直流電子負(fù)載電路圖（一）

直流電子負(fù)載一般有三種工作模式，分別為恒壓模式、恒流模式、恒阻模式。這三種工作方式均可由00P7和運(yùn)放的連接來實(shí)現(xiàn)。以恒流模式為例，將00P7與MOS管以左圖方式連接，通過0P07控制MOS管的導(dǎo)通量，即可獲得穩(wěn)定的電流值。其恒流值通過恒流信號(hào)的電壓值與采樣電阻阻值之比決定。

在該圖中00P7采取巧v供電，當(dāng)有恒流信號(hào)到來時(shí)，如果采樣電阻上的電壓小于恒流信號(hào)，即00P7的反相輸人端電壓小于同相輸人端的電壓，則0P07的輸出加大，使得MOS管加大導(dǎo)通從而為采樣電阻補(bǔ)流。若采樣電阻上的電壓大于恒流信號(hào)，即00P7的同相輸人端電壓小于反相輸人端電壓，則0P07減小輸出，也就降低了采樣電阻上的電流。在電路工作時(shí)，當(dāng)檢測(cè)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，恒流電源電路總能使電路維持恒定電流值上，從而實(shí)現(xiàn)恒流工作。其電流值由恒流信號(hào)與采樣電阻的阻值決定，例如，當(dāng)采樣電阻為10幾時(shí)，若想得到100mA的恒定電流值，只需恒流信號(hào)調(diào)整為10v即可。

在實(shí)際使用過程中，為了使可調(diào)的參數(shù)顯得直觀明了，可設(shè)定值更加方便，可以用單片機(jī)或其他程序芯片來實(shí)現(xiàn)輸人-顯示的任務(wù)。通過按鍵將設(shè)定的恒定值輸人給處理芯片，將數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通，一方面將數(shù)值通過現(xiàn)實(shí)設(shè)備顯示出來，另一方面通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，將信號(hào)值輸人給0P07，使整個(gè)系統(tǒng)工作。這樣就使直流電子負(fù)載的恒定值可調(diào)，與此同時(shí)，也可以將采樣電阻上的電流電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，同樣顯示出來，從而使整個(gè)系統(tǒng)顯得更加直觀。需要注意的是，為保證電路的安全工作，在實(shí)際使用過程中，應(yīng)該對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行過壓保護(hù)，防止測(cè)試信號(hào)過大對(duì)電路造成損害。另外如果系統(tǒng)的電流值較高時(shí)，對(duì)采樣電阻的功率要求也要相對(duì)嚴(yán)格。

直流電子負(fù)載電路圖（二）

電路主要模塊包括四部分：控制電路，恒流電路，電壓電流檢測(cè)，輸入、顯示電路參數(shù)電路。

電路設(shè)計(jì)原理

指標(biāo)要求能數(shù)字設(shè)定并且能控制電流輸出，這就需要使用DAC轉(zhuǎn)換及與DAC輸出電壓具有良好線性關(guān)系的恒流電路。使用12位的TLV5618 完成DA轉(zhuǎn)換，若步進(jìn)為1mA，范圍按0~1000mA計(jì)算，要求DAC需要2000分度，必須選用1000分辨率以上的DAC才能滿足要求。DACTLV5618的分辨率充分滿足電流1mA 步進(jìn)的要求。DAC的輸出控制U5A 和Q3 將電壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流值。同時(shí)輸出電流流經(jīng)R20得到采樣電壓經(jīng)U5B放大21倍后反饋給U5A，由此形成硬件閉環(huán)控制。該閉環(huán)控制最終導(dǎo)致TP3的電壓與TP2電壓相等，而TP3 的電壓值即為R20 兩端電壓值經(jīng)U5B 放大后的值。因而改變TP2電壓值即可改變R20兩端電壓，從而控制流經(jīng)RL 的電流值，故TP2 為電流設(shè)定值調(diào)整。圖中U5B的放大倍數(shù)=UTP3/UR20=（R26+R29）/R29=21，也就是說當(dāng)向DAC輸入最大值4095 時(shí)，調(diào)整R14 使VTP2=4.2V，就可使RL 輸出最大電流2000mA。在本電路中，采樣電阻選用0.1Ω/10W 的電阻。其目的是為了避免采樣電阻通過大電流時(shí)發(fā)熱引起阻值變化，從而影響輸出電流。本電路最終使用了4 個(gè)0.1Ω/10W的電阻兩兩并聯(lián)后再串聯(lián)接入電路，從而最大程度上減少溫度對(duì)電阻阻值的影響。由于前端DC/DC轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的是正電壓，因此選擇LM258單電源運(yùn)放。其供電電壓范圍0.3~32V，輸入失調(diào)電壓2~5mV，滿足設(shè)計(jì)要求。擴(kuò)流管使用VMOS 管IRFZ44N。

電壓采樣如設(shè)定精度為1mV，范圍按0~18.000V計(jì)算，要求ADC需要精度需要18000分度必須選用32768分辨率以上的ADC才能滿足系統(tǒng)要求。所以選用TI公司提供的16bitADC ADS1115.而AD采樣則由TI公司生產(chǎn)的ADS1115芯片完成，通過與電子負(fù)載并聯(lián)采樣大電阻，將電壓值進(jìn)行一定比例的衰減。然后通過電壓跟隨器交給AD采樣。

B 功率器件：

由于恒流源將輸出較大電壓，本作品將使用水泥電阻與MOS管共同承受功率。當(dāng)電子負(fù)載兩端電壓值較小時(shí)，將利用并聯(lián)的4個(gè)MOS管通過熱效應(yīng)消耗功率。由于MOS管導(dǎo)通電阻很小，可以很好的實(shí)現(xiàn)大電流輸出。而當(dāng)電壓值大于10V時(shí)，單片機(jī)將輸出高電平，使繼電器斷開，水泥電阻接入電路，從而減輕MOS管的負(fù)擔(dān)。

C 保護(hù)電路：

過壓保護(hù)電路在單片機(jī)采樣到直流穩(wěn)壓電源輸出18V時(shí)動(dòng)作，輸出高電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和LED燈進(jìn)過行報(bào)警，然后使DA的輸出值為零。通過軟件在電壓恢復(fù)到18V以下時(shí)將繼續(xù)保持電流大小為輸入值。

D 電源負(fù)載調(diào)整率的測(cè)試原理

電源負(fù)載的變化會(huì)引起電源輸出的變化，負(fù)載增加，輸出降低，相反負(fù)載減少，輸出升高。好的電源負(fù)載變化引起的輸出變化減到最低，通常指標(biāo)為3%~5%。本題方便負(fù)載調(diào)整率的測(cè)量，可以在被測(cè)直流穩(wěn)壓電源的輸出端串接一個(gè)電阻RW，更換不同阻值的RW，即相當(dāng)于改變被測(cè)電源的內(nèi)阻。所串電阻越大，其負(fù)載調(diào)整率也會(huì)最大，反之會(huì)減小?？梢愿淖儽粶y(cè)電源的負(fù)載調(diào)整率。