《直流电子负》word版

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1、安徽工程大学课程设计第一章绪论在电子技术应用领域,经常要对开关电源、线性电源、UPS电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试，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。传统的测试方法中一般都采用电阻、滑线变阻器、电阻箱等充当测试负载，但这些负载不能满足我们对负载多方面的要求，如：恒定电流的负载；带输出接口的负载；随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载；多输出端口的负载等。现在有一种新型多功能的电子负载，可据实际应用中对负载特性的要求进行设置，满足了我们对负载的各种

2、要求，解决了开发研制测试中的困难。电子负载即电子负荷。凡是能够消耗能量的器件,可以广泛地称为负载。电子负载能消耗电能，使之转化成热能或其它形式的能量。静态的电子负载可以是电阻性(如功率电阻、滑线变阻器等)、电感性、电容性。但实际应用中，负载形式就较为复杂，如动态负载，消耗功率是时间函数，或电流、电压是动态的，也可能是恒定电流、恒定电阻、恒定电压，不同峰值系数(交流情况下)，不同功率因数或瞬时短路等。电子负载就是在实际应用中负载比较复杂的情况下而设计生产的测试设备。它能替代传统的负载，如电阻箱、滑线变阻器、电阻线、电感

3、、电容等。尤其对吸收恒定电流或以恒定电压吸收电流，或电压电流都要在设定范围突变等传统方法不能解决的领域里，更能显示出优越性能。直流电子负载可以具备恒定电流、恒定电阻、恒定电压、动态负载及短路负载等工作方式。本课题主要讨论恒压和恒流两种模式。第26页安徽工程大学课程设计第二章总体设计方案需要设计一个直流负载，可以实现恒压和恒流两种模式，并可以切换，且电压值和电流值都可以设定在一定范围内。本实验采用的是手动切换两种模式的方式。恒压、恒流两种模式都是采用运算放大器和反馈网络所组成的电路而实现的，其中，电路中的反馈网络是以场

4、效应管为核心而构成的可调式放大电路，并增加了软启动电路和电压补偿电路进行补充。可调式放大电路就是指放大电路根据输出要求的需要改变经过反馈电路的反馈信号，以达到输出需求。软启动电路可以使电压由零慢慢提升到额定电压，这样电路在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。电压补偿电路即功率因数的补偿，电流在经过负载会消耗部分能量，以致最终得到的结果和预期值有较大差距，电压补偿电路则可以弥补损失。第26页安徽工程大学课程设计第三章恒流模式3.1恒流模式基本原理在定电流工作模式时，电子负载所流入的负载电流依

5、据所设定的电流值而保持恒定，与输入电压大小无关，即负载电流保持不变。恒流模式下的电路原理图，如图3.1所示。该恒流电路是以集成运算放大器OP07为核心，OP07芯片是一种低噪声，非暂波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的

6、微弱信号等方面这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值。如图3.1所示，R2为取样电阻,当从OP07的3端给定一个信号VREF时，如果R2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R2的电流加大。如果R2上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R2第26页安徽工程大学课程设计上的电流，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为可调节的直流源，R2为2欧时，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC

7、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。输出恒流值：I=(R3/(R1+R3))/R2*U图3.1恒流模式原理图第26页安徽工程大学课程设计3.2横流模式最小输出电流为了获得最小的电流，现将R3的电阻调到最大，即滑动变阻器打到100%处，如图3.2所示。图3.2.1横流模式最小输出电流第26页安徽工程大学课程设计图3.2.2横流模式最小输出电流根据恒流输出值的公式，并将数值代入，可以求得最小输出电流为：I=230.69mA第26页安徽工程大学课程设计3.3横流模式最

8、大输出电流为了获得最大的电流，现将R3的电阻调到最小，即滑动变阻器打到5%处，如图3.2.1和3.2.2所示。图3.3.1横流模式最大输出电流第26页安徽工程大学课程设计图3.3.2横流模式最大输出电流根据恒流输出值的公式，并将数值代入，可以求得最大输出电流为：I≈3.36A这个电路图是在调节R3的基础上进行的，R3调节范围在5%~100%，可