一种新型智能电子负载的设计

0引言

电子负载具有体积小，调节方便，工作方式灵活，性能稳定，精度高等优点，被广泛应用于电源类产品和各类电子元器件的实验.测试.检定和老化环节.该方法基于51单片机，设计了一种智能电子负载，与其他同类设计相比，具有直流稳压电源负载调整率自动测试功能.

1系统原理整个智能电子负载系统由单片机.恒流控制电路.功率负载器件.电压电流检测电路.过压保护.供电电源等构成，系统原理框图如图1所示.

电子负载工作在定电流模式时，被测直流稳压电源输出的电流不变(以被测电源能供应相应电流为前提).测试直流稳压电源负载调整率时，连接好测试电路，按键选定电源负载调整率测试功能，输入被测电源的额定电流.电压值，即可自动测试被测电源的负载调整率.

2硬件电路设计

2.1恒流及电压电流检测电路

设计恒流电路使流过功率负载器件的电流值与数/模转换器的输出电压成线性关系.单片机控制数/模转换器输出电压，使恒流控制电路控制功率负载器件流过所需电流.电压电流检测电路把被测电源的输出电压和电流线性地转化成适合模/数转换器测量的量程，单片机控制模/数转换器测量电压电流检测电路的输出电压，达到测量被测电源输出电压和电流的功能.恒流及电压电流电测电路如图2所示，其中Q1是功率负载器件，用于吸收被测电源输出的功率.

图2中数/模转换器输出的电压经过电压跟随器U1B输入运算放大器U3的同相输入端，运算放大器U3通过采样电阻R6.差分放大器U4等建立了深度负反馈.将运算放大器看做理想的放大器，由虚短.虚断可得：

式中：UDAC是数/模转换器输出的电压;I是流过功率负载器件的电流;A是由差分放大器U4及R4,R5等所组成电路的放大倍数，差分放大器U4选用的型号为INA2134.从式(1)中可以看出，流过功率负载器件的电流与数/模转换器输出的电压成线性关系，因此可以通过单片机控制功率负载器件的电流.通过模/数转换器分别测量图2中ADC1,ADC2处的电压，可以得到被测负载电源输出的电压和电流.

被测电源输出电压U与ADC1处的电压UADC1之间关系式为：

被测电源输出电流I与ADC2处的电压UADC2之间关系式为：

2.2模/数.数/模转换电路

为了使系统达到一定的精度，且节省单片机I/O口资源，分别选用12位串行模/数.数/模转换器，分辨率达212=4096.U1,U3分别为模/数.数/模转换器供应稳定的参考电压.模/数转换器选用TCL2543,数/模转换器选用TCL5618如图3所示.