直流电子负载的设计及制作

黎会鹏 黄璞

(黄冈师范学院电子信息学院,湖北黄冈 438000)

直流电子负载的设计及制作

黎会鹏 黄璞

(黄冈师范学院电子信息学院,湖北黄冈 438000)

本系统主要以C8051F020单片机为控制核心,设计了一款基于恒流方式的电子负载。系统采取闭环方式进行反馈调节,输出的电压、电流参数实时显示在液晶屏上,具有较强的智能化和人性化的特点。

C8051F020 恒流 电子负载

电子负载可以模拟真实环境中的负载(功率器件),可以调节负载大小、短路、过流以及动态等参数。用结型场效应管构成恒流电子负载,不仅控制精度高,而且产生的电流大,适合于模拟大电流的负载测试。

1 系统设计方案

本系统主要由按键、显示控制电路,AD采样电路,DA转换电路,恒流电路等组成,系统设计框图如图1所示。

2 硬件电路设计

2.1 按键和显示电路

该电路作用是参数设置和测试结果显示。按键和显示电路如图2所示。

2.2 恒流电路

该电路主要由双极性运算放大器OP07、晶体管IRF640和功率器件等元器件构成。首先芯片OP07输入经过DA转换输出的电压,然后经过晶体管IRF640调节功率器件的电流,使电流值达到一个稳定值,恒流电路设计如图3所示。

2.3 AD采样电路及DA转换电路

AD采样电路主要是利用芯片ADS1115,即将模拟信号转化成数字信号。DA转换电路主要是利用芯片DAC7612U,即将数字信号转化成模拟信号。

2.4 电源电路

该电路主要是将交流电网转化成直流电,220V的交流电经过变压器降压,桥式电路整流、滤波后得到平缓的电压波形,最后经过稳压管稳压,得到稳定的5V电压。

图1 系统设计框图

图2 按键、显示电路图

图3 恒流电路图

3 软件设计

软件编程使用C语言来实现,以C8051F020单片机为硬件核心,程序主要流程图如图4所示。

4 指标测试

图4 软件流程图

通过外接可调电源调节恒流模式下的电子负载,观察液晶显示情况,并对其进行比较(如表1)。

经过测试,设计的电子负载电流调节范围可从1mA至1.3A,负载电压、负载电流的精度达到要求。

表1

5 结语

基于C8051F020单片机控制的电子负载,负载两端的电流、电压及负载调整率等参数能直观地在液晶上显示。很好的替代传统的测试方法中采用的电阻、滑线变阻器、电阻箱等器材,简单、快捷、可靠的对电源、变压器、整流器等电子设备进行输出特性的测试。

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黎会鹏(1981-),男,汉族,湖北荆门人,硕士,黄冈师范学院教师,讲师,研究方向:嵌入式系统设计。黄璞(1982-),女,汉族,湖北黄冈人,硕士,鄂东职业技术学院教师,讲师,研究方向:工业控制与检测技术。