基于单片机的电子负载论文设计

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电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率
消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。
本设计从直流电子负载系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和
软件实现，并给出较为合理的解决方案。为便于控制的实现和功能的扩展，采用了
% d8 e- L3 y( w' \$ [2 `: T9 SSTC89C52 单片机作为核心控制器， 设计了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、
1 ~, v9 i) w6 ^7 x# c6 o键盘电路、显示电路和驱动电路，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。通
' K" H: Z! B0 x8 }5 Y6 l4 ]# w过运放、PI 调节器及负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压， 从而达到其内阻变
' A: v: |2 v2 U化。这个控制环路是整个电路的核心实质， MOS管在这里既作为电流的控制器件同时
6 @7 d. s4 Y2 p/ C7 @. n也作为被测电源的负载。控制MOS管的导通量，其内阻发生相应的变化，从而达到
流过该电子负载的电流恒定，实现恒流工作模式。
本设计能实现电子负载的恒流控制：能够检测被测电源的电流、电压及功率并
; a% {* q" ?  n4 P" h# k0 C1 q由液晶显示。在额定使用环境下, 恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围
内），电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负载的电流恒定。

: m7 n! I  ]; K! b8 z第一章电子负载系统设计方案
2 b9 {+ p, @* M1.1 电子负载工作原理
/ r( e0 Z% G7 n7 i$ o, S电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。电子负载的原理是控
+ `% s7 {) _# f( w3 U% r制内功率MOSFET或晶体管的导通量（占空比） ，靠功率管的耗散功率消耗电能的设
备，它能够准确检测出负载电压, 精确调整负载电流, 同时可以实现模拟负载短路, 模
拟负载是感性阻性和容性, 容性负载电流上升时间。它的基本工作方式有恒压、恒流、
9 l' S5 Z5 Z+ _& C恒阻、恒功率这几种。
/ C  b5 g8 a7 F. X（1）恒定电流方式
4 ]5 j9 C, f& G: [9 Q在定电流模式中, 在额定使用环境下, 不论输入电压大小如何变化, 电子负载
将根据设定值来吸收电流。
; m) ?4 e; y9 M3 n7 x1 K; w& [" b若被测电压在5～10V变化，设定电流为100mA，则当调节被测电压值时，负载上
的电流值应维持在100mA不变, 而此时负载值是可变的。定电流模式能用于测试电压
: G0 x) a# K- [, g  b: t源及AD DC电源的负载调整率。负载调整率是电源在负载变动情况下能够提供稳定的
# `- j- z* @. [9 s% r5 w0 ]* [输出电压的能力, 是电源输出电压偏差率的百分比。
* X- ]7 V1 ^) c! V6 U0 x* q（2）恒定电阻方式
4 q5 |7 p3 P+ d# I此种状态下，负载如纯电阻，吸收与电压成线性正比的电流。此方式适用于测
试电压源，电流源的启动与限流特性。
* [6 q! ]4 |% S. n, \/ d: n在定电阻模式中, 电子负载将吸收与输入电压成线性的负载电流。若负载设定
为1 k Ω, 当输入电压在1～10 V 变化时, 电流变化则为10～100 mA 。
（3）恒定电压方式
在定电压方式下电子负载将吸收足够的电流来控制电压达到设计值。定电压模
/ l& B  M* @6 H; p* b  s5 \式能被使用于测试电源的限流特性。另外, 负载可以模拟电池的端电压, 故也可以
使用于测试电池充电器。
（4）恒定功率方式
$ [% C; G6 [1 x, ^$ \在定功率工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的功率大小而定，
) b7 h2 h3 v& F- `此时负载电流与输入电压的乘积等于负载功率设定值，即负载功率保持设定值不变。
本电子负载机实现了在恒流模式下一定范围内的正常工作， PI 调节器的基准电压
由单片机DA转换输出。用AD转换器与单片机连接把电路中电压电流的模拟信号转
& e1 \* K& T1 v- T换为数字信号，然后用液晶显示方式显示出即时的电压电流。
1.2 系统设计要求
根据电子负载的原理，设计出实现恒流模式下的电子负载：能够检测被测电压
型电源的电流、电压及功率并由液晶显示。在额定使用环境下, 恒流方式为不论输入
( y0 f; m- n9 S: e! T" z/ w2 f$ q电压如何变化（在一定范围内） ，电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负
' U4 \8 S* A% X载的电流恒定。
, I2 l, m) ]  u3 S# h* l. V" t设计出最大功率为 100W，电流O一20A，电压O一50V的直流电子负载。
1.3 系统总体设计方案论证
根据系统的设计要求，得出以下三种方案：
方案一：如图1-1 所示，运用传统的电子负载设计方式，通过比较器的比较结
4 r4 j5 T9 j; M4 W$ c( t; q果及反馈来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化的目的。
: D; r) U& ~+ m方案二：如图1-2 所示，采用了单片机作为核心控制器，设计了AD电压电流检
2 Z6 b" _" R. N) @3 c测电路、键盘电路、液晶显示电路和驱动电路， ATmegal6 单片机为核心处理器。键
) r6 F0 i6 Y  y' X4 S盘、串口通讯和LCD实现人机交互， MOS管电路为电子负载主电路。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，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AD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。
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hunzi9527

膜拜大佬

1270288r

一直在找电子负载diy希望早早的自己做一个

GingKo27

这个看起来挺有意思的