CN201096813Y

CN201096813Y - 功率可调的负载电路

Info

Publication number: CN201096813Y
Application number: CN 200720171769
Authority: CN
Inventors: 张凤霞
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2017-09-11

Abstract

一种功率可调的负载电路，主要包括：连接于电压源与地之间的第一功率负载电路，所述第一功率负载电路包括开关元件以及与所述开关元件串行连接的光源负载，所述功率可调的负载电路还包括与所述第一功率负载电路并行连接的第二功率负载电路，与所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路分别连接的控制单元，该控制单元根据接收到的信息控制所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出。本实用新型的功率可调的负载电路，可以通过控制单元合理匹配和选择第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出，实现负载功率的连续性可调，结构简单，且能增加测试的可靠性。

Description

功率可调的负载电路

技术领域

本实用新型涉及一种功率可调的负载电路，尤其涉及一种应用在汽车产品调试过程中的功率可调的负载电路。

背景技术

通常，在产品初期调试过程中，需要在实验室里模拟产品在电动汽车运行中带载工作的状况。通过产品的带载性能反应产品在装上电动汽车后能承受汽车电器设备运行的带载能力。因此，在产品初期调试过程中，需要尽可能的模拟实车运行功率，以保证产品安装在电动汽车上后能良好运行。目前，一般使用近似于实车的电器设备，如与汽车电动水泵、汽车空调、汽车电喇叭等功率接近的汽车灯泡或灯泡组作为负载的简易装置。然而，在产品调试过程中，以汽车灯泡组作为模拟负载装置时，仅能通过开关的关闭或打开来增加或减少灯泡数量，达到改变被测装置的带载情况。又，由于灯泡负载具有跳跃性，使测试装置无法做到任意负载功率的调试，无法尽可能模拟实车运行功率，因此，被测装置无法获得更可靠的测试，而无法保证其安装在电动汽车上后能良好运行。

中国实用新型专利申请公开说明书中申请号“CN200420008328.X”名称为“大功率可调电子负载”公开了一种大功率可调电子负载，包含有若干个相互并联的负载单元，而该负载单元由第一电阻和MOS管构成，该MOS管的漏极串联该第一电阻后与电源的输出端相连接，该MOS管的栅极与外部的控制信号相连接、其源极与地相连接；在该MOS管的漏极和地之间并联连接有监视单元，该监视单元是由串联连接的第二电阻和发光二极管构成；在该MOS管的栅极和地之间并联连接有稳压二极管；该负载的两端并联连接有瞬态抑制二极管。这种通过外部控制信号对负载单元进行控制的大功率可调电子负载，由于第一电阻功率是固定的，当多个负载单元并联后，外部信号控制多个负载单元输出的功率会出现跳跃，其连续性较差，进而影响测试的可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，需提供一种结构简单、连续性较好的功率可调的负载电路。

本实用新型的发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种功率可调的负载电路，主要包括：连接于电压源与地之间的第一功率负载电路，所述第一功率负载电路包括开关元件以及与所述开关元件串行连接的光源负载，所述功率可调的负载电路还包括与所述第一功率负载电路并行连接的第二功率负载电路，与所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路分别连接的控制单元，该控制单元根据接收到的信息控制所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述第一功率负载电路输出的功率大于所述第二功率负载电路输出的功率。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述第二功率负载电路包括可变电阻、第一电阻、第二电阻、晶体管以及运算放大器，其中，所述晶体管的集电极与电压源相连，其发射极通过第一电阻与地相连；所述运算放大器的正极输入端通过可变电阻与电压源相连，其负极输入端连接于所述晶体管的发射极与第一电阻之间的节点，其输出端通过第二电阻连接于所述晶体管的栅极；当所述运算放大器输出高电平时，所述晶体管导通，使得第一电阻的节点电压趋近于可变电阻器的触点电压。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述晶体管为达林顿管。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述达林顿管包括第一NPN晶体管以及第二NPN晶体管；其中，所述第一NPN晶体管的集电极与所述电压源相连，其栅极与第二电阻相连；所述第二NPN晶体管的栅极连接于所述第一NPN晶体管的发射极，其集电极连接于所述第一NPN晶体管的集电极，其发射极与第一电阻相连。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述第二功率负载电路还包括电动机，连接于所述控制单元与可变电阻之间，用于控制所述可变电阻触点的滑动。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述电动机为步进电动机。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述控制单元为单片机。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述单片机包括采样模块，用于采样所述可变电阻的电压，并输出控制信号至电动机，控制所述电动机的运行。

上述的功率可调的负载电路，其中：所述开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管，其漏极与所述电压源相连，其源极与所述光源负载相连，其栅极与所述控制单元相连。

本实用新型的功率可调的负载电路，可以通过控制单元合理匹配和选择第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出，实现负载功率的连续性可调，结构简单，且能增加测试的可靠性。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本实用新型一实施方式中功率可调的负载电路的具体电路图。

图2为本实用新型另一实施方式中功率可调的负载电路的具体电路图。

具体实施方式

图1所示为本实用新型一实施方式中功率可调的负载电路的具体电路图。该功率可调的负载电路包括电压源Vcc、第一功率负载电路、与第一功率负载电路并行连接的第二功率负载电路以及控制单元(图中未示出)。其中，第一功率负载电路输出的功率大于第二功率负载电路输出的功率。第一功率负载电路连接于电压源Vcc与地之间，其包括开关元件以及光源负载L。该开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，本实施方式中，其为N型金属氧化物半导体场效应晶体管Q(以下简称NMOSQ)。NMOS Q的漏级与电压源Vcc相连，其源极与光源负载L相连，其栅极与控制单元相连。又，电压源Vcc为12V直流电源。控制单元控制第一功率负载电路中的NMOS Q的栅极，可以获得一定范围内负载功率。

第二功率负载电路包括第一NPN晶体管Q1、第二NPN晶体管Q2、运算放大器U1A、第一电阻R1、第二电阻R2、可变电阻R以及电动机C。第一NPN晶体管Q1的集电极与电压源Vcc相连，其栅极与第二电阻R2相连。第二NPN晶体管Q2的栅极连接于第一NPN晶体管Q1的发射极，其集电极连接于第一NPN晶体管Q1的集电极，其发射极与第一电阻R1相连。运算放大器U1A具有正极输入端3、负极输入端2以及输出端1。其中，运算放大器U1A的正极输入端3通过可变电阻R与电压源Vcc相连，其负极输入端2连接于第二NPN晶体管Q2的发射极与第一电阻R1之间的节点D，其输出端1通过第二电阻R2连接与第一NPN晶体管Q1的栅极。电动机C连接于控制电路与可变电阻R之间，用于控制可变电阻R触点的滑动。

本实施方式中，电动机C为步进电动机。第一NPN晶体管Q1以及第二NPN晶体管Q2构成达林顿管，两个NPN晶体管可等效为一个NPN晶体管。当等效为一个NPN晶体管时，其集电极与电压源Vcc相连，其发射极通过第一电阻R1与地相连，其基极通过第二电阻R2与运算放大器U1A的输出端相连。由于第一NPN晶体管Q1以及第二NPN晶体管Q2构成达林顿管，其导通电压较小，当运算放大器U1A输出高电平时，第一NPN晶体管Q1以及第二NPN晶体管Q2均可导通，此时，该达林顿管的电流放大倍数是第一NPN晶体管Q1的电流放大倍数和第二NPN晶体管Q2的电流放大倍数的乘积。如果第一NPN晶体管Q1的电流放大倍数为β1，第二NPN晶体管Q2的电流放大倍数为β2，则第二NPN晶体管Q2的集电极电流等于第一NPN晶体管Q1基极电流的β1×β2倍，此时，第一NPN晶体管Q1和第二NPN晶体管Q2的集电极电流，即被测电器输出负载接线端正极可以获得较大的电流，进而影响第一电阻R1端点D的电压变化。

根据运算放大器U1A的“虚短”的特性，其负极输入端2的电压和正极输入端3的电压近似相等，且当负极输入端2的电压大于零时，运算放大器U1A输出高电平。节点D电压也趋近于可变电阻R的触点B的电压，因此，通过改变运算放大器U1A的输出，能改变节点D的电压。

本实施方式中，控制单元为单片机，其包括采样模块，用于采样触点B的电压，经处理后输出控制信号至电动机C，控制电动机C的运行来控制可变电阻R的滑柄的移动，进而改变触点B的电位，达到自动调整输出功率。

图2所示为本实用新型另一实施方式中功率可调的负载电路的具体电路图。功率可调的负载电路与本实用新型图1所示的功率可调的负载电路基本相同，区别在于：多个第一功率负载电路以及多个第二功率负载电路并行连接于电压源Vcc与地之间。通过控制单元控制每一个第一功率负载电路以及第二功率负载电路，同样能实现负载功率的连续性可调。本实施方式中的每一个第一功率负载电路与第二功率负载电路的工作原理与图1的相同，因此不再赘述。

举例说明，如果第一功率负载电路只能输出10W，20W或30W等跳跃范围的功率，而第二功率负载电路则可以输出1W，2W或3W等较小的功率。当测试需要输出13W的功率时，控制单元接收到信息后，将控制第一功率负载电路输出10W功率，同时控制第二功率负载电路输出3W功率。要求第二功率负载电路输出3W功率，可以选择第一电阻R1为1Ω，10W的功率电阻，然后通过计算得知第一电阻R1的节点D电压为0.25V，之后，控制单元通过控制步进电动机调节可变电阻R的滑柄，使检测到触点B的电压也为0.25V，以稳定获得3W的输出功率。

因此，本实用新型的功率可调的负载电路，可以通过控制单元合理匹配和选择第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出，实现负载功率的连续性可调，结构简单，且能增加测试的可靠性。

Claims

1.一种功率可调的负载电路，主要包括：连接于电压源与地之间的第一功率负载电路，所述第一功率负载电路包括开关元件以及与所述开关元件串行连接的光源负载，其特征在于，还包括与所述第一功率负载电路并行连接的第二功率负载电路，与所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路分别连接的控制单元，该控制单元根据接收到的信息控制所述第一功率负载电路以及第二功率负载电路的输出。

2.根据权利要求1所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述第一功率负载电路输出的功率大于所述第二功率负载电路输出的功率。

3.根据权利要求1或2所述的任意一项功率可调的负载电路，其特征在于：所述第二功率负载电路包括可变电阻、第一电阻、第二电阻、晶体管以及运算放大器，其中，所述晶体管的集电极与电压源相连，其发射极通过第一电阻与地相连；所述运算放大器的正极输入端通过可变电阻与电压源相连，其负极输入端连接于所述晶体管的发射极与第一电阻之间的节点，其输出端通过第二电阻连接于所述晶体管的栅极；

当所述运算放大器输出高电平时，所述晶体管导通，使得第一电阻的节点电压趋近于可变电阻器的触点电压。

4.根据权利要求3所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述晶体管为达林顿管。

5.根据权利要求4所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述达林顿管包括第一NPN晶体管以及第二NPN晶体管；其中，所述第一NPN晶体管的集电极与所述电压源相连，其栅极与第二电阻相连；所述第二NPN晶体管的栅极连接于所述第一NPN晶体管的发射极，其集电极连接于所述第一NPN晶体管的集电极，其发射极与第一电阻相连。

6.根据权利要求1或2任意一项所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述第二功率负载电路还包括电动机，连接于所述控制单元与可变电阻之间，用于控制所述可变电阻触点的滑动。

7.根据权利要求6所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述电动机为步进电动机。

8.根据权利要求1或2任意一项所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述控制单元为单片机。

9.根据权利要求8所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述单片机包括采样模块，用于采样所述可变电阻的电压，并输出控制信号至电动机，控制所述电动机的运行。

10.根据权利要求1或2任意一项所述的功率可调的负载电路，其特征在于：所述开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管，其漏极与所述电压源相连，其源极与所述光源负载相连，其栅极与所述控制单元相连。