直流节能回馈型电子负载的设计与实现

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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。

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。

简易直流电子负载设计

简易直流电子负载设计【摘要】电子负载可以模拟真实环境中的负载（用电器），与传统的模拟电阻性负载相比具有节能、体积小、重量轻、成本低、效率高等优点。

本系统详细讨论了直流电子负载系统的硬件电路和软件实现，给出了较为合理的解决方案。

为了便于控制和功能的实现，采用了TI公司的MSP430高性能控制模块，设计了AD控制电路和相关的检测电路、校正电路、键盘电路、显示和驱动电路等，通过软硬件的协调配合，完成了整个的设计，较好实现了题目所要求的各项功能，且各项指标均达到要求。

【关键词】MSP430F149单片机；A/D转换；开关管一、系统设计方案1.总体方案设计电子负载系统采用MSP430F149单片机、LCD液晶显示、键盘操作、PWM 移相控制、功率管电路、A/D转换结合的技术方案；集控制、检变、显示等功能于一体的设计方法。

总方案设计框图如图1所示。

2.电流源方案比较方案一：根据传统线性恒流源的原理，以集成纹样芯片（LM337）与数字电位器构成电源的主体部分，通过单片机改变数字电位器的阻值，以及实现对恒流源输出值的调整，并使用LCD12864显示其数值，其原理方框图如图2所示。

由于流过的电流较大，需要并串多个数字电位器才能满足输出的电流要求，且系统的开环控制稳定性较差，精度较低。

方案二：根据开关电源的原理，经AC/DC变换过程来实现可调稳流的功能，主电路由整流滤波电路、斩波电路和恒流电路构成。

其工作过程如下：市电经变压器降压后，通过整流桥，电容器滤波，变成平稳的直流电，该方案可靠性高，编程容易。

电源设计框图如图3所示。

比较两种方案，最终选择方案二。

3.采样方案方案一：采用外置A/D转换器，如10位A/D转换器TLC1549系列对功率器件两端电压取样，并进行转换、控制、存储和显示。

TLC1549采用CMOS工艺。

内部具有自动采样保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，而且在设计时使在满刻度时总误差也不高，因此广泛应用于模拟量和数字量的转换电路。

直流电子负载

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，它能够正确检测出负载电压，精确调整负载电流。

一般开关电源电源的调试检测是不可缺少的。

这里选择了一种低成本的功率MOS 场效应管——IRF540。

IRF540是一种N 沟道增强型功率MOS 场效应管，可耐压 100V ，最大工作电流30A 。

左图是N 沟道增强型功率MOS 场效应管的表示符号。

工作时，在栅极G 和源极S 之间加上正电压 Vgs ，源极电流Id 将随着门源电压 Vgs 的变化而变化。

右上图为IRF540 的转移特性曲线，由IRF540的转移特性曲线可知，IRF540 是电压控制电流型器件，当栅源电压 Vgs 达到 3～4V 时，Vgs 同漏极电流 Id 几乎呈线性变化，直流电子负载恒流和恒压模式时，主要就工作在这个线性变化的区域。

直流电子负载的主要原理是MCU 对采集到的电压，电流数据与设定的电压，电流进行对比，然后根据误差来调整输出电压的大小，从而控制功率MOS 场效应管的导通量，对被测电池的输出电压，电流进行控制，达到按指定电压，电流放电的目的。

设计框图如下：功率MOSFET：主要是作为功率消耗器件，拟采用一组小功率的功率管IRF540并联组成功率消耗电路。

电流检测电路：主要是检测被测电源的放电电流，这里采用电阻电压法测量，即在功率MOSFET的源极串接上阻值很小的电阻，通过测量电阻两端的电压，由I=U/R 可计算出电流。

电流检测电路：主要作用是检测被测电源的工作电压，这里通过两个精密电阻分压得到0~4V的电压，通过跟随、滤波送至A/D。

A/D：这里使用MAX1303，内部基准电压4.096V。

D/A：这里使用MAX5444，外部基准电压2.5V，将MCU根据一定算法给出的数字控制信号转换成模拟电压用以驱动功率MOS场效应管。

驱动电路：主要作用是给功率MOSFET提供驱动电压，将D/A输出电压放大2倍。

高精度直流电子负载的设计与实现

随着电子技术的发展，各类电要求，特别是在恒定电压和恒定电流方面的技术指标要求越来越高［６］。恒流源一般采用精密并联型三端可调基准
收稿日期：２０１７⁃１２⁃２０
修回日期：２０１８⁃０１⁃１９
作者简介：邹家奇（１９９１⁃），男，江西余江人，助理工程师，研
在电源、电池、充电器等功率类电子产品的测试中，通常需要使用负载来测试产品的带负载能力［１］。采用电阻、电容、电感及其组合形式来模拟负载占用空间较大，且精度较差、形式单一、其负载大小不能调节［２］。在实际测试中，负载会随着时间、频率及外界因素不断变化，因而静态负载并不能完全替代实际负载进行测试［３］。直流电子负载是利用大功率半导体器件把进入电子负载的电能转换成热能或传送给电网，它既能模拟恒定电流、恒定电压和恒定电阻等多种实际负载，也可模拟特殊负载波形，并且因其体积小、功耗低、阻值可调范围大等优点广泛应用于电源类产品的稳态特性和瞬态特性及其他功率电子元器件的测试、老化和分析等环节中［４⁃５］。
第４０卷第４期２０１８年８月
指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ�� ４０Ｎｏ�� ４Ａｕｇ�� ２０１８
文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０４⁃０１２５⁃０４
高精度直流电子负载的设计与实现
邹家奇（海军驻无锡地区军事代表室，江苏无锡２１４０６１）摘要：针对传统功率类电子产品测试中，静态负载不能完全模拟实际负载的问题，而目前的电子负载响应速度慢、精度不高、测试能力不完善及其稳定性较差等问题，提出了一种新型的直流电子负载设计方法。系统通过采用高精度电子器件及合理的电路板布线方法，提出了提高输出电流精度的设计方法，实现了高精度、转换速度快并且具有过压保护及自动测量功能的直流电子负载。同时系统采用数字处理器对取样电流进行实时控制，提高了反应速度，达到了较高精度，并且有较好的动态特性和静态特性，可以对线性电源、开关电源、变压器等电子设备进行多种测试。关键词：响应速度；高精度；输出电流；实时控制中图分类号：ＴＭ５０６文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０４．０２８

简易直流电子负载的设计

简易直流电子负载的设计作者：汪艳叶九星朱彬彬楼然苗来源：《数字技术与应用》2013年第10期摘要：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MOSFET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以C8051F350单片机为控制核心，使用芯片内置的24位AD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、LCD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100mA～1000mA，分辨率为10mA。

在电子负载两端电压变化10V时，输出恒流变化的绝对值小于0.1%。

系统具有过压保护功能，过压阈值保护电压为10V到30V 可设。

关键词：电子负载 C8051F350单片机设计中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0169-021 前言在电路中，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，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，还可以编程模拟一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。

2 系统方案设计恒流式直流电子负载利用比较放大器、功率元件等构成电流负反馈环路，用单片机、比较器和采样电路构成电压反馈环路。

使用两个环路可使系统更加稳定，反应速度更快。

系统主要由恒流源、采样、测量显示、功率控制、保护电路等电路组成。

能量回馈电子负载原理

能量回馈电子负载原理
能量回馈电子负载原理是指在电路中，在大部分情况下只有负载在吸收电源的电能，而不能向电源返回电能。

但是，在一些特殊的电路中，负载可以将电能回馈给电源，使得电源的能量被循环利用。

这个电路中的负载就被称为能量回馈电子负载。

能量回馈电子负载原理主要指开关电源等的回馈电路，用户可以将其称之为反向电流。

在某些情况下，回馈电路是必须的，如某些充电器、锂电池电源、LED等。

因为在这些设备中，回馈电路播放了变换、保护等重要作用。

能量回馈电子负载原理中，需要注意的一个重要问题是负载不会向线路电源供电，而是通过回馈电路，将能量转移回电源侧。

这种回馈电路可以说是一个特殊的电源回路，因为电源在这种电路中是不工作的。

负载所做的工作仅仅是利用回馈电路给电源传递能量，而不是从电源中获取电能。

能量回馈电子负载的原理非常简单，具体的电路设计可以根据需要进行调整，因此具有很强的灵活性。

所以，在实际应用中，它被广泛应用于各个领域，如家用电器、汽车、航空航天、电动工具等。

在电子负载的应用中，能量回馈负载可以显著提高电子负载的效率，并增加使用时间。

同时，由于电子负载本身的结构和性质都不同，因此回馈电路的参数和配置也存在很大的差异。

一定要根据实际应用情况进行分析和选择，以达到最佳的效果。

总之，能量回馈电子负载原理虽然比较简单，但在实际应用中却具有广泛的应用前景。

未来，它将为各个领域的电子设备提供更加高效、稳定的能源供应，成为推动电子设备科技创新和发展的关键因素。

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。

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流电源的输入端。且实现了对节能老化实验电源老化电流的精确控制，达到了经济、环保、节能、高效
的目的，具有广阔的实用价值
关键词：ＭＣ９Ｓ０８ＡＷ６０：直流节能回馈型电子负载；Ｂｏｏｓｔ电路；节能老化
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｃａｎｂｏｏｓｔｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｒａｎｇｅｏｆ３－３５Ｖｔｏｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ３６－５８Ｖ，ａｎｄ￣ｅｄｂａｃｋｔｏｔｈｅｉｎｐｕｔｏｆｐｒｉｍａｒｙＤＣｐｏｗｅｒａｎｄａｃｈｉｅｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｇｉｎｇ－ｓａｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｕｒｒｅｎｔａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｆｅａｔｕｒｅｄｂｙｅｃｏｎｏｍｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｄｅｓｅｒｖｅｓｇｒｅａｔｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＣ９ＳＯ８ＡＷ６０；ＤＣｅｎｅｒｙ— ｇｓａｖｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋｅｌｅｃｔｏｎｒｉｃｌｏａｄ；Ｂｏｏｓｔｃｉｒｃｕｉｔ；ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇａｇｉｎｇ
中图分类号：ＴＰ２７１＋．５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ７７２０（２０１３）１７ — ００１９ — ０３
ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤＣｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌｏａｄ
ＷａｎｇＡｎｂａｎｇ，ＣｈｅｎＹｕａｎｚｈｉ（ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａＤＣｅｎｅｒｙ－ｇｓａｖｉｎｇ￣ｅｄｂａｃｋｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｌｏａｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＭＣ９Ｓ０８ＡＷ６０ＭＣＵ．ＩｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｍａｔｉｎｇｏｆＢｏｏｓｔｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｓｙｓｔｅｍｏｆＭＣＵａｎｄｔｈｅＰＣｄｉｓｐｌａｙｓｅｔｔｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ．
Ｈａｒｄｗａห้องสมุดไป่ตู้ ｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
直流节能回馈型电子负载的设计与实现
王安帮．陈元枝
：ｌ：
（桂林电子科技大学，广西桂林５４１００４）
摘要：设计实现了一个由ＭＣ９Ｓ０８ＡＷ６０单片机控制的输出可调的高效直流节能回馈型电子负载介绍了Ｂｏｏｓｔ升压电路与电流型ＰＷＭ控制器相结合的控制方法、单片机最小系统及上位机显示设定界面。实验结果表明，该设计实现了将３～３５Ｖ范围内的电压升压到３６～５８Ｖ范围内并回馈到直
随着科技的发展，各种各样的直流电源被大量使用，而这些电源运行的可靠与否直接关系到系统运行
１系统方案设计
１．１系统整体设计
的安全性，因此，这些电源出厂前必须要进行可靠性测试（主要是老化实验） … 。传统电源老化测试一般都是采用水泥电阻能耗放电的办法进行，其缺点是将用