简易直流电子负载

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。

XX年全国大学生电子设计竞赛简易直流电子负载（C题）【XX组】XX年X月X日摘要简易直流电子负载主要由恒流电路、电压电流控制电路、输出过压保护电路、电源电路和单片机控制与显示系统五部分组成。

直流电子负载是以MOS管电压转换电流原理为核心，以硬件反馈实现恒流为基础，以单片机控制为中心的高精度作品。

恒流部分的控制端采用运算放大器LM324接成闭环反馈控制形式，并用大功率MOS管作为恒流电路调整管，用水泥电阻做采样电阻，具有良好的调控线性和稳定性。

稳压电源部分设置由多个单电源为各部分电路供电。

显示部分采用液晶显示器，能够直观、方便地显示设定电流和实测电流数据。

系统达到了恒流稳定性高的效果，实时显示电压电流，输出电流为100mA~1000mA，步进为10mA。

直流负载热稳定性高，工作过程中基本不会因发热而产生偏差，且可以持续很长时间，具有过压保护功能，成本低廉，可靠性高。

关键字：电子负载；恒流电路；电压电流检测电路；过压保护电路。

目录1设计方案的论证与选择 (3)1.1系统整体方案 (3)1.2 各部分方案的论证及选择 (4)2电路原理分析与计算 (5)2.1恒流电路部分 (5)2.2控制电路部分 (6)2.3电源电路部分.................................................................................... 错误!未定义书签。

2.4过压保护部分 (9)2.5键盘与显示部分电路 (10)4测试方法与测试结果 (10)4.1测试方法 (11)4.2测试条件及仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (12)4.3.1测试结果 (12)4.3.2测试分析 (13)5设计总结 (14)参考文献 (14)附录1整体电路图 (14)附录2源程序 (15)附录3测试数据 (15)附录4 元件清单 (16)简易直流电子负载（C题）【XX组】1设计方案的论证与选择1.1系统整体方案本系统主要由单片机控制模块、电源模块、键盘与显示模块、恒流模块以及过压保护模块组成，以恒流电路为核心，用键盘对单片机进行控制，再通过单片机内部D/A 输出控制MOS管等电路产生恒定电流，当直流稳压电源在一定范围内变化时，流过本直流电子负载的电流保持恒定。

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。

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。

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。

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。

简易直流电子负载（C题）摘要：本系统设计的是恒流(CC）工作模式的简易直流电子负载，是以单片机STC89C52为主控芯片，包括控制器、独立按键、显示电路、MOSFET功率电路、恒流电路、电压电流检测电路和保护电路。

由单片机输出给定的电流值，并经过运算处理控制D/A输出，控制MOSEFT漏极电流，从而使直流电子负载的电流处于设定值。

设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表.测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点,很好的满足了提出的性能指标。

关键词：电子负载；恒流；功率电路；信号处理1.系统方案论证1。

1各种方案比较与选择1.1.1主控器模块的设计方案与选择方案一：采用纯硬件控制电路,虽然避免了软件的设置，但电路难度增加，且成本也高，也不利于实时调整电路。

方案二：采用单片机STC89C52.STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。

在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

且指令代码完全兼容传统8051。

综合考虑选择方案二以宏晶单片机STC89C52为核心，组成单片最小系统.1.1.2显示模块的设计方案与选择方案一:采用数码管显示.数码管成本较低,对环境要求低，编程也容易。

但所显示的信息量有限,一般信息量越大，占的I/O口也越多.方案二：采用1602液晶显示.采用液晶显示,画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强。

功耗也低，显示的信息量也多。

根据题目要求，需要显示电压、电流等多种信息，数码管已不能满足要求故选择方案二，本系统采用的点阵式LCD型号为1602.1。

1。

3MOSFET功率电路的设计方案与选择方案一：采用IRF540场效应管。

IRF540属于高电压，大电流的N通道增强型场效应功率晶体管，栅极电压与漏极电流关系如图2所示。