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。
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。
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简易直流电子负载
制作小组：程建
刘满
文超炜
指导老师：张志俊
田微
摘要
本设计是由运算放大器OP07作为电压放大器，MOS管IRF540作为恒流负载，78XX系列稳压芯片提供电源，；STM32作为主控制器检测电流电压，实现电子负载过压保护并能自动测量负载调整率；12864作为显示器实时显示电子负载电压、电流、电流精度和过压阈值。
本系统能保持稳定的电流特性，高精度的电流、电压测量和显示，具有过压保护功能和友好的人机界面。
关键词：OP07 IRF540 STM32 12864
一、系统方案
电子负载用于测试直流电源、蓄电池等电源的性能，其工作方式有横流、恒压和横阻三种模式，因为本题的要求，故将电子负载作为横流模式，其主电路包括开环电压放大器、横流负载和测量显示。
1.1主电压放大器的选择
方案一：OP07
OP07是双电源供电的高精度低噪声运算放大器，当其工作于开环线性放大区时，其正负输入端的电压值及其接近，经实测为0.001V的差值，因而可以提高电流精度，其性价比高。
方案二：OPA2227
OPA2227为TI公司的高精度仪放，但在实际测量中，其开环放大区的正负输入端电压差值大，不利于对输出电流精度的控制，其价格相对较贵。
综上，选用方案一。
1.2横流负载的选择
方案一：IRF540
IRF540为N沟道MOS管，通过控制V DS和V GS的关系使其工作于恒流区，其参数值为V DSS=100V，I D=23A,R DS(ON)≤77mΩ。
对于本题电压阈值18±0.2V，最大电流1A来说足够。
方案二：IRF630
IRF630同为N沟道MOS管，其参数值为V DSS=200V，I D=9A,R DS(ON)≤400mΩ，对于本题来说也足够，但其能通过的最大开关电流小于IRF540,而导通内阻又远大于IRF540，故其在通过持续电流的最大值比IRF540小，导通损耗比IRF540大，对于散热的要求高。
综上，选用方案一。
1.3主控制器的选择
方案一：STM32
STM32有
方案二：MSP430
MSP430有
二、理论分析与计算
1.1电子负载及恒流电路分析
下图是一个常用的恒流电路，这样的电路容易获得稳定和精确的电流值，R3为采样电阻，VREF是参考电压，电路的工作原理是：当给定一个VREF时，如果R3上的电压小于VREF，则OP07会加大输出，MOS管会加大导通使R3上的电流增大。
如果R3上的电压大于VREF，则OP07会减小输出，MOS管会降低开通使R3上的电流减小。
这样R3上的电压则通过负反馈维持在恒定的给定电压值VREF，来实现横流控制，MOS管则作为外部电源的负载消耗能量，整个电路就成了一个电子负载。
例如：下图电路中VERF=10mV,则电子负载的导通电流I=VERF/R3=1A。
实际应用中可以用DAC来给定VERF的电压值实现数控横流电子负载。
图一
1.2电压、电流的测量及精度分析
本次设计结合题目要求后，其输入电压范围为0.1V-18V,输出电流范围为100mA-1000mA。
题目要求的电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS），分辨力为1mV，本次设计中设定的满电压为18V，则0.02%FS为3.6mV的偏差。
STM32内部集成12位高精度AD转化器，其最小分辨率为3.3V/212。