0 引言

電子負(fù)載具有體積小，調(diào)節(jié)方便，工作方式靈活，性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電源類產(chǎn)品和各類電子元器件的實(shí)驗(yàn).測(cè)試.檢定和老化環(huán)節(jié).該方案基于51單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一種智能電子負(fù)載，與其他同類設(shè)計(jì)相比，具有直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試功能.

1 系統(tǒng)原理整個(gè)智能電子負(fù)載系統(tǒng)由單片機(jī).恒流控制電路.功率負(fù)載器件.電壓電流檢測(cè)電路.過(guò)壓保護(hù).供電電源等構(gòu)成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示.

電子負(fù)載工作在定電流模式時(shí)，被測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的電流不變(以被測(cè)電源能提供相應(yīng)電流為前提).測(cè)試直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率時(shí)，連接好測(cè)試電路，按鍵選定電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試功能，輸入被測(cè)電源的額定電流.電壓值，即可自動(dòng)測(cè)試被測(cè)電源的負(fù)載調(diào)整率.

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 恒流及電壓電流檢測(cè)電路

設(shè)計(jì)恒流電路使流過(guò)功率負(fù)載器件的電流值與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓成線性關(guān)系.單片機(jī)控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓，使恒流控制電路控制功率負(fù)載器件流過(guò)所需電流.電壓電流檢測(cè)電路把被測(cè)電源的輸出電壓和電流線性地轉(zhuǎn)化成適合模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量的量程，單片機(jī)控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量電壓電流檢測(cè)電路的輸出電壓，達(dá)到測(cè)量被測(cè)電源輸出電壓和電流的功能.恒流及電壓電流電測(cè)電路如圖2 所示，其中Q1 是功率負(fù)載器件，用于吸收被測(cè)電源輸出的功率.

圖2中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓經(jīng)過(guò)電壓跟隨器U1B輸入運(yùn)算放大器U3 的同相輸入端，運(yùn)算放大器U3 通過(guò)采樣電阻R6 .差分放大器U4 等建立了深度負(fù)反饋.將運(yùn)算放大器看做理想的放大器，由“虛短”.“虛斷”可得：

式中：UDAC 是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓;I 是流過(guò)功率負(fù)載器件的電流;A 是由差分放大器U4 及R4 ,R5 等所組成電路的放大倍數(shù)，差分放大器U4 選用的型號(hào)為INA2134.從式(1)中可以看出，流過(guò)功率負(fù)載器件的電流與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓成線性關(guān)系，因此可以通過(guò)單片機(jī)控制功率負(fù)載器件的電流.通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別測(cè)量圖2中ADC1 ,ADC2 處的電壓，可以得到被測(cè)負(fù)載電源輸出的電壓和電流.

被測(cè)電源輸出電壓U 與ADC1 處的電壓UADC1 之間關(guān)系式為：

被測(cè)電源輸出電流I 與ADC2 處的電壓UADC2 之間關(guān)系式為：

2.2 模/數(shù).數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路

為了使系統(tǒng)達(dá)到一定的精度，且節(jié)省單片機(jī)I/O口資源，分別選用12位串行模/數(shù).數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，分辨率達(dá)212 = 4 096 .U1 ,U3 分別為模/數(shù).數(shù)/模轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的參考電壓.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器選用TCL2543,數(shù)/模轉(zhuǎn)換器選用TCL5618如圖3所示.

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