题目：直流电子负载的设计
摘要由大功率晶体管构成的功率恒流源充当负载, 通过吸收电源提供的大电流,从而模拟复杂的负载形式, 测试电能输
出装置或转换装置的输出性能。在对比传统测试所用的静态负载的基础上, 提出新型电子负载实现的基本功能, 并作了原理和电路分析及电路调试, 同时进行了功能完善、性能改善及智能控制探讨。实验证明, 该装置解决了传统测试中用电阻、电阻箱、滑线变阻器等模拟不了复杂负载的问题。
关键词负载; 电子负载; 定电流模式; 定电压模式
输出电能或转换电能的设备或部件各式各样, 如何对其输出特性进行可靠、全面且比较简单、快捷的测试, 一直是仪表测试行业研究的问题。传统测试中, 常采用静态负载( 作为消耗能量的器件广泛地称为负载) 。实际上负载的形式较为复杂, 常为一些动态负载, 如: 负载消耗的功率是时间的函数, 或者负载工作在恒定电流、恒定电阻、恒定电压方式以及不同的峰值因数、功率因数或负载为瞬时短路负载等, 传统负载模拟不了这些复杂的负载形式。本文研制的电子负载就是针对实际应用中负载比较复杂的情况而设计的测试设备。
1工作原理
为了使电子负载有具有定电流(CC) 、定电阻(CR) 、定电压(CV) 、定功率(CP)等工作模式. 采用以单片机为核心的控制电子负载的工作模式,通过检测电源输出的电压和输出电流. 根据电子负载设定的模式,控制电源输出电流的大小,使电子负载具有定
电流(CC) 、定电阻(CR) 、定电压(CV) 、定功率(CP)等工作模式. 电流采用滞环控制方式,功率管工作在开关状态,产生的能量大部分消耗在功率电阻上,功率管的损耗小,温升低. 图1 为恒流型电子负载的结构框图. 各部分的功能分别为:电流控制电路是控制被测电源的负载的电流, 能按设定的电流给电源加载,功率消耗电路是把电流控制产生的能量以热的形式消耗掉,显示及键盘电路主要是满足人机界面, CPU主要完成人机交互,测量电压电流,计算出放电的能量,以及根据要求产生电压信号控制负载的电流;电源电路产生合适电源为其它电路提供工作电源。
2恒流电子负载的硬件组成
在定电流工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的电流值而保持恒定，与输入电压大无关，即负载电流保持摄定值不变。
下图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R1 为取样电阻,REF 是给定信号，电路工作原理是：当给定一个信号时REF，如果R1 上的电压小于1REF，也就是OP07的-IN 小于+IN，OP07 加输出大，使MOS 加大导通使R3 的电流加大。如果R1上的电压大于REF 时，-IN 大于+IN，OP07 减小输出，也就降了R3 上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。如给定1REF 为10mV，R3 为0.1 欧时电路恒流为0.1A，改变。REF 可改变恒流值，REF 可用电位器调节输入或用DAC
芯片由MCU 控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC 输入可实现数控恒流电子负载。
图1 MOSZ恒流电子负载
如图所示为直流电子负载恒流模式
上表为实测数据
DIY 电子负载系统 设计思想：１、想了解手中各种电源、电池特性，电子负载必不可少 ２、设计制作不同类型电子负载，享受体验各自特性，所以做了两个：无源型与有源型 ３、花钱要尽可能少，最大程度利用手中现有设备完成数据采集自动化 ４、外观设计尽可能具有自己的个性风格
一、无源电子负载 二、 简介：１、电路尽可能简单、花钱要尽可能少 ２、避开每次使用都用万用表监视调整负载电流 ３、使热量尽可能均匀分布在一块电路板上，免去外加散热器 ４、手中各种锂电比较多，打算专门为锂电服务 ５、基于以上几点反复思考决定使用六片AMS1117-1.2（0.2元/片）完成恒流每路一片AMS1117-1.2，恒流100mA，六路最大负载电流总和为600mA 六片AMS1117-1.2均匀分布在一块电路板上，刻电路板时尽量保存覆铜加强散热 ６、用5个拨号开关设定电流 5个拨号开关全部关断时，负载电流为100mA，每接通一个开关，增加100mA ７、用较厚的不锈钢带将电路板链接在底座上 ８、适应电压范围：最小电压为2.7V，最高适应电压由AMS1117-1.2决定 ９、用手中VC86D(带USB电脑接口)万用表完成数据采集自动化
二、有源电子负载 简介：１、电路尽可能简单、花钱要尽可能少，服务于各种电源、电池 ２、核心元器件为：IRF520（1.9元/个）、LM358P（0.2元/片）、TL431（0.1元/个）３、在铝合金门窗加工点寻找一块料头做散热器，整体设计围绕这块铝合金料头 ４、铝合金料头是块方管，为了解决散热通风，在下面开个长方形口 使得散热对流获得改善，同时还可以用小风扇从下面往上吹进行强制散热５、LM358P内部两个运算放大器，实际用一个就可以，避免浪费，两个运算放大器全部使用 其中一个做采样放大，将电流采样信号最大值放大到2.5V，与TL431基准电压相同 另一个接IRF520，去调整稳定负载电流 ６、电流取样电阻为0.068Ω无感陶瓷电阻（过两天到货，暂时用0.22Ω普通电阻，电流只能达到1A） ７、用较厚较宽的不锈钢带将电路板链接在底座上 ８、电流可调范围在0～3A之间，1A时最低适应电压可达0.5V以下，最高适应电压由IRF520决定 功耗8W以内不需要扇强制散热，加风扇强制散热功率至少提高一倍９、同样用手中VC86D(带USB电脑接口)万用表完成数据采集自动化
直流电子负载设计报告 （侯进高业林伍贯礼）指导老师周晓波王森 摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程。本电子负载采用AT89S51 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载有恒流和恒压两种模式，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。AD模块接受电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块同步显示电压和电流。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；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数码管上显示。 关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM. 一，引言 在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载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。这是电阻等负载形式所无法实现的。二，总体方案论证与设计 电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，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。外接12V稳压电路。 要求： （1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。 （2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。 （3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。 （4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。
本科生实验报告 实验课程电子系统设计 学院名称 专业名称测控技术与仪器 学生姓名 学生学号 指导教师 实验地点 实验成绩 二〇年月——二〇年月
实验一、运放应用电路设计 一、实验目的 （1）了解并运用NE555定时器或者其他电路，学会脉冲发生器的设计，认识了解各元器件的作用和用法。 （2）掌握运算放大器基本应用电路设计 二、实验要求 （1）使用555或其他电路设计一个脉冲发生器，并能满足以下要求：产生三角波V2，其峰峰值为4V，周期为0.5ms，允许T有±5%的误差。 V2/V +2 图1-1 三角波脉冲信号 （2）使用一片四运放芯片LM324设计所示电路，实现如下功能：设计加法器电路，实现V3=10V1+V2,V1是正弦波信号，峰峰值0.01v，频率10kHz。 V3 图1-2 加法电路原理
三、实验内容 1、555定时器的说明： NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉波讯号。 a. NE555的特点有： 1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。 b. NE555引脚位配置说明下： NE555接脚图： 图1-3 555定时器引脚图 Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。
Product Guide AC ＆DC Power System Power for the better life 上海汉升电源系统有限公司 地址：上海市闵行区召楼路号3286销售热线：(021)34902073 (021)34902079传真：(021)34902073-816 (021)34902079-816网址：..www handsunpower com S H A N G H A I H A N D S U N P O W E R S Y S T E M C o.,L T D 邮编：201112 公司总机：(021)55091913 24小时服务热线：400-688-0619
企业概况 Company p r o f i l e 3286号。
0102 D C E L 系列直流电子负载是专门为直流电源老化、测试及储能蓄电池性能测试开发的电子负载。电子负载能量逆变馈网， 实现能量回收， 节能环保！ 广泛应用于直流电源、电池、电力电子设备检测等用途。 直流电子负载 电子负载吸收能量逆变馈网回收，节能环保，噪声低宽电压输入范围操作模式 恒定模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率负载 瞬变模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率瞬变负载，循环高精准度电流、电阻、功率、电压设定与测量快速电流切换仿真动态电流功能通道独立保护功能 放电绿色回馈能量，电流谐波<3%(额定)，对电网基本无谐波污染 配备功能齐全的上位机软件，用户自定义测试流程报表数据分析功能 产品特点： 上位机软件功能列表 注：如有特殊要求或定制其他规格请致电咨询；如规格尺寸更改，恕不另行通知。 广泛应用于直流电源老化、测试、性能检测 电力电子设备测试 DC-DC 、AC-DC 电源转换器测试 电池模块组放电、检测等 科研机构、实验室、高校等机构 应用领域：
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。原理图如下所示。
课程设计实践报告 一、课程设计的性质、目的与作用 本次电子系统设计实践课程参照全国大学生电子设计模式，要求学生综合利用所学的有关知识，在教师的指导下，分析和熟悉已给题目，然后设计系统方案、画原理图及PCB、软件编程，并做出课程设计报告。因此，在设计中，要求学生应该全面考虑各个设计环节以及它们之间的相互联系，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，同学们可以发挥自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。 本课程设计的目的是为了让学生能够全面了解电子电路应用系统的整个设计过程，逐步掌握系统开发的以下相关技术： (1)熟悉系统设计概念； (2)利用所学数电、模拟电路知识，设计电路图； (3)利用PROTEL软件画原理图及PCB； (4)熟悉系统项目设计报告填写知识； （5）培养团队合作意识。 通过本课程设计，有助于学生更好地了解整个课程的知识体系，锻炼学生实际设计能力、分析和思考能力，使其理论与实践相结合，从而为后续课程的学习、毕业设计环节以及将来的实际工作打好坚实的基础。 二、课程设计的具体内容 电子系统设计实践课程就是锻炼学生系统设计、分析和思考能力，全面运用课程所学知识，发挥自己的创造性，全面提高系统及电路设计、原理图及PCB 绘画等硬件水平和实际应用能力，从而体现出电子系统设计的真谛。下面是各个设计阶段的具体内容。 1．系统方案认识 根据所设定的题目，能够给出系统设计方案与思路
题目：信号发生器产生电路，请设计一个能产生正弦波、方波及三角波电路，并制作原理图，然后阐述其原理。 基本原理： 系统框图如图1所示。 图1 低频信号发生器系统框图 低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电 压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。 其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿 波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。2、各部分电路原理 (1)DAC0832芯片原理 ①管脚功能介绍（如图5所示） 图5 DAC0832管脚图 1) DI7～DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。
直流电子负载设计基础 电子负载基本工作原理： 1.恒压模式 2.恒流模式 3.恒阻模式 4.恒功率模式 恒流 图中R1为限流电阻，R1上的电压被限制约0.7V，所以改变R1的阻值就可以改变恒流值，在上图中 我们知道，在串联电路中，各点电流相同，电路要恒流工作，只要在串联回路里控制流过一个元 件的电流就可以达到我们所控制的恒流输出。 上图是一个简易的恒流电路，通常用在一些功率较小及要求不高的场合里应用，那么在一些应用 中这种电路就无能为力了，如：在输入电压为1V输入电流为30A，那么对于这样的要求这样的电 根本无法保证工作。这样的电路调节输出电流也不是很方便。
这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样电阻,VREF是给定信 号，电路工作原理是：当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。 如给定VREF为10mV，R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC 芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC输入可实现数控恒流电子负载。 电路仿真验证
在上图中我们给定了Vin为4V-12V变化的电压信号，VREF给定50mV 的电压信号，在仿真结果中输入电流一真保持在5A，电路实现了恒流 作用。 恒压电路 一个简易的恒压电路，用一个稳压二极管就可以了。 这是一个很简易的图，输入电压被限制在10V，恒压电路在用于测试充 电器时是很有用的， 我们可以慢慢调节电压测试充电器的各种反应。图是10V是不可调的，请看下图可调直流 恒压电子负载电路：
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, https://www.doczj.com/doc/9714878426.html,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
电子电路设计论文 ——8位抢答器智能系统 一、前言 在电子科学技术高速发展的今天，高科技产品越来越多的应用在我们的日常生活中，每时每秒我们都能感受到产品的更新换代产品乃至技术革新的日新月异都让人对以相信。像日常我们工作所用到的电脑、手机等等，这些高科技产品给我们带来了极大的方便，但这要归功于科学技术的高速发展。 二、设计目的与要求 1 .设计目的 通过课程设计，对数字逻辑的基本内容有进一步的了解，特别是时序逻辑电路的设计。能把上学期学到的数字逻辑理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。而且在进行电路设计的时候遇到问题，通过独立的思考有利于提高解决问题的能力。在经过课程设计后，更明白数字逻辑电路设计的一般方法，以及在遇到困难怎么排除问题。 2. 设计要求 8设计要求包括： 1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时。 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 三、电路原理、设计思路、设计方案 （一）工作原理及设计方案 抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显
Chroma 6310系列电子负载操作指导书 1 前言和目的 本文阐明了Chroma 6310系列电子负载操作方法，便于实际的操作使用。 2 适用范围 适用于Chroma 6310系列电子负载的使用操作。 3 操作规程 仪器简介 Chroma 6310系列电子负载6314插框可以放下四路电子负载，6312可以放下两路负载模块（63102、63103、63105、63107……），包括一个处理器，GPIB接口、RS-232接口、控制面板、以及显示器和PASS/FAIL信号。具有SAVE/RECALL功能，可以储存100份文件，10个程序、一个缺省默认设计。各路负载模块可以各自工作在CC、CR、CV三种模式，每个模块都具有一个或者两个通道（63103、63106为当通道模块，63102、63107为双通道模块），每个通道都有自己的编号（1~8），可以各自独立地turn on/ turn off,或short-circuited。如果一个模块带载不够还可以将模块并联提高带载能力，当四路都加载时最大功率可达1200W。其中控制面板有三个键都可以实现两个功能，将SHIFT 键与该键同时按下就可以实现另外一个功能。 插框面板按钮介绍 1．电源开关 2．LCD显示器 3．通道显示 4．功能键 CHAN：选定通道进行设置 MODE：用来选择带载模式（CC、CR、CV） PROG：用来编辑一组带载程序或者运行一组带载程序。 CLEAR：当数字输入错误后，按该键可以清除。 RECALL：可以用来调用先前存储的负载设置。 SAVE：当你设置好一种负载后可以使用该键保存到一个程序里面（1to10），下次使用可以通过RECALL（1to10）调用。存储/调用（SAVE/RECALL）该系列负载可以对各路负载设定值按顺序储存在一个文件里，下次再要用到该系列负载时可以将此文件调用出来，如你要将已经设定好好的负载值储存到1号文件里，则只需按SAVE，然后按方向键，当显示器出现 SAVE PROGRAM 1：YES 2：NO时，按键“1”存储，当下次要再次调用该系列负载时，只需按RECALL，1，ENTER，则所有通道的设定值都回被条用出来，然后按LOAD即可加载。
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。
直流电子负载设计制作（F题） 青岛大学庄翠竹刘丙坤郑龙 专家点评:本系统设计的直流电子负载采用MSP430F2616 作为系统的主控芯片，实现了恒压、恒流和恒阻三种工作模式，并且可以在三者之间通过键盘进行程序模式切换。思路严谨，创意新颖，测试结果可信。论文撰写格式尚待规范。 中国海洋大学信息学院程凯副教授 摘要 本电子负载采用 MSP430F2616 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：有恒压、恒流和恒阻三种模式，并且可以在三者之间通过键盘输入程控切换。通过按键及DA转换设置电压、电流、电阻的基准；模拟电路部分主要采用比较器控制负载回路上的主控NMOS管栅压，从而控制其导通情况即回路等效阻抗；AD对输出电压、电流采样并通过液晶显示；最后增加了过载保护、短路保护和过热保护。在实现基础功能的基础上，CV范围扩大为0-35V，CC扩大为0-4A，CR范围为1-99Ω，并且增加了通过无线模块实现的手持显示器。 关键词：直流电子负载无线 MSP430F2616
一、方案论证与设计 系统框图： 电流检测 电压检测 AD 采样 MCU 显示 键盘 DA 输出 无线控制 控制电路 图1 直流电子负载系统实现框图 该系统实现框图如上图1所示，包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET 功率电路和信号处理电路五个部分，信号处理模块包括信号调整电路和信号调理电路。图1中的待测电源是直流电子负载的待测电源，不属于直流电子负载的系统组成。 1.主控器模块的设计方案与选择 主控器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。 方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，使用AT89C51需外接两路AD 转换电路，实现较为复杂。 方案二：采用TI 单片机MSP430F2616。MSP430F2616比普通51单片机快8～12倍，尤其是其单片机内部有12位ADC 和12位DAC,可以省去外接两路A/D 转换电路，并且有丰富的 I/O 口，大大提高了系统的整体性能和集成度。 选择方案二以TI 单片机MSP430F2616位控制核心，组成单片最小系统。 2. 恒流工作模式的设计方案与选择 方案一：完全采用数字反馈控制的恒流源方案 这种电路是完全通过数字反馈实时调整由于负载变化带来的电流变化，并不以基本的恒流电路为基础。原理图如图2所示。 取样电阻R 串入负载回路，放大取样电阻两端的电压，通过A/D 转换可以得到负载回路的电流值，控制器采用一定的控制算法调节D/A 输出的电压值，放大后直接作为负载的电源使用。 这种方案在控制原理上较简单，原则上可以用在任意控制要求中。但是缺点是电路本身不具备恒流特性，负载变化引起的电流变化完全依赖数字反馈来调整。受控制器运算速度、模数/数模转换精度和速度影响，抗负载波动能力差。所以不采用图2所示全
电子系统设计报告 设计题目：基于单片机的简易电压表设计 指导老师：///////// 专业班级：///////// 报告人姓名：/////////// (签名) 学号：////////// 信息工程学院通信工程教研室
摘要 数字电压表简称DVM，它是采用了数字化测量技术，把连续模拟量（直流输入电压）转换成不连续，离散的数字形式加以现实的仪表。传统的指针是电压表功能单一，精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高，抗干扰能力强，可扩展性强，集成方便，不可与PC进行实时通信。目前由各种单片机A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛的应用为电子及其电工的测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式，并加以显示，这有别于传统的指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视差和视觉的疲劳，目前数字电压表的核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度。本设计主要分为两部分：软件仿真原理图及软件程序。而软件仿真又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、LCD显示电路，各部分电路的设计及原理将会在软件仿真设计部分详细介绍；程序的设计使用C语言编程，利用keil软件对其编译，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。 关键字：数字电压表转换A/D转换器
目录 第一章绪论 (3) 第二章设计准备知识 (3) 2.1设计目的 (3) 2.2设计要求或内容 (3) 2.3设计软件及材料 (3) 2.3.1单片机软件开发工具keil介绍 (3) 2.3.2仿真软件protues介绍 (4) 2.3.3ADC0804 介绍 (4) 2.3.4液晶显示器 (4) 第三章整体设计过程 (4) 3.1设计思路 (4) 3.2模块分析 (5) 3.2.1AT89C51单片机 (5) 3.2.2A/D转换 (6) 3.2.3显示电路 (6) 3.3程序设计 (7) 3.3.1程序设计总方案 (7) 3.3.2系统子程序设计 (7) 3.4软件调试 (8) 第四章显示结果及误差分析 (8) 4.1 显示结果 (8) 4.2误差分析 (10) 第五章出现的问题及解决 (10) 5.1问题 (10) 5.2改进 (11) 第六章设计总结 (11) 第七章附件：（程序） (12) 7.1主程序 (12) 7.2SMC1602 (13) 7.3AD转换程序 (16)
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
电子系统设计总结报告 题目：医院呼叫系统 班级： 组别：第四组 指导教师：张廷荣 设计时间
医院呼叫系统 一、引言 1. 选题意义 1.1 性价比 在此次课程设计中，选用的原件蜂鸣器、74LS147译码器、555定时器等，都是较常见和比较常用的，比较经济实惠，节约成本。因此，该方案设计的医院呼叫系统经济适用，成本合适，性价比较高。 1.2 EWB模拟仿真 EWB模拟仿真图如图1所示(见附录1)。 综上所述，呼叫器应用广泛，所需器件价格低，成本低，性价比高。经过EWB模拟仿真结果可得出，它具有可实行性。所以我们选则这个题目进行设计与制作。2. 设计目标 对于此课题，主要分为三个模块，一是采用74LS147为核心进行优先编码，设计优先编码模块，多人同时呼救时，危重病人优先被医治；二是采用555定时器与74LS192组成呼叫系统控制模块，三是呼叫提示系统，由二极管和蜂鸣器组成，病房病人呼叫即开关闭合时，二极管发光提示，蜂鸣器报警，持续5秒钟 3.小组成员及分工 二、作品说明 1.功能 此设计是用于医院病人的紧急呼叫，它的功能如下： 1.当病人按下呼救信号按钮，呼救灯亮，同时显示病人编号，蜂鸣器发出5秒呼救声，等待医护人员来护理。 2.按照病人的病情划分出优先级别，有多个病人同时呼救时，系统优先显示最高级别的呼救编号。 3.当医护人员处理完最高级别呼救后，按下清零键，系统按优先等级先后显示其它病人编号。 2. 操作说明
此设计使用的的是四节1.5V干电池，放入电池槽中即可。病人在需要帮助时，只需按下与自己床位相对应的开关，医生便可获知病人相应的床位信息 三、基本原理 1. 原理图 (1) 方案呼叫系统电路原理框图如图2所示。 图2医院呼叫系统电路的原理框图 对于此课题，主要分为三个模块，一是采用74LS147为核心进行优先编码，设计优先编码模块，多人同时呼救时，数码管按优先级显示病人病房编号，危重病人优先被医治；二是采用555定时器与74LS192组成呼叫系统控制模块，控制呼叫提示系统；三是呼叫提示系统，由二极管和蜂鸣器组成，病房病人呼叫即开关闭合时，二极管发光提示，蜂鸣器报警，持续5秒钟。 (2) 电路原理图如图3所示(见附录2) 2.工作原理 (1) 直流电源 将四节电压为1.5V的干电池串联起来，为整个电路提供电压。 (2)呼叫控制模块 利用由555定时器和外接元件R 1、R 2 、C构成多谐振荡器，长时间的振震荡 信号驱动蜂鸣器呼叫。配以相应参数的阻容器件以及计数器74LS192，可将振荡时间准确的控制在要求的8秒钟 每次呼叫时长：T=(R1+2R2)×C1×Ln2×8 =（15+2×68）×0.00001×Ln2×8= 8s 呼叫控制电路原理图如图3所示：
电子负载仪的设计 来源：电子技术应用2013年第8期 作者：谭承君， 曾国强， 刘玺尧， 罗 群， 龚春慧， 吴 刚 2013/10/11 11:02:50 关键词： avr电子负载PI闭环调节PWM波控制恒流恒阻恒功率 摘 要: 以增强AVR RISC结构的ATmega16控制器为核心，设计并制作了直流电子负载仪。系统通过斜波发生器产生的锯齿波和电流采样信号与控制信号的误差信号作比较产生约20 kHz的PWM波控制MOSFET管工作，然后经过误差放大器的PI调节构成闭环负反馈控制环路，实现恒流。恒阻和恒压模式通过软件实时调节流过MOS管电路的电流实现。实测数据显示，系统恒流模式下精度在1%以内，恒阻与恒功率模式下精度在3%以内。 关键词: 电子负载；PI闭环调节；PWM波控制；恒流；恒阻；恒功率 随着社会发展，电源技术已经发生了巨大变化。对于低压直流电源来讲，如何准确、快速测试其带负载能力是电源界一直研究的问题。传统测试方法一般都采用电阻、滑线变阻器等充当测试负载，但这些负载不能满足对负载多方面的要求[1-2]，如恒定电流的负载[3]、随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载等。本文将电子技术和微控制技术引入负载装置，设计并制作了用于测量低压直流电源带负载能力的装置——电子负载。系统的MOS管工作在开关状态，与参考文献[4]的设计方案刚好相反，系统可以实现恒流、恒阻、恒功率等模式，可接受最大输入电压为100 V，恒流模式下最大恒流值为10 A，精度在1%以内；恒阻模式下最小恒阻值为0.32 Ω，精度在3%以内；恒功率模式下最大可设定功率为100 W，精度在3%以内。目前该电子负载已投入使用，取得了良好效果。 1 系统结构设计 系统主要由斜波发生器、PWM波产生驱动电路、能量耗散电路、电流/电压采样电路、误差放大电路、微控制器等组成。其原理框图如图1所示。
2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）简易直流电子负载（C题） 设计报告 二O一二年八月八日
摘要：本系统设计的直流电子负载，以TI的MSP430F169单片机为主控芯片，包括控制器、矩阵键盘、液晶显示、恒流电路、辅助电源电路、电压电流检测电路。系统以比例—积分调节作为恒流控制核心，电流采样采用TI提供的ADS1115和INA282芯片，辅助电源采用TI提供的TPS54331和LM2576电源芯片。以三极管TIP42C为功率器件，通过控制其基极电流达到控制负载电流的目的。本系统还扩展了简单的恒阻、恒压、动态带载以及描绘U-I特性曲线的功能。本报告着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统各项数据测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好地达到了题目要求的性能指标。 关键词：直流电子负载恒流恒阻恒压动态带载 U-I特性曲线
Abstract：The design of the system DC electronic load involves the master chip--TI's MSP430F169 MCU controller, matrix keyboard, LCD, constant current circuit, the auxiliary power supply circuit, voltage and current detection circuit. System to proportional - integral adjustment as a constant current control core, proportional to speed up the adjustment speed, integral system without static error.The current sample provided by TI ADS1115 and INA282 chip. Auxiliary power is provided by TI TPS54331 and the LM2576 power chip. Transistor TIP42C power devices controlled by controlling the base current to achieve the purpose of load current. The system also extends the simple constant resistance, constant voltage and simulate dynamic load. This report focuses on a systems framework, working principle, hardware and software design, and gives the system the data test sheet. The test results show that the system stability, adjust the speed and quickness, a good performance to the subject requirements. Key words：DC Electronic Load constant current constant resistance constant pressure Dynamic load U-I characteristic curve
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 / R R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。