关于直流电子负载的研究.docx
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1、关于直流电子负载的研究摘要:关键词:关键词:电子负载;直流;工作模式中图分类号:TP601文献标识码:A文章编号:前言负载检测是电源、通信、蓄电池、能源等领域的重要环节。传统的测试电源负载常将电阻、电感、电容等进行串并联组合来模拟实际负载情况,这种方法的缺点是负载形式单一,负载大小不能进行连续调节,且占用较大的安装空间,电能损耗量大。直流电子负载利用功率场效应管、绝缘栅双极型晶体管( I G B T ) 等功率半导体电子元件吸收电能并将电能消耗掉,实现了负载参数可调的功能,并具有很高的精度和稳定性,在测试电源设备方面得到了广泛的应用。1.系统组成和几种工作模式的原理如下图所示,系统以AVR A
2、Tmega64单片机微处理器作为控制核心,外围配置有检测电路、检测显示设备、键盘输入控制设备、功率控制单元等组成。该系统的键盘控制输入部分可以根据检测需要设定参数,选择是恒流、恒压、恒阻或者是恒功率等工作模式。其中恒流模式是通过键盘编程设置电流值,使得流过电子负载的电流保持恒定不变,不随电压的变化而变化。系统工作于恒压模式时,流入电子负载的电流依据所设定的负载电压而定,此时负载电流将会增加,直到负载电压等于设定值为止,在此之后,电子负载的电压保持不变。恒阻模式,这种模式下,流入电子负载的电流依据键盘输入的电阻值和电压值大小来确定,此时的电子负载就相当于一个固定电阻,流过电子负载的电流与输入电压
3、成正比,比值为键盘设定的电阻值,保持不变。在恒功率模式下,流过电子负载的负载电流依据键盘所设定的负载功率的大小而定,此时负载电流与输入电压乘积等于负载功率的设定值,即负载功率保持设定值不变。2.系统硬件设计该系统的硬件设计采用的技术方案为“PIC单片机处理器控制核心+电力电子功率器件+通信监控”。系统设计除了AVR ATmega64单片机控制模块的设计外还有采样电路的设计、显示模块的设计、键盘输入电路的设计、电源电路的设计、保护电路的设计以及通信电路的设计,各模块分别设计,然后连接组合,使得系统运行稳定,易于检查维修与升级。下面对几个重要模块的设计做一介绍:2.1A/D采样电路在系统的检查和测
4、量环节中,需要使负载准确地工作在不同的模式下,这时在设计时就要对电源的输出电压和MOS管的电流进行实时采样。采样过程电路需要使得电子负载的输入电压与A/D采样端的输入电压信号一致,这就需要先进行分压设计。设计时首先将采样电路进行分压,用采样电阻将电流信号转换为电压信号,然后再进行档位切换,经过积分运算后用ATmega64自带的具有10位精度的逐次逼近型AD对采样电压信号进行A/D采集。这样的设计既可满足采样要求,又可以简化电路。2.2 键盘编程电路系统的键盘编程电路可以设计5个按键来供工作人员操作。这5个按键分别为“恒流模式”、“恒压模式”、“恒阻模式”、“恒功率模式”、“OK”、“右移”、“
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