CN106918749A

CN106918749A - 可编程模块化直流电子负载

Info

Publication number: CN106918749A
Application number: CN201510988331.5A
Authority: CN
Inventors: 黄东梅
Original assignee: Harbin Mimi Rice Industry Technology Co Ltd
Current assignee: Harbin Mimi Rice Industry Technology Co Ltd
Priority date: 2015-12-27
Filing date: 2015-12-27
Publication date: 2017-07-04

Abstract

本发明公开了可编程模块化直流电子负载，由控制电路、液晶显示电路、键盘输入电路、D/A转化电路、电压电流采样电路、负反馈控制回路和电源电路组成；其中液晶显示电路、键盘输入电路与控制电路连接；控制电路与D/A转化电路和电压电流采样电路相连；所述D/A转化电路连接负反馈控制回路；所述电压电流采样电路和负反馈控制回路均连接电源电路。本发明中的各个部分都是应用模块化设计出来的具有很好的通用性，其中键盘和LCD显示模块很好的实现了人机交互。本发明中应用了MOS管，这样不仅使得整个系统的速度快，而且不会产生静态的功率损耗，MOS管栅极阻抗无限大，是一种通过栅源极电压控制输出电流的电压控制型器件，这样不仅更加省电，而且更易驱动。

Description

可编程模块化直流电子负载

技术领域

本发明涉及的是一种电子负载，特别涉及的是一种可编程模块化直流电子负载。

背景技术

电子负载是根据电子元件吸收电能并将其消耗而设计的一种负载，它的电子元件一般为功率场效应管（powerMOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。在传统的应用中，电阻是我们很熟知的一种负载，它可以作为消耗电能的载体。而这种传统的负载有很多弊端。随着科学技术的不断发展，电子负载将会逐渐的替代传统负载。电子负载主要用功率半导体器件替代了电阻，使得对负载阻值更容易更改与控制，稳定性也会相应的提高，可以说，电阻负载的出现克服了传统负载的诸多弊端。同时，我们可以根据自己的需求设计不同的电子负载，已满足人们的不同需求，即使是一些特殊波形曲线的负载。这在电阻等传统负载是不可实现的。而且，应用电阻负载的一些配套设备也得到了快速的发展，这对于电子负载的快速稳定发展具有重要意义。

人们生活的众多领域中都会用到负载测试，比如各种通讯电源试验，发电机、电动机出厂试验等，现在很难想象哪一种测试会不应用电子负载，电子负载已经逐渐的渗入到了我们的生活，并发挥着重要的作用。当前，国内外对电子负载的研究已进入白热化，很多厂家都在研发应用于特殊情况的电子负载。对于测试所用负载，国内外的境况差不多，大部分在使用静态负载的传统方法，静态负载包括我们常见的电阻、电阻箱等，但这种传统的方法缺点太多，比如散热不好、操作不方便、准确率不够等等，根本达不到人们预期的目标。人们对于测试较关心的是输出电流要恒定，本身带有输出接口，阻值等参数可随意调节等，目前，上述很多指标还难以达到。

发明内容

本发明的目的是提供一种散热好、操作方便、准确率较高的应用于负载测试的可编程模块化直流电子负载。本发明由单片机控制器、液晶显示电路、键盘输入电路、D/A转换电路、电压电流采样电路、负反馈控制回路和电源电路组成；其中显示电路、键盘输入电路与控制电路连接；控制电路与电流电压转换电路相连。核心控制器部分采用单片机，控制器从外界接收输入数值，并通过D/A转换电路产生基准电压，PI控制器将输入的实际数值与通过D/A转换的基准电压进行比较。

本发明的目的是这样实现的：

可编程模块化直流电子负载，其特征是：由控制电路、液晶显示电路、键盘输入电路、D/A转化电路、电压电流采样电路、负反馈控制回路和电源电路组成；其中液晶显示电路、键盘输入电路与控制电路连接；控制电路与D/A转化电路和电压电流采样电路相连；所述D/A转化电路连接负反馈控制回路；所述电压电流采样电路和负反馈控制回路均连接电源电路。

控制电路采用STC89C52单片机，控制电路从外界接收输入数值，并通过D/A转化电路产生基准电压，PI控制器将输入的实际数值与通过D/A转化的基准电压进行比较。

负反馈控制回路由D/A转化器、PI调节器，MOS管构成；其中D/A转化器连接PI调节器，PI调节器连接MOS管。

电子负载系统分为软件和硬件两大部分。在进行系统设计时，充分考虑了价格、工作速度、开发成本、可靠性和可实现性等因素，综合分析了软件和硬件的特点，本着合理分配资源的原则，对于软硬件进行了合理的安排部署，以发挥其最大功效。

电子负载系统的硬件部分包括以下7部分：

（1）单片机的选择与输入输出端口的分配；

（2）液晶显示器；

（3）键盘输入；

（4）D/A转换；

（5）电压电流采样；

（6）负反馈控制回路；

（7）电源电路。

电子负载系统的软件程序部分包括以下两部分：

（1）按键信息程序和液晶显示输出程序。

（2）电压电流采样程序、A/D转换程序、D/A转换程序。

本次设计主要是为了完成能够工作于恒流模式下的电子负载的制作，负反馈控制回路是核心部分，而MOS管是负反馈控制回路的核心器件，在这里MOS管不只是作为控制器件，还可以充当你要测试的电源负载。PI控制器控制可以起到调节作用，系统一旦出现了偏差,比例调节就会产生调节作用以减少偏差，而积分调节的作用是使系统消除稳态误差，只要有误差存在，积分调节就会起到作用，直至误差被完全消除，积分调节才会停止。核心控制器部分采用单片机来完成，STC89C52是一种低功耗、高性能的微控制器，它可以从外界输入数值，并通过D/A转换电路产生基准电压。这时，PI控制器就会起作用了，它会将你输入的实际数值与通过D/A转换的基准电压进行比较，得到两者之间的偏差，从而控制误差，并最终实现恒流模式工作的目的。为了便于观察，本系统设计了液晶屏幕显示模块，它可以即时的显示当下的电压和电流。但我们刚接收的信号是模拟的，这就需要进行模数间的转换，本系统A/D转换器可以实现模拟信号转换为数字信号。再通过程序的编写，将转化的最终结果用液晶屏显示出来。

本发明的优点：

（1）本发明中的各个部分都是应用模块化设计出来的具有很好的通用性，其中键盘和LCD显示模块很好的实现了人机交互。

（2）本发明中应用了MOS管，这样不仅使得整个系统的速度快，而且不会产生静态的功率损耗，MOS管栅极阻抗无限大，是一种通过栅源极电压控制输出电流的电压控制型器件，这样不仅更加省电，而且更易驱动。

附图说明

图1为系统的原理框图。

图2为系统软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施例1

结合图1，图1为系统的原理框图。本发明是一种操作方便、功能强大的新型电子负载设计方案。电路中主要包括核心控制器STC89C52单片机以及键盘电路、LED显示电路、DA输出控制电路、AD转换电路等。本电路最重要的部分是负反馈控制回路，采用负反馈有很多优点，比如提高放大器增益的稳定性，减少放大器失真，提高放大器的信噪比等。本论文采用的负反馈回路能通过改变MOS管的栅极电压来改变内阻的阻值，这也是电子负载工作在恒流模式下的基础部分。

它改进了传统的设计方法，熟练的应用了软件部分功能，而不是完全的依赖于硬件，这样一来使得生产成本瞬间降低了，电子负载也得到了良好的推广。以前的很多设计方案都没有对MOS管进行进一步的发展，从而使整个电路很难操控。MOS管的输入电阻特别大，一般都是兆欧级别的，因此较容易驱动，非常适用于以小电压控制大电流的情况。在本软件的负反馈回路中，MOS管是其中的主要部分，必须要严格控制它的导通和关断时间来获得所需的工作电压、电流。本系统的负反馈控制回路就能实现MOS管导通角的不断变化，以此来提高测试精度。电子负载系统的硬件部分包括以下7部分：

（1）单片机的选择与输入输出端口的分配；

（2）液晶显示器；

（3）键盘输入；

（4）D/A转换；

（5）电压电流采样；

（6）负反馈控制回路；

（7）电源电路。

实施例2

结合图2，图2是系统软件流程图。可以看出整个系统是这样运行的：

（1）对整个系统进行初始化；

（2）进行按键扫描处理；

（3）D/A转换产生基准电压；

（4）电压电流采样A/D转化；

（5）液晶显示程序；

（6）检测电源是否完成，如果没有完成返回（2），如果已经完成则结束这次程序。

Claims

1.可编程模块化直流电子负载，其特征是：由控制电路、液晶显示电路、键盘输入电路、D/A转化电路、电压电流采样电路、负反馈控制回路和电源电路组成；其中液晶显示电路、键盘输入电路与控制电路连接；控制电路与D/A转化电路和电压电流采样电路相连；所述D/A转化电路连接负反馈控制回路；所述电压电流采样电路和负反馈控制回路均连接电源电路。

2.根据权利要求1所述的可编程模块化直流电子负载，其特征是：控制电路采用STC89C52单片机，控制电路从外界接收输入数值，并通过D/A转化电路产生基准电压，PI控制器将输入的实际数值与通过D/A转化的基准电压进行比较。

3.根据权利要求1所述的可编程模块化直流电子负载，其特征是：负反馈控制回路由D/A转化器、PI调节器，MOS管构成；其中D/A转化器连接PI调节器，PI调节器连接MOS管。