直流节能回馈型电子负载的设计与实现

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。

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【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。

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。

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。

“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。

程控直流电子负载设计程控直流电子负载是一种专业的测试设备，用于测试电源、电池、电子产品等的性能和稳定性。

程控直流电子负载的设计需要考虑多方面因素，包括额定功率、负载电阻、响应时间、稳定性等等。

下面将对程控直流电子负载的设计进行详细介绍。

一、额定功率程控直流电子负载的额定功率是其最重要的指标之一，它决定了其能够承受的最大电功率。

额定功率的选择需要根据使用环境和测试需求来确定。

通常情况下，程控直流电子负载的额定功率应该比测试电源的额定功率高出一些，以保证其在测试过程中不会因功率过载而导致故障。

二、负载电阻程控直流电子负载的负载电阻需要根据测试电源的输出电压和电流来选择。

负载电阻的选择应该保证程控直流电子负载的输入端和输出端之间的电压降不超过规定范围，在电压和电流范围内保持稳定。

一般来说，负载电阻应该具备线性可变的特性，以适应不同的测试需求。

三、响应时间程控直流电子负载的响应时间是指其从接收到控制信号到实际转换为负载电流所需的时间。

响应时间越短，程控直流电子负载的稳定性越高，测试结果也越准确。

因此，响应时间是一个重要的设计指标之一。

一般来说，程控直流电子负载的响应时间应该控制在几毫秒以内，以保证测试结果的准确性和稳定性。

四、稳定性程控直流电子负载的稳定性是指其输出电流和电压的精度和稳定度。

稳定性是直接影响测试结果准确性的因素之一。

为了提高程控直流电子负载的稳定性，需要采用高质量的元器件和控制电路。

同时，还需要对电源电压波动、温度变化等因素进行优化和控制，以保证稳定性和精度。

五、安全性程控直流电子负载的安全性是设计的基本要求之一。

安全性包括电路安全设计、防护措施、安装位置等多个方面。

在设计过程中，需要考虑到使用环境的安全性，根据不同的使用环境和需求，采取相应的保护措施，保证用户操作和使用的安全性。

六、易用性程控直流电子负载的易用性也是设计的重要考虑因素之一。

易用性不仅包括人机界面的设计，还包括操作方法、故障诊断等方面。

一种基于直流母线控制的能馈型的电子负载针对能馈型电子负载在电磁炉老化中的应用，本文提出一种应用于能量回馈型电子负载直流母线电压控制方法。

基于电子负载吸收能量、直流母线电容存储能量和逆变交流输出能量守恒分析，在该分析的基础上得到一个快速的直流母线电压控制器，可以采用更小的直流母线电容，降低系统的体积和成本，最后应用上述方案设计2kW电子负载实验样机。

标签：电磁炉老化；电子负载；直流母线1 引言目前电源和家电等产品在工廠生产过程中，须经老化工序测试合格才能出厂。

产品老化测试的方法有多种多样，有用实际使用的负载测试，也有用模拟等效负载来测试。

针对能馈型电子负载在电磁炉老化中的应用，本文提出一种应用于能量回馈型电子负载直流母线电压控制方法。

本项目源自广东省省级科技计划项目——新一代能量回馈式电磁炉老化测试生产线（2015B020238015）。

2 系统电路拓扑结构为了模拟电磁炉老化测试，可将耦合线圈放置在电磁炉加热面上，通过无线输电的原理把电磁炉的磁场能量耦合到线圈，把能量传递到电子负载的输入，然后回馈到电网，实现能量循环利用。

当电子负载把电磁炉作为负载时，其输入端耦合的能量形式为交流电源。

因此，该电子负载属于交流电子负载，且具有能量回馈功能。

电子负载主电路采用两级AC/DC/AC变换结构，其功率电路拓扑可分为4部分。

图1所示为两级能量回馈电子负载的电路，前级DC/DC变换器采用的是BOOST升压变换器，通过采用适当的控制方式调节流过输入电感L1的电流，从而模拟各种负载特性，考核待测交流电源的动态和稳态特性。

直流母线电容作为功率解耦部件，能稳定前级负载模拟器输出的直流电压，并将稳定的直流电压作为逆变模块的输入。

逆变模块通过控制流过L4的电流，将前级负载模拟变换器吸收的有功功率通过回馈电网。

3 控制策略3.1 前级BOOST模块为了能够实现电磁炉实现无水老化，模拟锅具负载，耦合线圈需平稳的从电磁能获取功率，否则电磁炉将不能正常工作而关机，因此引入BOOST模块对接收的功率进行控制。

简易数控直流电子负载设计原理的分析作者：王松来源：《电子技术与软件工程》2015年第01期现如今，电子负载作为一种区别与传统电阻性负载的新型电源测试设备，有着广泛的应用；一般而言，电子负载主要是控制内部功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率来消耗电能的。

它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流等等，更为真实的模拟实际工作中电源带载的各种工作情况。

【关键词】电子负载恒流模式恒压模式恒阻模式模拟开关本系统则侧重于数控方面的设计，系统可以实现，恒压、恒流、横阻三种模式的数控切换。

如图所示，系统采用IRF3205低导通电阻NMOS管作为功率消耗部分，通过控制功率MOS管使其工作在线性工作区，就可以实现电源输出功率的动态可控，从而实现恒定输出，计算并测量出各项参数值。

在本设计中采用的是并联四个功率MOS管，以提高系统可承受的最大功率，使电子负载的测量范围更广，系统将每个IRF3205的栅极接上了一个泄放电阻，用来降低由栅极寄生容感和接线电感所形成的谐振回路的Q值，使其不发生振荡，同时在PCB 布线时泄放电阻与栅极间的连线应也当要尽量短；其实对于这个栅极电阻的取值是要综合考虑的，毕竟电子线路中为了换取到部分性能往往是要付出一定代价的，栅极泄放电阻通常取值5～20欧便足够了，本系统经实验证明取值10欧即可。

同时本设计选用0.1欧/2瓦的采样电阻，所以最大恒流输出不超过4.5安，IRF3205的持续漏极电流为80A、最大耗散功率为200瓦，所以正常情况下系统是可以稳定工作的。

同时本系统为了实现对三种模式的数控切换功能，采用了八选一数字控制模拟开关CD4051。

该芯片由四个控制端来决定通道的选择，以实现对后级功率管的控制使系统恒定输出，三个二进制控制输入端，A、B、C，一个禁止端EN，将A、B、C三个控制端接到MCU 的三个输出端口，EN接低电平：若MCU输出CBA=000，则选通X0通道，实现被测电源的恒阻模式输出；若MCU输出CBA=001，则选通X1通道，实现被测电源的恒压模式输出；若MCU输出CBA=010，则选通X2通道，实现被测电源的恒流模式输出。

简易直流电子负载（C题）电子科技大学参赛队员：敦歆潢张尘段硕摘要：此直流电子负载由人机交互接口、主控制器、驱动电路和功率负载组成。

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：电子负载工作于横流模式时，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高精度恒定，且电流值可设定。

并且，该电子负载接到被测电源的输出口时，能够自动测量被测电源的负载调整率。

并将电源的工作电压电流及负载调整率信息实时显示。

控制算法中用到了PID控制理论，进一步提高了控制的精确性和实时性。

关键词：电子负载；单片机（MCU）；PID一、系统方案论证1.方案比较与选择（1）恒流设计方案方案一：通过硬件调节控制功率三极管基极电压使三极管工作在线性区域，改变其导通电阻从而改变流过三极管的干路电流。

并通过电流取样反馈使电流稳定。

改变基极电压即可改变恒流值。

此方案简单易行，并能实现连续调节，但精度较差，且不能数控预置。

方案二：利用A/D转换对电流干路上的取样电阻进行采样，通过单片机程控控制D/A输出电压，从而改变功率三极管导通程度控制干路电流，此方案精确度高，并能实现数控，但电路复杂，调试困难。

方案选择：题目要求对被测电源电压采样精度达到±（0.02%+0.02%FS ），对被测电源电流采样精度达到±（0.1%+0.1%FS），为了保证电路功能的实现，这里采用精度较高的方案二。

（2）电流采样方案方案一：采用普通采样电阻用杜邦线连接到高精度AD进行电流采样。

此种方案设计简单方便，易于调试。

但由于普通电阻的温漂明显，在最大1A的电流下很容易发生温度漂移。

且采用杜邦线采样线缆受到外界的电磁干扰，导致采样电压不容易稳定。

方案二：使用康铜丝作为采样电阻用锡线连接到高精度AD进行采样。

此方案采样电阻温漂很小，又可以在很大程度上避免外界的电磁干扰。

缺点是电路一旦成型，很难再进行调试改动。

直流电子负载的设计及制作作者：黎会鹏黄璞来源：《中国科技纵横》2014年第05期【摘要】本系统主要以C8051F020单片机为控制核心，设计了一款基于恒流方式的电子负载。

系统采取闭环方式进行反馈调节，输出的电压、电流参数实时显示在液晶屏上，具有较强的智能化和人性化的特点。

【关键词】 C8051F020 恒流电子负载电子负载可以模拟真实环境中的负载（功率器件），可以调节负载大小、短路、过流以及动态等参数。

用结型场效应管构成恒流电子负载，不仅控制精度高，而且产生的电流大，适合于模拟大电流的负载测试。

1 系统设计方案本系统主要由按键、显示控制电路，AD采样电路，DA转换电路，恒流电路等组成，系统设计框图如图1所示。

2 硬件电路设计2.1 按键和显示电路该电路作用是参数设置和测试结果显示。

按键和显示电路如图2所示。

2.2 恒流电路该电路主要由双极性运算放大器OP07、晶体管IRF640和功率器件等元器件构成。

首先芯片OP07输入经过DA转换输出的电压，然后经过晶体管IRF640调节功率器件的电流，使电流值达到一个稳定值，恒流电路设计如图3所示。

2.3 AD采样电路及DA转换电路AD采样电路主要是利用芯片ADS1115，即将模拟信号转化成数字信号。

DA转换电路主要是利用芯片DAC7612U，即将数字信号转化成模拟信号。

2.4 电源电路该电路主要是将交流电网转化成直流电，220V的交流电经过变压器降压，桥式电路整流、滤波后得到平缓的电压波形，最后经过稳压管稳压，得到稳定的5V电压。

3 软件设计软件编程使用C语言来实现，以C8051F020单片机为硬件核心，程序主要流程图如图4所示。

4 指标测试通过外接可调电源调节恒流模式下的电子负载，观察液晶显示情况，并对其进行比较（如表1）。

经过测试，设计的电子负载电流调节范围可从1mA至1.3A，负载电压、负载电流的精度达到要求。

5 结语基于C8051F020单片机控制的电子负载，负载两端的电流、电压及负载调整率等参数能直观地在液晶上显示。

能量回馈型电子负载的原理介绍党三磊，丘东元，张波（华南理工大学电力学院广州510640）Study on the Theory of Energy Recycling Electronic LoadDANG Sanlei, QIU Dongyuan(Electric Power College, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)摘要：能量回馈型电子负载是一种用于各种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置。

它能够实现对所模拟电阻值的无级调节，并能够实现电能的再生利用，具有节能、体积小、重量轻、节省安装空间、试验性能优良等优点。

本文简要描述了交直流电子负载的结构、原理和控制方式，并对主要影响系统性能的PWM整流器的工作原理和控制方法进行了重点分析。

关键字：电子负载，能量回馈，PWM整流器ABSTRACT:The energy recycling electronic load is a new type power electronics instrument that can run with the same function as resistors in the all kinds of power source burn-in test. It can be regarded as a resistor whose value can change smoothly. The device saves energy by feeding burn-in test power back to the utility system. It is lighter, smaller and has a better performance in the test than the normal electronic load. This paper describes the structure, principle and control strategy of AC and DC energy recycling electronic load briefly. The principle and control strategy of the PWM rectifier are studied in-depth.KEYWORDS: electronic load, energy recycling, PWM rectifier1引言电子负载是指能模拟真实负载某些特性的电子设备，它不仅可模拟不同数值的电阻、电感、电容及它们的组合，而且可模拟非线性负载的某些特性。

直流电子负载原理直流电子负载是指电子负载的一种形式，用于模拟实际负载环境，验证电源设备的性能和稳定性。

直流电子负载采用电子元器件和电路技术模拟实际负载，实现负载电流、电压、功率及其波形的可变调节。

其工作原理主要涉及反馈控制技术和功率电子器件。

直流电子负载的基本结构包括一台主机和一个控制终端。

主机负责接收来自外部的输入电源信号，经过调节并输出给被测试设备。

控制终端则是通过人机交互界面进行参数设定和监控实时负载情况。

直流电子负载的关键原理是反馈控制技术。

在实际应用中，被测试设备通常需要以特定的电流或电压进行供电，而直流电子负载可以模拟不同的负载情况，并通过反馈控制实现与被测试设备之间的电流或电压匹配。

此外，负载主要分为恒流负载和恒压负载两种，其工作原理也不尽相同。

对于恒流负载，主要原理是通过闭环反馈控制电流的大小和稳定性。

当外部电源施加在负载上时，负载中的电流会随着电源电压的变化而变化。

恒流负载需要通过检测电流变化并相应调节电压来维持所设定的恒定电流。

在负载主机中，有一个电流检测电路来感知负载的电流状态，并将实际电流的大小传递给反馈控制系统。

反馈控制系统会根据负载与被测设备之间的电流差异来调节输出电压，使负载电流达到预设值，并保持恒定。

这样就实现了恒流负载的原理。

对于恒压负载，主要原理是通过闭环反馈控制电压的大小和稳定性。

当外部电源施加在负载上时，负载中的电流会根据电压差异而变化。

恒压负载需要通过检测电压变化并相应调节电流来维持所设定的恒定电压。

在负载主机中，有一个电压检测电路来感知负载的电压状态，并将实际电压的大小传递给反馈控制系统。

反馈控制系统会根据负载与被测设备之间的电压差异来调节输出电流，使负载电流达到预设值，并保持恒定。

这样就实现了恒压负载的原理。

除了反馈控制技术，直流电子负载还使用了功率电子器件。

功率电子器件的主要功能是在电子负载的主机中调节和控制负载电流和电压。

其中常见的功率电子器件有高功率二极管、可变电阻和MOS管等。

直流电子负载的设计制作（F题）
【本科组】
一、任务
电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。

设计并制作一台电子负载，有恒流和恒压两种方式，可手动切换。

恒流方式时要求不论输入电压如何变化（在一定的范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。

工作于恒压方式时，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。

示意图
二、要求
1．基本要求
（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC）两种模式可选择
（2）电压设置及调节范围：1.00V-20.0V，相对误差小于5%，调节时间小于3S。

（3）电流设置及调节范围：100mA-2.00A，相对误差小于5%，调节时间小于3S。

2. 发挥部分
（1）增加恒阻模式（CR），测量精度5%；
（2）扩大负载参数的设置及调节范围，以及精度；
（3）具有自动过载保护报警设计。

过载值可设。

三、评分标准
项目主要内容满分
设计报告方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分50
基本要求实际制作完成情况50
发挥部分完成第(1)、（2）、（3）项各15 其它 5
总分50
四、说明
1.负载参数可调节设置，人工预置或数字程控皆可；
2.负载参数可数字化显示，两种负载参数（CV\CC）同时显示；
3.实现原理可参考示意图。