直流电子负载论文
直流电子负载在直流稳压电源校准中的应用 精品
直流电子负载在直流电源校准中的应用摘要：本文简要介绍了直流电子负载的四种工作模式以及常见用途，并着重论述了其在直流电源校准中的应用，介绍了直流电源的校准方法及在校准中的注意事项。
关键词：电子负载；直流电源；校准The Application of DC Electronic Load in calibration of DCPower SupplyAbstract:This paper introduce four modes of operation and usual application for DC electronic load. And it is more discussed using DC electronic load to calibrate DC power supply,and Calibration methods and some notices are given .Key words :Electronic load；DC power supply ；Calibration1引言在直流电源的校准中，使用直流电子负载替代笨重而不便于调节的“绕线式”变阻器，将会显著的提高工作效率。
本文以chroma公司生产的6312型直流电子负载为例，首先简要介绍了直流电子负载的四种工作模式和应用，而后着重论述了其在直流电源校准中的应用。
2 直流电子负载的工作模式[1]及应用[2]直流电子负载具有恒流、恒压、恒阻、恒功率、动态等工作模式；可用于蓄电池、不间断电源(UPS)、充电器及AC/DC变换器、互感器、整流器、变压器及电感、电容等元件的测试。
以下是直流电子负载常具有的四种工作模式。
2.1恒流模式（Constant Current Mode）该模式下，在额定输入电压及额定功率范围内，无论输入电压如何变化，设定的恒流值始终不变。
如图1所示。
I设定的恒流值图1恒流工作模式U恒流模式可用来做直流稳压电源及直流变换器的老化试验及测试它们的负载效应，还可测试电池的放电特性、二次电池的充电特性等。
直流电子负载基本工作模式的实现策略研究
直流电子负载基本工作模式的实现策略研究院（系）：电气工程系专业：电气工程及其自动化学号：1080610505 指导教师：王明彦2012年7月毕业设计（论文）题目直流电子负载基本工作模式的实现策略研究专业电气工程及其自动化学号1080610505学生吴海涛指导教师王明彦答辩日期2012年7月哈尔滨工业大学毕业设计（论文）评语姓名：学号：专业：毕业设计（论文）题目：工作起止日期：______ 年____ 月____ 日起______ 年____ 月____ 日止指导教师对毕业设计（论文）进行情况，完成质量及评分意见：______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________ ____________指导教师签字：指导教师职称：评阅人评阅意见：______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________ _______ ______________________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________ __ 评阅教师签字：_________ ______ 评阅教师职称：_________ _____答辩委员会评语：______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________ __________根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定：学生毕业设计（论文）答辩成绩评定为：对毕业设计（论文）的特殊评语：______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________________________ ________答辩委员会主任（签字）：职称：______ __________答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员（签字）：___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________年月日哈尔滨工业大学毕业设计（论文）任务书摘要随着电力电子技术的发展，一种新兴的电子仪器和测试设备——电子负载应运而生。
基于单片机的直流电子负载设计
人们 生活的各个领域都有可能会应用到负载测试 ，例如 ，充 电 的因数等相 关因素 ，之前的 电子的电阻负载难 以模拟 比较复杂 的单 电源与蓄 电池放 电测试 ，购买 电池时也要进行 负载测试 。直流 电子 片机 电子 负载 的设计形式 。
负载使用 的时 间比较长 ，应用范围较为广泛。一般实验室利用 电力 ３单 片 机 电子 负载 软件 设 计
Ｃ８０５１Ｆ０２Ｏ控制核心一些简单的直流 电子负载 ，系统使用恒流 的工 作模式 ，精确度非常高 ，完全达到单片机直流 电子负载设计的 目的。
图１即为单片机 电子负载软件设计流程图。观察下 图可知，单片 机 电子负载的系统首先做Ｄ／Ａ、Ａ／１）、液晶的显示 、控制的电子变量 慢慢初始化 ，然后在调整键盘对相应的程序进行扫描 ，在未按下按
键时，直接默认 时可将预先设置好的资料数据直接输入 、按键查询 、预置数 据 的显示等相关功能 ，按键一次 以后 ，单片机就可以之间转变为所
２ 电子 负载 总体 设 计 与原 理
执行 的电子负载系统 的调节 、Ａ／Ｄ收集 、ＰＷＭ的参 数调 整 、资料数
数 控技 术
Ｉ ’数 １与字应技用术
基于单片机的直流电子负载设计
李 山 华 志 伟 （鹤 壁 市机 电信 息 工程 学校 河 南鹤 壁 ４５８０３１）
摘要：单 片机 最大的有事 就是 电子处理速度 非常快 、消耗 能量低 、抵 抗干扰能 量非常 强，可 以把 它使 用在现 价段 单片机 的 直流 电子 负载 设计过程
计［Ｊ］．电子 制作 。２０１４，１ ２（２４）：１ ０． ［３］张林仙。刘 刚，邓彬伟．基于 Ｂｏｏｓｔ升压 电路的直流电子负载 设计 ［Ｊ］．湖北 理 工 学 院 学 报。２０１３，２０（１）：１ ３．
北交大论文【电子模拟负载】
目录摘要〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃1 Abstract〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃2 第一章概述〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃3 第二章系统分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 §2.1 负载模拟原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃62.1.1 试验系统原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃62.1.2 等值电路和数学模型〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃6 §2.2 工业控制机集中控制系统〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃8 §2.3 负载模块实现方案〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃9 §2.4 逆变部分分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃11 §2.5 逆变部分控制研究〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃14 第三章直直变换器〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃17 §3.1 全桥变换器工作原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃173.1.1 基本工作原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃173.1.2 电流模式控制原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃18 §3.2 主电路结构及参数选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃193.2.1 主电路原理图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃203.2.2 开关器件的选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃203.2.3 高频变压器的设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃213.2.4 输出滤波电感的选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃223.2.5 输出整流电路设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃22 §3.3 控制部分实现〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃23 §3.4 并联实现方式〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃25 第四章逆变部分设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃26 §4.1 主电路结构及参数选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃264.1.1 主开关管的选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃264.1.2 交流侧滤波电感的选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃274.1.3 直流侧滤波电容的选择〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃27 §4.2 控制电路实现〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃284.2.1 TMS320F240简介〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃284.2.2 控制电路原理框图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃29 §4.3 驱动及保护电路设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃304.3.1 驱动电路的设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃304.3.2 缓冲吸收电路的设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃314.3.3 保护电路的设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃32 §4.4 滞环电流控制的DSP实现〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃354.4.1 控制方法硬件实现〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃354.4.2 DSP软件流程图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃364.4.3 控制延时分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃38 第五章负载模块系统实现〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃39 §5.1 系统控制原理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃395.1.1 双闭环控制分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃395.1.2 高压直流电压计算〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃40 §5.2 软件控制流程〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃42 §5.3 电磁兼容设计〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃44 第六章实验波形及分析〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃46 §6.1 直直变换实验波形〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃46 §6.2 逆变部分实验波形〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃47 §6.3 负载模块特性波形〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃49 结论〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃53 致谢〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃54 参考文献〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃55摘要能馈式电子模拟功率负载是一种用于各种直流电源出厂试验的能够模拟实际电阻负载特性的新型电力电子装臵。
论文.可编程直流电子负载的设计与研究讲解
目录摘要 (I)关键字 (I)Abstract (I)Key words (I)1 前言 (1)2 设计任务与要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 设计要求 (4)2.2.1 基本要求 (4)2.2.2 发挥部分 (4)3 设计方案的选择与论证 (5)3.1 电子负载的工作原理 (5)3.1.1 恒定电流模式 (5)3.1.2 恒定电阻模式 (5)3.1.3 恒定电压模式 (6)3.2 系统整体设计方案论证 (7)3.2.1 负载器件选择 (7)3.3 负载工作模式的论证与选择 (7)3.3.1 恒流方案 (7)3.3.2 恒阻方案 (8)3.3.3 恒压方案 (8)3.4 电压电流检测方案论证与选择 (9)3.5 保护电路方案的选择 (9)4 可编程直流电子负载硬件的分析与计算 (10)4.1 系统总体方框图 (10)4.2 负载电路的分析与计算 (11)4.3 工作模式的分析与计算 (12)4.4 驱动电路的解析 (13)4.5 保护电路的分析 (13)5 电子负载流程图设计 (15)5.1 键盘识别处理与显示流程图设计 (15)5.2 电子负载计算值系统流程图设计 (16)6 系统测试与调试分析 (17)7 结论 (21)参考文献........................................... 错误！未定义书签。
致谢............................................... 错误！未定义书签。
附录A 可编程直流电子负载的供电电源............... 错误！未定义书签。
附录B 设计实物图................................. 错误！未定义书签。
可编程直流电子负载的设计与实现摘要本设计采用8个100W的MOS增强型功率场效应管并联连接作为电子负载，采用STC12C5A60S2低功耗单片机作为控制核心，控制电子负载的工作模式和系统的参数，电流、电阻、电压的数值可以通过键盘对其进行任意设置，而且还能够实时显示到液晶显示屏上。
电子设计大赛直流负载论文
电子设计大赛直流负载论文2012年山东省电子设计竞赛直流电子负载的设计制作（F题）目录摘要 (4)一、方案论证与设计 (5)1.1 模块方案比较 (6)1.1.1 负载参数预置方案 (6)1.1.2 电路设计方案 (7)1.2 自动过流保护设计 (9)1.3 显示方案选择 (9)二、软件设计及流程 (10)2.1 主程序流程图：....... 错误！未定义书签。
2.2定时中断流程图 (11)三、测试结果及分析 (12)3.1 恒电压模式测试 (12)3.2 恒电流模式测试 (12)3.3 测试器件.................................................................................... (11)四、设计总结和心得 (13)附录一 (14)直流电子负载的设计制作摘要本设计是基于TI公司的MSP460程控的电子负载，具有恒流、恒压、恒阻三种工作模式，通过矩阵键盘预先设定电子负载的值，手动开关和单片机结合实现三种负载模式的转换。
恒流源工作模式时，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依据所设定的电流值而保持恒定，与测量端输入电压的大小无关。
恒压工作模式及恒阻工作模式的特性与恒流工作模式类似。
系统包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在液晶屏上显示。
关键词：电子负载；单片机（MCU）；电子负载；数/模转换；电压电流采样一、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。
我们设计的电子负载有恒流和和恒压以及恒阻以三种工作模式模式，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。
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 puter to plete 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 pared.In A / D converter circuit for voltage and current analog signals into digital signals by single - chip Microputer 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。
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。
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简易直流电子负载（C题）【本科组】摘要本系统以STM32F103VET6为控制核心，采用D/A TLV5616控制运放LM358驱动N沟道增强型P-MOSFET CSD17505Q5A，通过负反馈实现直流电子负载的恒流工作模式。
同时采用电流并联检测芯片INA282将电流反馈至MCU，通过A/D 采样检测实际电流与D/A设定电流的差值，利用PID控制实现无净差控制，提高了电流控制的精度。
其中PID参数通过遗传算法进行自整定，预设了一组较优PID参数，在实际高精度测量中，也可以通过重新整定更新PID参数。
系统工作电压范围0.2-18V，电压分辨率为0.5mV，精度恒为±0.25mV，工作电流范围0-1000mA，分辨率0.2mA，精度恒为±0.1mA，在满足设计要求的情况下具备了很高的恒流精度。
另外，通过对继电器的控制，实现了过压保护与自恢复功能，还具备声光报警等实用功能。
在大功率的应用需求中，本系统可以通过多个P-MOSFET并联扩流很方便的实现。
同时在不改变电路的情况下，通过软件更新还可实现直流电子负载的恒阻和恒功率方式运行。
关键词：直流电子负载；恒流模式；高精度高分辨率；PID参数自整定一、系统方案本系统主要由MCU控制模块、恒流模块、电压采样模块、电流采样模块、A/D D/A 转换模块、电源模块组成，下面分别就这几个模块进行方案论证及选择。
1.1电子负载及恒流方案的论证与选择本题要求制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。
即在电压输入低于18V的情况下，实现100mA~1000mA的恒流工作控制。
方案一：传统电子负载。
运用传统的电子负载设计方式，利用电力电子器件的特性，通过分析等值电路，用电力电子元件搭建电子电路来模拟负载，可以实现定电流特性。
但传统方案调节不够方便、精确。
方案二：PWM控制型电子负载。
单片机输出一定占空比的PWM控制信号，控制功率电路MOS管的导通和关断时间，让功率消耗在串接的电阻上，来获得实际所需的工作电流、电压。
电路中的检测电路为电压、电流负反馈回路，通过A/D采集到单片机，与预置值进行比较，作为单片机进一步调节PWM占空比的依据。
此方案开关管工作在开关状态，损耗小，发热低，但电路纹波较大，不利于实现恒流负载的精确控制。
图1 PWM控制型电子负载方案三：能量回馈型电子负载。
待测电源通过DC/DC升压电路变换为高压直流电，再通过逆变变为交流回馈到电网。
此方案能实现电能的再生利用，多用在大功率的直流电子负载上。
在小功率、低电压直流电子负载中应用此方案，DC/DC部分要完成将低压电能变为可供逆变器输入的高压，输入端的低压大电流、输出端的高压低电流导致设计难度变大，且采用逆变方案节省的能量也很有限，性价比很低。
图2 能量回馈型电子负载方案四：线性控制方式电子负载。
通过控制功率管的电流大小，把能量损耗在功率管上，电子负载工作的最大功率受开关管消耗功率的限制，但本题只要求最大18W的功率，因此采用功率管来实现较容易。
由于采用了工作在线性区的功率半导体器件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控制和调节方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还能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。
同时此方案也可以在不改动硬件的情况下，软件实现恒阻与恒功率运行模式。
综合以上四种方案，本设计选择方案四。
1.2 功率管的论证与选择方案一：采用功率双极性三极管。
双极性三极管属电流控制型器件，在控制变化速度上较慢，其次，晶体管具有负温度系数，温度越高，导通电压越大，热稳定度较差，同时晶体管还受到“二次击穿”效应的限制。
方案二：采用N沟道增强型P-MOSFET。
MOS管具有正温度系数，当结温升高时通态电阻增大，有自限流作用，所以功率MOSFET热稳定性好，并且在做功率扩展时便于多功率MOS管并联分流。
综合以上两种方案，本设计选择方案二。
1.3 电压采样方案的论证与选择方案一：采用普通大电阻分压。
稳定度较差，受温度漂移的影响。
方案二：采用高线性度模拟光电耦合器HCNR200。
利用HCNR200可以隔离模拟信号，同时具有良好的稳定度，线性度，频带宽和低成本特性。
综合以上两种方案，本设计选择方案二。
1.4 电流检测方案的论证与选择方案一：采用TI公司的差动运放芯片INA143。
差动放大器通过衰减输入信号并相减来实现高共模信号的抑制，测量速度较慢，适合平均电流的测量，并且由于输入级分压电阻网络的原因，“漏电流”大，在如此高精度的测量中，将会容易影响测量精度。
方案二：采用TI公司的电流检测放大器芯片INA282。
电流检测放大器通过高耐压的晶体管输入级和电阻将电压转化为电流，进行电流的相减，再通过第二级放大并转化为电压信号(或不转化)再输出，测量速度快，能测量瞬时电流，并且有很高的输入共模抑制比（CMRR）。
方案三：采用Allegro公司的带2.1kVRMS电压绝缘的、基于霍尔效应的线性电流传感器。
此方案不会引起干扰或引入插损，但成本相对比较昂贵，而且容易产生非线性效应和温度系数误差。
因此磁场检测方法通常局限于能够承受与无插损相关的较高成本的应用。
另外，此处的工作电压最大只有18V左右，不必要采用高电压的电压绝缘。
综合考虑采用方案二。
1.5 A/D、D/A转换的论证与选择方案一：采用MCU片内A/D、D/A。
主控方案采用STM32F103VET6，片内自带12位A/D与D/A，精度较低。
方案二：采用片外ADS1115、TLV5616。
ADS1115 是具有16 位分辨率的高精度模数转换器(ADC)，具有内部可编程增益放大器（PGA）、比较器，能方便的实现丰富的控制功能与高精度测量。
TLV5616控制方便，其电压输出范围= 2倍基准电压，在使用外部2.048V并联电压基准时可以方便的实现1mV/步进量的控制。
考虑本题对精度的较高要求，采用方案二。
1.6 整体方案描述如图3所示。
通过触摸液晶显示屏和辅助控制键盘对STM32F103VET6进行设置，通过D/A的恒流电路的恒流电路进行恒流控制，经过ADS1115采集到的电流进行闭环PID控制（PID的参数提前通过遗传算法整定，也可后期整定更新），使电流稳定在设定的值。
而电压采样跨接在整个直流电子负载输入端，一旦检测到电压大于18V，立即切断直流电子负载正极处的继电器，切断电子负载与被测电源构成的环路，完成过压保护，同时通过灯光闪烁与蜂鸣器报警，当电压低于18V时自动恢复电路功能。
图3 系统总体框图二、理论分析与计算2.1电子负载及恒流电路的分析2.2.1 恒流电路分析用一个运算放大器、功率MOSFET和外部电阻可以实现简单的、高质量的恒流电路。
其核心实质是一个电流取样的负反馈控制环，采样电阻（康铜丝）上的电压降通过负反馈保持电流恒定，P-MOSFET在这里既作为电流控制器件同时也作为被测电源的负载，工作在线性区。
为了更进一步的提高控制精度，同时通过并联电流检测芯片INA282检测电流大小，反馈到A/D，MCU通过PID进行闭环控制。
为了保证PID良好的控制特性，对PID参数采用遗传算法进行自整定，在200代进化参数中找到最优值。
反馈使采样电阻R14（见图4）端的电压通过D/A设定，进入到运算放大器同向输入端的值Vin+，得到对应的电流为：I=Vin+/R14（2-1）为了直流电子负载具有较强的带载能力（即在较小的电压下就能达到1A的最大带载电流），电阻R的取值不能过大，在此取0.1Ω的康铜丝。
由公式（2-1）可知，I=1A 时，Vin+=0.1V，由于电压太小导致D/A控制的精度太低，故在反馈中引入了同相放大负反馈电路。
设反馈的放大倍数为k，得到修正后的电压、电流关系为：I=k*Vin+/R14（2-2）由公式（2-2），假设运放同相输入端电压为3.6V时（D/A满量程输出为4.096V，此处留有一定余量），对应电流为1A，可知反馈处的同相放大倍数k=36。
运放的反馈电阻必须足够大，以便不会使输出过载；但也不能太大，使输入偏置电流产生较大的失调，反馈网络的高阻抗也增加了干扰信号的电容检波的易感性和杂散电容的负载效应，因此取同相放大器反相输入端电阻R1=10kΩ，又由电压放大倍数k=36，同相放大电压增益公式：Av =1+R17/R16（2-3）得R17=350kΩ。
另外考虑到运放的输入偏置电流，确保两个输入端的直流驱动电阻相同，即在反馈回路运放的同相输入端接入点阻R13=R17//R16=9.7kΩ。
2.2.2 恒流模式分辨率分析由2.2.1的分析可知，D/A输出3.6V时恒流电流为1000mA，在采用12位D/A TLV5616的情况下，电流分辨率D=(1000mA*4.096V)/(3.6V*212)=0.278mA<10mA，远远超过了题目的要求。
同时100mA~1000mA的设置精度都为±0.5D=±0.139mA，即在电流I=100mA~1000mA时，精度为0.139%~0.0139%<1%，也远远超过了题目的要求。
2.2.3 P-MOSFET选型分析由方案论证的分析可知，选用N沟道增强型P-MOSFET作为功率管。
题目要求被测电源设备输出电压0~18V可调，因此选用V DS>=25V的P-MOSFET。
要保证要直流电子负载具有较强的拉载能力（保证对低电压大电流电源的测量），除了保证2.2.1恒流电路的分析中的采用小电阻R（即在电流1A的情况下电阻R上只有0.1V的压降），还要保证P-MOSFET能够在很小的电压下达到1A的电流。
假设电子负载最低工作电压为0.2V，除去电阻R上分压的0.1V，V DS=0.1V，即要求选用能在V DS=0.1、V GS=10.5V （运算放大器LM358在V S =12V电源电压下能输入的最大电压V OH=V S-1.5V）下达到1A的电流的P-MOSFET。
CSD17505Q5A是TI公司的生产的N沟道功率MOSFET，具有V GS（th）=1.3V，R DS = 3.7 mΩ的典型值，由芯片资料中的V DS-I DS特性可知，在V DS=0.03V、V GS=6.0V （on）的情况下就能达到10A的电流，能够达到要求。
2.2.4 P-MOSFET散热分析采用线性控制方式电子负载，最大的问题就是把能量全部损耗在了功率管上，在18V、1A的情况下馆子耗散的功率达到了大约18W，因此需要对功率管允许的最大耗散功率进行计算，若小于18W，则应增加辅助散热措施。
设定环境温度T A=40℃，查阅PDF得CSD17505Q5A最大连续工作温度T J=150℃，从结到管壳的热阻为RθJC=1. 3℃/W，从管壳到环境的热阻为RθJA=50℃/W，由功率耗散公式：P D*RθJA=T J-T A （2-4）得最大耗散功率P D= (T J-T A)/ RθJA=2.144W<18W，因此必须在芯片上加装散热片。