择 (7)2.3.2 液晶显示模块 (8)2.3.3 D/A转换模块 (9)2.3.4 采样模块 (10)2.3.5 键盘模块 (11)2.3.6 电源电路模块 (11)2.4 软件设计方案 (12)第3章硬件系统设计 (13)3.1 单片机最小系统设计 (13)3.2 显示电路设计 (13)3.3 键盘电路设计 (14)3.4 D/A转换电路设计 (16)3.5 采样电路设计 (17)3.5.1 电流采样电路 (18)3.5.2 电压采样电路 (18)3.6 电源电路设计 (20)第4章软件系统设计 (23)4.1 PID调节原理 (23)4.1.1 PID参数设置 (24)4.1.2 PID设定值的调整 (24)4.2 软件介绍 (26)4.3 主程序流程图 (26)4.4 电压电流采样流程图 (27)4.5 显示子程序流程图 (28)4.6 D/A转换程序流程图 (29)4.7 按键子程序流程图 (30)第5章系统调试 (32)5.1 硬件调试 (32)5.2 软件调试 (33)5.3 软硬件综合调试 (33)第6章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录I (38)附录II (39)附录III (46)第1章绪论1.1 课题背景与意义在人们生活的多个领域都要用到负载测试，如充电电源试验、蓄电池放电试验以及购买电池、电源时等都需要负载测试。
直流电子负载课程设计
智能化：随着物联 网技术的发展，直 流电子负载的智能 化也是未来的发展 趋势。
未来发展方向
高效能：提高直流 电子负载的工作效 率和性能，以满足 不断增长的需求。
智能化：引入人工 智能和自动化技术， 实现远程控制和智 能调节，提高使用 便利性。
绿色环保：采用环 保材料和节能技术 ，降低能耗和排放 ，符合可持续发展 要求。
环保化：随着环 保意识的提高， 直流电子负载将 更加注重环保设 计，采用低功耗、 低噪声等环保技
术。
技术挑战
精度和稳定性：随 着直流电子负载应 用的广泛，对精度 和稳定性的要求也 越来越高。
高效能：在保证精 度和稳定性的同时， 提高直流电子负载 的工作效率也是一 大挑战。
集成化：随着电子 设备的小型化，直 流电子负载也需要 向更小、更集成的 方向发展。
06 直 流 电 子 负 载 课 程 设计的实践环节
Part One
单击添加章节标题
Part Two
直流电子负载概述
定义与作用
定义：直流电子负载是一种能够模拟真实电阻负载的电子设备，用于测 试电源供应器和电池的输出性能。
作用：在电子设备测试中，直流电子负载可以精确地模拟真实电阻负载， 提供稳定的电流和电压，帮助测试电源供应器和电池的输出性能。
讨论：对实验结 果进行讨论，分 析误差来源，提 出改进措施，探 讨实际应用中可 能遇到的问题和 解决方案。
结论：总结实验 结果，得出直流 电子负载课程设 计的实践环节的 结论，以及对未 来研究的展望。
实验总结与展望
实验目的：掌握 直流电子负载的 基本原理和设计 方法
实验过程：完成 电路搭建、调试 及测试
直流电子负载课程设计
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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。
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
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。
直流电子电子负载设计
直流电子负载设计报告摘要本系统设计的直流电子负载以AT89S52单片机为主控芯片，以数模转化器DAC0832输出控制电压，经过运算放大器放大合适倍数以控制电流及电压参数，并使用模数转化器ADC0809测量电压电流参数，各个参数通过LCD12864液晶显示。
经检测，本系统电流能力达6A，稳压幅值为2V-17V，符合题目要求。
本系统同时还拓展了过压过流保护功能，设计方案具有实际应用价值。
关键词：直流电子负载AT89S52 DAC0832 ADC0809一、方案选择及论证：1、主控部分方案一：此方案采用PC机实现。
它具有在线编程、在线仿真的功能，这让调试变得方便，而且人机交互友好，但是PC机输出信号不能直接与A/D，D/A通信，需要电平转换兼容，硬件的合成需在线调试，所以较为繁琐，很不简便，而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦。
方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。
单片机软件编程的自由度大，可通过变成实现各种各项的算数算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，既可以单独对A/D，D/A控制，还可以与PC机通信。
AT89S52将具有多种功能的8位CPU 与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，性价比高。
综上所述，在主控部分，我们选择方案二。
2、模拟负载模块方案一：双极型晶体管模拟负载晶体管是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。
通过基极电流可以控制集电极电流，从而可达到控制晶体管作为一个可变负载的目的。
文献17中利用大功率晶体管作为一个电子负载，晶体管作为负载连接电池和光电装置，Ushift是加载晶体管基极和集电极的电压，Upv是光电装置上的压降。
由于晶体管属于电流控制器件，在控制变化速度上较慢，因此适合模拟一些电流恒定或是变化缓慢的实际负载。
其次，晶体管还存在温度系数为负的问题，所以在使用过程中还需要考虑温度补偿的问题。
直流电子负载
简易直流电子负载设计摘要: 本系统设计的直流电子负载，以单片机MSP430F149为主控芯片，包括控制器、键盘、显示电路、恒流电路、电压电流检测电路以及过压保护的电路。
本设计通过单片机给运放OP07一个基准电压来控制场效应管的漏极电压达到恒流，并通过调节基准电压调节电流的大小;通过电流分流监控器芯片IN282和一个衰减6倍的分压电路实现电压电流的检测;通过继电器的开断电路,实现过压保护。
本设计各项技术指标达到了基本要求和发挥部分的设计要求。
关键词：MSP430F149 恒流电路 电压电流检测 过压保护 一、方案论证 1.系统总体设计根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图1所示的模块图1 系统总体框图恒流电路和功率放大电路被测电源过压保护电路电压检测电路A/D 转换单片机MSP430F149电流检测电路 D/A 转换液晶显示2.恒流电路方案论证：方案一: 利用场效应管的压控电流源的特性，通过并联4个场效应管，使电流能够在100mA~1000mA之间变化，并通过稳定电压使电流恒定，但缺点是场效应管的电流与电压的计算公式较为复杂，单片机处理起来较为复杂。
方案二: 采用OP07和IRF630及取样电阻组成恒流电路，通过OP07IN+和IN—端电压的比较实现取样电阻两端的电压值稳定，从而使源级电阻两端的电流稳定，达到恒流，并且可通过改变OP07的输入电压使电流在100mA~1000mA之间变化。
综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。
3.电流检测电路方案论证：方案一:将恒流电路中场效应管的源级电压除以电阻阻值得到电流的大小, 该方案虽然设计简单，但精确较低。
方案二:采用电流分流监控芯片INA282检测电流。
将流入IN+和IN-两端之间的采样电阻的电流产生的压降送入芯片，进行差分放大，通过产生的电压推导出时输入电流。
该方案的优点是精度较高。
综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。
4.过压保护电路方案论证：方案一:利用稳压管和三极管导通与截止的特性，实现过压保护，电路如图2所示。
推荐-直流电子负载设计报告 精品
“简易直流电子负载”设计报告摘要：本系统设计制作了一台恒流工作模式的简易直流电子负载。
通过按键、LCD显示，AD/DA模块、恒流电路及功率器件搭建电路。
运用MSP430G2553单片机精确控制恒流电流值，可以满足基本要求（1）、（2）、（3）；自制了一个符合发挥部分（1）的稳压电源，通过测量达到了发挥部分（2）的要求，通过改变负载电阻Rw达到发挥部分（3）的要求。
本系统能够把负载两端电压、流过负载电流和负载调整率直观的在LCD上显示，具有便携（电池供电），精确等特点。
关键字：恒流功率器件AD/DA MSP430G2553 负载调整率一、模块设计方案1.1 单片机系统方案一、使用AT89C51单片机系统，At89C51是一个低功耗的CMOS8位单片机，片内含有4K bytes存储器和128bytes的随机数据存储器，片内集成通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
方案二、使用MSP430g2553单片机系统，其可在1.8~3.6V的低电压范围内工作，具有超低功耗的特点；有5种节能方式和基本时钟模块配置；内置16位定时器，多达20个支持触摸感测的I/O引脚和欠压检测器，MSP430g2553功耗低。
综合考虑，方案二中单片机系统，性价比高，运行速度高；所以采用方案二。
1.2DA模块方案一、使用DAC0832，最常用的器件，易于使用，硬件接口简单，编程容易，缺点精度只有8位，达不到设计要求。
方案二、TI公司生产的TLV5616。
这是一个12位的数模转换器。
带有灵活的4线串行接口，可以无缝连接TMS320，SPI，QSPI和Mircrowire串行口。
数字和模拟电源分别供电，电压范围2.7V~5.5V。
输出缓冲是2倍增益rail-to-rail输出放大器，输出放大器是AB类以提高稳定性和减少建立时间。
rail-to-rail输出和关电方式非常单电源、电池供电应用。
通过控制字可以优化建立时间和耗化比且精度达到设计要求。
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。
直流电子负载设计
直流电子负载（D题）一、任务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，有恒流和恒压两种模式，可手动切换。
恒流方式时要求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。
二、要求1．基本要求（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：1.00 V～20.0 V。
（3）电流设置及读出范围：100 mA ～ 3.00 A。
（4）显示分辨力及误差：至少具有三位数，相对误差小于5%。
2．发挥部分（1）增加恒阻（CR）模式。
（2）扩大负载参数的设置及读出范围。
（3）具备自动过载保护设计。
（4）其它。
三、说明（1）负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可。
（2）负载参数可数字化显示，两种负载参数(CV、CC)同时显示。
（3）实现原理可参考下图。
四、评分标准设计报告项 目满分设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析30基本要求 实际制作完成情况50 发挥部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项10 完成第（3）项10 其他 10 小计50 总分130电压显示 电流显示电压设置 电压比较功率控制电流设置电流比较电压检测电流检测负载输出负载输入直流电子负载（D题）摘要本设计作品主要由恒压模块，恒流模块，恒阻模块等三大模块组成，并通过51单片机进行控制，实现对恒压负载电压值和恒流负载电流值的预设，并通过液晶显示预设值和实测值。
整个设计系统采用功率MOS管和运算放大器组成的恒流模块和恒压模块，通过D/A转换将单片机预设的电流值和电压值作为恒流模块和恒压模块的给定，控制电流电压的输出，再经过A/D转换对实际的电流和电压输出值进行检测和采样，实现闭环控制，从而达到所需电子负载的精度。
一种直流电子负载的设计
Science &Technology Vision科技视界0引言在电源、通信、蓄电池、能源等领域中,需要使用一些静态负载,通常采用电阻、电容、电感等或将它们的串并联组合来模拟实际负载情况,其缺点是负载占用较大的空间、精度差、形势单一且负载大小不能进行连续调节。
直流电子负载的基本原理是利用功率场效应管(MOS),绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等功率半导体电子元件吸收电能并消耗电能。
依靠功率半导体器件作为载体,实现了负载参数可调的功能,具有体积小和很高的调节精度和稳定性,能很好地模拟实际的负载,在电源设备测试中得到了广泛的应用。
本文针对传统负载的弊病,提出了以STC12C5A60S2微控制器为核心,尽可能通过软件替代硬件,使其具有硬件结构简单、功能强、控制灵活的特点。
1系统整体方案设计基于单片机控制的直流电子负载系统结构框如图1所示:图1单片机控制的系统结构框图本系统由以下部分组成:核心控制电路(单片机)、电子负载电路、采样电路、LCD 显示电路和电源电路。
该系统方案的整体结构简易明了,将恒压电流、恒流电路有机的结合在了一起,并接入电子开关,操作时只需通过电子开关对模式进行手动切换,以STC12C5A60S2单片机为控制核心,通过程序实现恒压恒流值的调节、端口电压的采集及显示等核心功能。
硬件电路中含有的运算放大器具有很大的电源电压抑制化,可以大大减小输出端的纹波电压。
2硬件电路设计本智能控制系统由以下部分组成:核心控制电路(单片机)、功率控制电路、采样电路、运放比较电路、LCD 显示电路和电源电路。
2.1核心控制电路设计采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元,STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟、机器周期(1T)的单片机,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代单片机。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D 转换(250K/S),包含8位A/D、D/A 转换功能,精确度高。
简易数控直流电子负载设计原理的分析
简 易数控 直流 电子负载设计原理的分析
文／ 王 松
现 如今 ， 电子 负载作 为一种 区别 与传 统 电阻性 负载 的新 型 电 源测 试设 备 ，有着 广 泛 的应 用； 般 而 言， 电子 负载主 要是 控 制 内部功 率 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ或 晶体 管的导 通 量， 靠 功 率管 的耗 散功 率 来 消耗 电能的 。它 能够 准确检 测 出 负载 电压，精 确调 整 负载 电流等 等 ， 更 为真 实 的模 拟 实 际工作 中电 源 带载的各种工作情况 。
同时 本 设 计 选 用 ０ ． １ 欧， 式下也可以加 上软 至于恒 流模 式，其实与 恒压模 式没有 太 件 的过流保护 功能等 等，再次也就 不一一详尽 所 以最大 恒流输 出不 超过 ４ ． ５安 ，Ｉ ＲＦ ３ ２ ０ ５的 大 的 区别，无 非就 是改变 采样 电阻两端 的 电 举例说 明了，大家可 自由发挥 的。 压 ，从而控 制 流过 采样 电阻的 电流 ，首 先还 持续漏极 电流为 ８ ０ Ａ、最大耗散功率为 ２ ０ ０瓦 ， 是 ＭＣ Ｕ 输 出 ＣＢ Ａ－ － Ｏ ０ １ ， 使 电 子 开 关 选 通 恒 参考文献 所 以正常情况 下系统是 可以稳 定工作 的。 ＡＣ的输 ［ １ ］ 李卫华 ， 谢珩 ．关于电子模拟 负载现状的 同时本 系 统为 了实现 对三 种模 式 的数控 流 模式 ，运 算 放大器 Ｕ４同 向端 接 Ｄ 探讨 ［ Ｊ ］ ． 新余 高专 学报 ， ２ ０ ０ ５ ， １ ０ （ ２ ） ： ４ ７ － 切 换 功能 ，采 用 了八选 一 数字 控制 模拟 开关 出设定值，运算放大 器 Ｕ４反 向端接经过一 级 ４ ９ ． Ｃ Ｄ４ ０ ５ １ 。该 芯片 由四个控制 端来 决定通 道 的 放大 电路放大 的电流反馈信 号，这主 要是 因为 Ｃ输 出的设 定值根本 无法达 到很 大的动 态 【 ２ 】 王子剑 ， 孔峰 ． 基于Ｄ Ｓ Ｐ的 数 字 电 子 选 择 ，以实 现对 后级 功率 管 的控制 使系 统恒 ＤＡ 范 围，所 以为 了达到 小电流 的输 出必须要将 反 负载 控 制 器 设 计 ［ Ｊ ］ ．计 算 机 技 术 与 发 定 输 出 ，三 个 二 进 制 控 制 输 入 端 ，Ａ、Ｂ、 馈信号进行必要 的放大 处理 ，若是要 达到大电 展 ， ２ ０ ０ ２（ ２ ） ： ２ ４ 卜 ２ ４ ４ ． ｃ ，一个禁 止端 Ｅ Ｎ，将 Ａ 、Ｂ 、Ｃ三 个控制端 流 的输 出就得 将 ＤＡＣ的输 出设定 值进行必 要 ［ ３ 】宋亚 明 ．浅析 现代 电子 负载 系统方案设计 接 到 ＭＣ Ｕ 的三 个输 出端 口，Ｅ Ｎ 接低 电平 ： 的放大处理 ，当然也是 可以将 反馈信 号进 行一 【 Ｊ 】 ．信 息科技 ， ２ Ｏ １ １ ． 若 ＭＣ Ｕ 输 出 ＣＢ Ａ＝ Ｏ ０ ０ ， 则 选 通 Ｘ０通 道 ， 定 的衰减 处理 的，只不 过小信 号的衰 减会 使误 … ４ 朱金 刚 ． 智能 电子 负载 的设 计 ［ Ｊ ］ ．实验 实现被测 电源 的恒阻模式 输 出；若 ＭＣ Ｕ输 出 Ｃ Ｂ Ａ＝ Ｏ ０ １ ，则选通 Ｘ１ 通道 ，实现被测 电源 的 恒 压 模 式输 出；若 ＭＣ Ｕ输出 Ｃ Ｂ Ａ＝ ０ １ ０ ， 则 选通 Ｘ ２通道 ，实现被测 电源的恒流模 式输出。 恒 阻 模 式 输 出 要 求 被 测 电源 的 输 出
直流电子负载的设计制作DZ版
直流电子负载的设计制作D Z版(总11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--直流电子负载的设计制作摘要：本设计利用51单片机程控输出数字信号，经过DA转换成模拟量，作为MOSFET功率电路的输入信号。
其中MOSFET功率电路由比较器控制NMOS管导通，形成正负反馈模型，实现了恒压、恒流和恒阻三种模式的切换和设置调节。
AD实时采集输出的恒定信号，传送给单片机，实现数字显示及自动过载保护功能，完成了题目的要求。
三种模式采用手动切换，CV范围扩大为0-30V 左右，CC扩大为0-3A左右，CR范围为1~99欧姆，测量精度小于5%，系统电路简洁，调节快速，且具有过载保护提示，键盘输入设置，LCD实时显示等功能。
关键字：电子负载，单片机，恒流，恒压，恒阻Abstract: In this design, the 51 single-chip outputs digitalsignal ,then DA converts analog which is the input signal of MOSFET power circuit. MOSFET power circuit is controlled by the comparator and NMOS transistor is turned on, the positive and negative feedback model was formed to achieve a constant voltage, constant current and constant resistance three modes switch and set the adjustment. AD acquisits constant output signal ,then it is transmitted to the microcontroller, digital display and automatic overload protection to complete the requirements of the topic. Three modes was designed to be manual switching, the CV extend about 0-30V, CC expanded to about 0-3A, Cr ranges from 1 to 99 ohms, the measurement accuracy is less than 5%, system circuit is simple and fast adjustment, and has overload protection prompts, keyboard input settings, LCD real-time display functions.Keywords: electronic load, microcontroller,constant current,constant voltage,constant resistance目录一、方案论证与设计 (1)1．1整体方案分析设计 (1)模块方案比较 (1)MOSFET功率（恒流恒压恒阻）电路方案选择 (1)主控器模块方案选择 (2)显示模块方案选择 (2)二、电路设计 (2)模拟电路分析设计（各模块仿真图见附录） (2)恒流电路模块 (2)恒压电路模块 (3)恒阻电路模式 (3)自动过载保护模块 (4)数字电路分析设计（数字电路原理图见附录） (4)DA/AD模块 (4)负载参数的可调节和数字化显示的方法 (4)三、软件设计 (4)四、测试方案及测试结果 (4)测试仪器 (4)测试方法 (4)测试数据 (5)恒流模式测试 (5)恒压模式测试 (5)恒阻模式测试 (5)过载保护报警测试 (6)测试结果分析 (6)五、总结 (6)六、参考文献 (6)一、方案论证与设计1．1整体方案分析设计该系统包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET功率电路和AD、DA处理电路六个部分。
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。
直流电子负载的设计
直流电子负载的设计【摘要】系统主要以STC89C52单片机为控制核心：设计恒流、恒压和恒阻方式由手动切换的电子负载，实现电源的可靠检测和带载能力。
包括控制电路、主电路、采样电路、显示电路等;能够检测被检测电源的电流值、电压值、电阻值，并且实现过载保护，在液晶上显示各个参数的功能。
【关键词】单片机;恒流;恒阻;采样1.系统总体设计方案直流电子负载，有恒流、恒压和恒阻三种模式，可手动切换。
设计中切换部分采用程控键盘切换，而三种模式都是采用运算放大器结合反馈网络组成的电路实现，根据设计要求，此电路中的反馈网络以场效应管为核心。
控制部分采用单片机来完成，显示采用液晶模块。
恒压模式、恒阻模式与恒流模式硬件实现方法基本相同，软件实现方法类似。
系统包括主控器、键盘、显示电路和信号处理模块四个部分，信号处理模块包括信号检测和AD/DA转换电路。
2.模块设计方案比较2.1 恒压电路简易的恒压电路，用一个稳压二极管实现，电压只能稳定在一个定值，若所接稳压管为10V，则电路的输入电压被限制在10V不可调，受这一局限，我们采用了由运算放大器OP07和MOS管组成的恒压电子负载电路，实现电路可调直流。
图1 恒压电路图中MOS管上的电压经R4与R5分压后送入运放IN+与给定值进行比较，使MOS管上得到一个电压;并且为防止电流过大烧坏元件多接了一个R2。
2.2 恒流电路在串联电路中，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，比如在电路中接一个限流电阻。
但是这种电路只能在一些功率较小及要求不高的场合里应用，且这种电路调节输出电流也不方便。
我们用DAC芯片由MCU控制输入实现数控恒流电子负载，DA输入一个电压值，经过OP07反馈给采样电阻，实现恒流，该电路更容易获得稳定及精确的电流值。
图2 恒流电路R1为取样电阻，V1是给定信号，电路工作原理是：当给定一个信号时V1，如果R1上的电压小于V1，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R1的电流加大。
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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：
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。
下面图是电路仿真的结果：
图中B点为输入电压信号，A点是电子负载的输入，当A点电压变化时输入电流也在变化，而电路能让A点稳定在2V不变。
恒阻电路
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。
下面电路是由硬变件实现的恒阻电路：
如图所示:R4为1%，如果输入电压为1V，那么IN+上的电压为10mV，也就控制R1上的电压为10mV，等效电阻测为1欧。
请看下图仿真结果：
图中我们可以看到电压与电流变化的特牲，这种是纯阻性电路的特点。
我们将R4调到2时再看下仿真结果：
调R4为2%后等效电阻为0.5欧，电路仿真结果验证电路的可行性。
恒功率电路：
恒功率功能大部份电子负载都采用恒流电路来实现，原理是MCU采样到输入电压后根据设定的功率值来计算输出电流。
当然也可以采用硬件方法来实现恒功率功能，下面是硬件恒功率功能方块图：
上面介绍了直流电子负载基本的四个功能，希望对大家有用，大家有什么问题或发现本文有什么错误请和我联系，谢谢！！！
制作日期：2007-9-21
联系：Email:LBS88@。