CN214953855U

CN214953855U - 一种新型电子负载电路及装置

Info

Publication number: CN214953855U
Application number: CN202121237967.3U
Authority: CN
Inventors: 方彬; 方岳亮
Original assignee: Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd
Current assignee: Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2031-06-03

Abstract

本实用新型公开了一种新型电子负载装置，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1、运算放大器N2、继电器K1、场效应管Q1、接口Ctr1、接口Ctr2、接口Ctr3、接口Ctr4、接口Ctr5、电容C1、电容C2、电容C3，继电器K1；运算放大器N1的同相端接接口Ctr1，反相端通过电阻R1接接口Ctr2，电阻R2和电容C1串联后与电容C2并联在运算放大器N1的反相端和输出端之间，运算放大器N1的输出端通过电阻R3连接到场效应管Q1的栅极；本实用新型能够模拟负载工作在恒定电流、恒定电压的情况；保证恒压、恒流、恒阻、恒功率的工作状态，使电源达到恒压、恒流、恒阻、恒功率放电。

Description

一种新型电子负载电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电子器件领域，具体为一种新型电子负载电路及装置。

背景技术

负载装置是电力系统领域产品设计重要的使用工具和检验设备。目前市面上使用最多的为阻性负载。随着供电电源的多样化和用电设备需求的提高，对负载装置提出了更高的要求。单纯的阻性负载不能满足对产品的使用要求。不仅需要满足恒阻放电还需进行恒压、恒流、恒功率放电；随着放电时间的增加，阻性负载的温度会升高，阻值会增加。而越来越多的电源或电池厂家为了更好的检测设备的性能需要进行恒流或恒压放电。这样传统的阻性负载就不满足客户使用的要求。因此，需要提出一种新型的新型电子负载装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何使负载装置能满足恒压、恒流、恒阻和恒功率放电。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种新型电子负载电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1、运算放大器N2、继电器K1、场效应管Q1、接口Ctr1、接口Ctr2、接口Ctr3、接口Ctr4、接口Ctr5、电容C1、电容C2、电容C3，继电器K1；

运算放大器N1的同相端接接口Ctr1，反相端通过电阻R1接接口Ctr2，电阻R2和电容C1串联后与电容C2并联在运算放大器N1的反相端和输出端之间，运算放大器N1的输出端通过电阻R3连接到场效应管Q1的栅极；

电阻R4连接在场效应管Q1的栅极和源极之间，场效应管Q1的源极通过电阻R9后接地，场效应管Q1的漏极接电源VCC，电阻R5和电阻R8串联在电源VCC和地之间，接口Ctr4接在电阻R5和电阻R8之间；

运算放大器N2的同相端接在场效应管Q1的源极与电阻R9的连线之间，反相端通过电阻R7后接地，电阻R6与电容C3并联在运算放大器N2的反相端和输出端之间，运算放大器N2的输出端接接口Ctr3；

继电器K1处于断开状态时，接口Ctr1接接口Ctr5，接口Ctr2接接口Ctr3；继电器K1处于吸合状态时，接口Ctr1接接口Ctr4，接口Ctr2接接口Ctr5。

优选地，还包括差分采样电路,差分采样电路接在电阻R9的两端。

优选地，还包括差分采样电路,差分采样电路接在主电路的各支路中。

优选地，差分采样电路包括运算放大器N3、运算放大器N4、运算放大器N5、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R115、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19。

运算放大器N3的同相端通过电阻R11接电阻R9的一端；运算放大器N3的反相端通过电阻R15接运算放大器N4的反相端，运算放大器N3的输出端通过电阻R13接运算放大器N5的同相端；电阻R12并联在运算放大器N3的输出端和反相端之间；

运算放大器N4的同相端通过电阻R16接电阻R9的另一端；运算放大器N4的输出端通过电阻R18接运算放大器N5的反相端；电阻R17并联在运算放大器N4的输出端和反相端之间；

电阻R19并联在运算放大器N5的输出端和反相端之间。

一种电子负载装置，包括上述所述的新型电子负载电路，用于对被测设备进行测试。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：能够模拟负载工作在恒定电流、恒定电压的情况；解决了阻性负载随着放电时间的增加，阻性负载的温度升高，阻值会增加从而不能实现完全的恒压、恒流、恒阻、恒功率的工作状态，达到恒压、恒流、恒阻、恒功率放电。

附图说明

图1为本实用新型实施例中新型电子负载装置的主电路图；

图2为本实用新型实施例中电流采样电路图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本实施例公开了一种新型电子负载装置，主电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1、运算放大器N2、继电器K1、场效应管Q1、接口Ctr1、接口Ctr2、接口Ctr3、接口Ctr4、接口Ctr5、电容C1、电容C2、电容C3。

运算放大器N1的同相端接接口Ctr1，反相端通过电阻R1接接口Ctr2，电阻R2和电容C1串联后与电容C2并联在运算放大器N1的反相端和输出端之间，运算放大器N1的输出端通过电阻R3连接到场效应管Q1的栅极。

电阻R4连接在场效应管Q1的栅极和源极之间，场效应管Q1的源极通过电阻R9后接地，场效应管Q1的漏极接电源VCC，电阻R5和电阻R8串联在电源VCC和地之间，接口Ctr4接在电阻R5和电阻R8之间。

继电器K1断开时，接口Ctr1接接口Ctr5，接口Ctr2接接口Ctr3；

继电器K1吸合时，接口Ctr1接接口Ctr4，接口Ctr2接接口Ctr5。

电子负载设置五种工作模式，通过选择不同的模式进入不同的工作状态。每种工作模式均具有过压、过流、过温及超量程检测及保护功能。

a)恒流模式

恒流模式下，继电器K1处于断开状态，接口Ctr1与接口Ctr5连接，接口Ctr2与接口Ctr3连接，VCC是外部输入电源电压，该电压的最大阀值为场效应管Q1的最大工作电压，运算放大器N2的同相端接在场效应管Q1的源极与电阻R9的连线之间，电阻R9为分流器，将输出电流信号转换成电压信号，电阻R9转换的电压信号传递至运算放大器N2的同相端，运算放大器N2的反相端通过电阻R7后接地，电阻R6与电容C3并联在运算放大器N2的反相端和输出端之间，如此电阻R6、电阻R7和运算放大器N2共同组成同向比例放大器，传递至运算放大器N2的同相端的电压信号放大并传递至运算放大器N2的输出端，运算放大器N2的输出端接接口Ctr3，由此放大后的电压信号传递至接口Ctr3；接口Ctr2与接口Ctr3连接，运算放大器N1反相端通过电阻R1接接口Ctr2，因此电压信号通过接口Ctr3传递至运算放大器N1反相端。

接口Ctr5用于接收单片机中的调节基准信号，接口Ctr1接接口Ctr5，因此调节基准信号通过Ctr5传递至运算放大器N1同相端，运算放大器N1的输出端通过电阻R3连接到场效应管Q1的栅极；

当运算放大器N1的同相端和反相端的电压信号相等时，运算放大器N1的输出端将输出电压信号，运算放大器N1的输出端输出的电压信号传递至场效应管Q1的栅极从而控制场效应管Q1的导通量，使其恒定在恒流模式下；当需要改变恒流值时，只需改变基准信号即可。

b)恒功率模式

如图2所示，该电路图为差分采样电路，其中电压V1和电压V2为图1所示的电阻R9两端的电压。差分采样电路包括运算放大器N3、运算放大器N4、运算放大器N5、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R115、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19。

运算放大器N3的同相端通过电阻R11接电阻R9的一端以使电压V1传递至运算放大器N3的同相端；运算放大器N3的反相端通过电阻R15接运算放大器N4的反相端，运算放大器N3的输出端通过电阻R13接运算放大器N5的同相端；电阻R12并联在运算放大器N3的输出端和反相端之间，其中，电压V3为运算放大器N3的输出端的电压；

运算放大器N4的同相端通过电阻R16接电阻R9的另一端以使电压V2传递至运算放大器N4的同相端；运算放大器N4的输出端通过电阻R18接运算放大器N5的反相端；电阻R17并联在运算放大器N4的输出端和反相端之间，其中电压V4为运算放大器N4的输出端的电压；

电阻R19并联在运算放大器N5的输出端和反相端之间，电压V5为运算放大器N5的输出端的电压。

U_V3-V4＝(V1-V2)*[R12+R15+R17]/R12，一般选取R13＝R14，R18＝R19，则U_V5＝U_V3-V4＝(V1-V2)*[R12+R15+R17]/R12，因此，单片机通过采集电压V5,结合电阻R12、电阻R15和电阻R17的阻值可得到电阻R9两端的压差，再结合电阻R9的阻值可得到电阻R9所在支路的支路电流值，在图1所示的主电路中采集各个支路的电流值，可得到主电路的输出总电流。

对于恒功率模式，单片机通过图2的差分采样电路可采集得到输出电压VCC和主电路的输出总电流I总，由公式输出功率P1＝VCC*I总，当设定功率一定时，若输出功率大于设定功率，由于电压VCC不变，则只需减小输出总电流的电流值，通过上述的恒流模式的介绍，若要减小电流值，则只需减小调节基准信号的值，直至设定功率和输出功率相等；同理若输出功率小于设定功率，则只需增加调节基准信号的值，直至设定功率和输出功率相等。

c)恒阻模式

对于恒阻模式，由欧姆定律R＝U/I，且单片机采集得到输出电压VCC和输出总电流I总，可得输出电阻＝VCC/I总，当设定阻值一定时，若输出电阻大于设定电阻，为使输出电阻等于设定电阻，由于电压VCC不变，则只需增加输出总电流的电流值，从而则只需增加调节基准信号的值，直至设定电阻等于输出电阻；同理若输出电阻小于设定电阻，则只需减小调节基准信号的值，直至设定功率和输出功率相等。

d)恒压模式

恒压模式下，继电器K1处于闭合状态，接口Ctr1与接口Ctr4连接，接口Ctr2与接口Ctr5连接，接口Ctr5用于接收单片机中的调节基准信号，调节基准信号通过接口Ctr2传递至运算放大器N1的反相端；

电阻R5和电阻R8串联接在电源VCC与地之间，接口Ctr4通过电阻R5连接电源VCC，电阻R5和电阻R8串联分压，电阻R5和电阻R8之间的分压信号传递至接口Ctr4，接口Ctr1与接口Ctr4连接，运算放大器N1的同相端接接口Ctr1，因此分压信号通过接口Ctr1传递至运算放大器N1的同相端；

当运算放大器N1的同相端和反相端的信号相等时，运算放大器N1的输出端输出驱动信号，运算放大器N1的输出端通过电阻R3连接到场效应管Q1的栅极，因此驱动信号传递至场效应管Q1的栅极，从而控制场效应管Q1的导通量，使其恒定在恒压模式下；当需要改变恒压值时，只需改变基准信号即可。

e)电池模式

电池模式实现的主要功能为电池容量检测(Ah)和电池能量检测(kWh)。当电池需进行容量检测时通过

当电池需进行能量检测时通过

另外，可以理解的是，本实用新型中所述的恒流模式、恒压模式并不代表电流、电压完全恒定不变，这显然是不可能的。实际上，恒流模式表示，输入电压在一定范围内变化(变化不能过大)时，通过负载电阻的电流的值接近于恒定，仅具有小于一定误差的微小变化；恒压模式表示，负载端电压的值接近于恒定，仅具有小于一定误差的微小变化。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims

1.一种新型电子负载电路，其特征在于：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器N1、运算放大器N2、继电器K1、场效应管Q1、接口Ctr1、接口Ctr2、接口Ctr3、接口Ctr4、接口Ctr5、电容C1、电容C2、电容C3，继电器K1；

2.根据权利要求1所述的新型电子负载电路，其特征在于：还包括差分采样电路,差分采样电路接在电阻R9的两端。

3.根据权利要求1所述的新型电子负载电路，其特征在于：还包括差分采样电路,差分采样电路接在主电路的各支路中。

4.根据权利要求2所述的新型电子负载电路，其特征在于：差分采样电路包括运算放大器N3、运算放大器N4、运算放大器N5、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R115、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19；

电阻R19并联在运算放大器N5的输出端和反相端之间。

5.一种电子负载装置，包括如权利要求1至4任一项所述的新型电子负载电路。