简易直流电子负载

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 。
表 １ 指标 参数
设计 目标 设计制作一台恒 流（ Ｃ ｃ ） 工作模式的简易直流电子负载
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 ｖ ； 加在开关管 电
常运行和保证控制精度。 由于有先进 的单片机 、 Ａ Ｄ芯片 、 电
・
过压保护
ｌ ８ Ｖ 士 Ｏ ． ２ Ｖ
流 检 － 心 １ ０ － 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 。
负载调整率 ０ ． １ ‰ １ ９ ． ９ ％
１ ． ２恒流电子 负载 电路方案
指标要求
基本部分
恒流 范围 ｌ Ｏ Ｏ ｍＡ～ ｌ ０ ｏ ０ ｍＡ
发挥 部分
阻上， 调节 Ｐ Ｗ Ｍ 信 号 占空 比 可 以 调 节 电路 的输 入 电流 ， 通 过
电压测量精 ０ ． ０ ２ ＋ ０ ． Ｏ ２ ％ 度 Ｆ ｓ
闭环控制 ， 可 以实现输入 电流 的恒定 ， 输入 电流波形如 幽 ３ 。
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Ｂ Ｏ ＯＳ Ｔ电路输入 电流的 目的 。这样 ， Ｂ Ｏ ＯＳ Ｔ 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
— —
斟协论坛 ・２ ０ １ ３ 年第 ８ 期（ 下 ）— —
综上 ， 我们选方案二 。 ｌ － ３ 控 制方 案
综上 ， 本 设 计 选 用 电 阻分 压 网络 取样 电压 。
源自文库
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 ２理 论 分析 与计 算
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 。 ２ ． １ 恒流电子 负载 电 路 的主要器件参数计 算 通过检测恒流 电子负载输入电流 Ｉ ， 并将其与给定值进行 比较 ， ２ ． １ ． １ Ｒ Ｌ 和 ＡＤ Ｃ的分析与计算
ＡＤＳ Ｉ ｌ １ ５ ， 分辨率达六万分之一 。但是在实 际应用 中， 由于 Ｐ Ｉ 算法 、 显示等必须截尾， 所 以实际分辨率约为万分之一。为提
高 信 噪 比，ＡＤ Ｃ用 ５ Ｖ 电压供 电，参考 电压为 ４ ． ０ ９ ６ Ｖ。 图 ４ 系统 控 制 框 图
１ ． ４ 检 测 方 案
经数字 Ｐ Ｉ 调节后输 出相应 占空 比的 Ｐ ＷＭ 信 号驱动开关管 ，
从 而 实现 闭环 控 制 达 到 题 目的 要 求 。
当ｖ 和 Ｒ一定时电流 的分辨率取决于占空 比的分辨率 ，
设计 要 求 电流 的分 辨 率 为 ｌ ｍＡ，即 分辨 率 的 要 求 至 少 为 千 分 之一 。 采用超小型 １ ６ 位 高 精 度 度 模 数 转 换 器 ＡＤ Ｃ ： 片
恒流分辨率
１ ０ ｍ Ａ
电压测量分
辨 率
ｌ ｍＶ
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 Ｐ ＷＭ 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
恒流 精度
１ ％
电流测量精 Ｏ ． １ ％＋ Ｏ ． １ ％ 度 Ｆ ｓ 电流测量分 辨 率 ｌ ｍ Ａ
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
文献标识 码： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ７ － ３ ９ ７ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ０ ８ 一 ｌ １ ５ — ０ ３
中图分类号： Ｔ Ｐ ３ ６ ８ ． １
１ 系统方案 １ ． １ 具体指标如表 １
影响， 必 须 采 取特 别 的 电路 措 施 防止 温 度 、 电压 的变 化 所 造 成 的漂 移 。
对于开关 电阻的控制可以采用模拟 电路进行调制和控制 ，
方案二： 利用 电阻分压取样 电压 。用 电阻分压取样 电压，
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 此 电路设计简单易于实现 ， 选取适当的电阻值 即能满足要求。 单一 ， 不便 于实现课题要求的多功能化。所 以， 为实现不同的
简 易直流 电子负载
口 杨宇薇 胡泽鑫 韩 帅 罗 凯
（ 三峡 大学 电气与新 能源学院 摘
湖北 ・宜昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ）
要： 该设计 以ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｐ ａ ｄ 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 Ｉ ＮＡ２ ８ ２ 和ｌ ６位高精度模数转换芯片ＡＤＳ Ｉ １ １ ５ 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 Ｐ ＷＭ 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
…
Ｉｔ
…
■■
Ｌ
Ｄ
＼
图 ２ 开 关 电 阻 图１ Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 电路
方案一 ： Ｂ ＯＯＳ Ｔ拓扑构成 的恒流 电子负载。 如图 ｌ 所示， 在特定的输入 电压下 ， 通 过调节 Ｂ ＯＯ Ｓ Ｔ电路的 Ｐ ＷＭ 信号 占
…
几一 几 几… － Ｉ
ｉ
图 ３ 电 流 波形
ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｇ ２ ５ ３ ３单片机具有两个 ｌ ６位定时器 ， 可得 Ｐ ＷＭ 占空
比分辨 率 为 ：
△ｄ １ （ １ ）
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。