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“简易直流电子负载”设计报告

摘要：本系统设计制作了一台恒流工作模式的简易直流电子负载。通过按键、LCD显示，AD/DA模块、恒流电路及功率器件搭建电路。运用MSP430G2553单片机精确控制恒流电流值，可以满足基本要求（1）、（2）、（3）；自制了一个符合发挥部分（1）的稳压电源，通过测量达到了发挥部分（2）的要求，通过改变负载电阻Rw达到发挥部分（3）的要求。本系统能够把负载两端电压、流过负载电流和负载调整率直观的在LCD上显示，具有便携（电池供电），精确等特点。

关键字：恒流功率器件AD/DA MSP430G2553 负载调整率

一、模块设计方案

1.1 单片机系统

方案一、使用AT89C51单片机系统，At89C51是一个低功耗的CMOS8位单片机，片内含有4K bytes存储器和128bytes的随机数据存储器，片内集成通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。

方案二、使用MSP430g2553单片机系统，其可在1.8~3.6V的低电压范围内工作，具有超低功耗的特点；有5种节能方式和基本时钟模块配置；内置16位定时器，多达20个支持触摸感测的I/O引脚和欠压检测器，MSP430g2553功耗低。

综合考虑，方案二中单片机系统，性价比高，运行速度高；所以采用方案二。

1.2DA模块

方案一、使用DAC0832，最常用的器件，易于使用，硬件接口简单，编程容易，缺点精度只有8位，达不到设计要求。

方案二、TI公司生产的TLV5616。这是一个12位的数模转换器。带有灵活的4线串行接口，可以无缝连接TMS320，SPI，QSPI和Mircrowire串行口。数字和模拟电源分别供电，电压范围2.7V~5.5V。输出缓冲是2倍增益rail-to-rail输出放大器，输出放大器是AB类以提高稳定性和减少建立时间。rail-to-rail输出和关电方式非常单电源、电池供电应用。通过控制字可以优化建立时间和耗化比且精度达到设计要求。综合考虑，我们选用方案二。

1.3恒流电路模块

方案一、采用稳压器来构成恒流源，LM7805是三端固定式集成稳压器，输出的电流I=（Uo’/R1+I2）;式中I2是7805的静态电流，数值非常之小，当R1较小I1较大时，I2可忽略不计；当R2变化时，LM7805改变自身的电压差来维持电压不变。该电路结构简单，但不能实现数控。如图1.

U1

LM7805CT

LINE VREG

COMMON

VOLTAGE

C1

30pF

R110kΩ

R2

1kΩ

C2

100nF

+

_

Ui

I2

I1

Uo'

图1 LM7805恒流图方案二、使用OP07CP和场效应管IRF3205搭建恒流源电路。可以方便的与被测电源相连，并能为AD提供电压电流采样。如图2所示.对IRF3205功率MOS管来讲，通过对其栅极电压的控制，可以达到控制IRF3205的源漏极电流的目的，即在保持栅极电压不变的情况下，源漏极电流可以保持恒定，这样就达到了恒流的效果，

档位调节：题目要求功率器件电路的电流要在100mA到1000mA之间变化，并且每100mA为一个档。完成此项功能可以通过改变IRF3205的栅极电压来完成，而栅极电压的值又取决于由单片机控制的D/A输出。所以可以通过单片机来控制IRF3205的电流进行档位的切换。

图2 OP07CP恒流原理图

为达到数控的要求，本系统采用方案二。

1.4AD模块

方案一、ADC0809是8位的A/D转换芯片，每一通道转换时间为100uS，有8个模拟量输入通道，但其精度达不到本系统所需要求。

方案二、单片机msp430内自带10位AD ，但其理论精度刚好达标，实际使用

时，引入噪声后，其精度可能达不到要求。 方案三、选用TI 公司的芯片ADS1115模数转换芯片。可编程数据速率有

8sps~860sps ，片内有低漂移电压基准，内部振荡器和内部可编程增益放大器，

是16位的高精度模数转换器，数据通过一个I2C 兼容串行接口进行传输，

ADS115可提供2个差分输入或4个单端输入。

此模块，采用方案三。

总体方案框图 如图3

图3 系统框架图

二、理论计算与分析

1、AD 转换电路。

AD 转换电路我们采用TI 公司生产的ADS11115芯片。ADS1115是16位的

AD 转换器，其转换精度可以达到,即65536

1，完全可达到千分之一的题目测量精度要求。

2、DA 转换电路

DA 转换电路我们采用TI 公司生产的TLV5616芯片。通过SPI 接口与单片

机相连，较少使用单片机端口。TLV5616是12位的DA 转换器，其转换精度可以达到1000

01x ,即40961，完全可达到的题目要求的恒流电路的电流变化的精度要求。

3 恒流电路

导通MOS 取样电阻使用0.7欧的电阻。OP27使用9V 的单电源供电。D/A

芯片外接参考电压为Vref=2.5V 实际使用的模拟量的范围为0-1.3V ，其中取使

得MOS 管导通的电压范围为0.5V-1.3V ，首先，运放输出端的电压在正常工作

时应该使得功率MOS 管导通，即运放输出端的电压应该达到功率MOS 管的开

启电压，而IRF3205的开启电压V GS 为2－4V ，另外运放的供电电源为9V ，

其输出电压值最好不超过其供电电压值，即运放输出端的电压值的范围最后确定

为3V －7.8V ，即确定放大倍数为6倍。

运放放大倍数的计算，即电阻R1和R2的阻值的确定。

4、稳压电路

自制的稳压电路我们采用的是LM2596。输出的电压4.97V ，纹波7mV ，电流可达到3A ，完全满足题中要求。

5．电源负载调整率的测试原理 5V

稳压

电源直流电子负载

R W 被测电源+

+_

_

当设置D/A 模块的输出电压小于0.3V 时，运放输出端，即功率MOS 管的栅极电压为低于1.8V ，小于功率MOS 管的开启电压，功率MOS 管截至，功率回路上的电流为0，此时相当于外电路开路，此时通过电压采样得到的电压值，就是空载时的电压值。记为V1，通过按键调整D/A 输出，开启MOS 管，进而调整外电路的电流，使之变成100mA ，200mA 直至1000mA ，实时采样每一次的电压值V2，则有

%100*1

21V V V 负载调整率＝ 也可通过更换图中的Rw 的阻值，来进行测量，测量的原理和公式同上。

三、硬件电路和软件设计

1 使用ADS1115进行AD 转换。AD 转换电路如图4.

直流稳压电源电路的设计实验报告

直流稳压电源电路的设计实验报告 一、实验目的 1、了解直流稳压电源的工作原理。 2、设计直流稳压电路，要求输入电压：220V市电，50Hz，用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路，两组输出电流分别I O≥500mA。 3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。 二、实验线路及原理 1、实验原理 （1）直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下： 图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换 其中： 1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。 2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。 4）稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 （2）整流电路 常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2-2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图2-3所示。 t

2012年TI杯简易直流电子负载解析

简易直流电子负载设计与总结报告 湖北仙桃职业学院：杨青林胡炎何方 指导教师：刘祖云刘明江

简易直流电子负载的设计与总结报告 摘要 本系统设计的是直流电子负载，以TI公司16位的单片机MSP430为控制核心，由按键模块，D/A转换模块，恒流源模块、以及液晶显示模块等主要外围电路构成。通过对DA的控制，达到对恒流值在一定范围内的控制，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。之后通过内部AD的采集模块将实际端电压、端电流值送到单片机控制模块，能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数通过显示模块加以显示。本设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。 关键词：恒流源、TM12864Z-1液晶、D/A、采样电路（电压采样、电流采样）、键盘、被测电源。

一.系统结构原理图 本系统由以下部分组成：电源电路、单片机、功率控制电路、电压、电流采样电路、D/A输出、键盘输入、液晶显示电路。系统总体结构框图如图1所示： 二.方案比较与论证 1. 主控芯片 方案一：选用ATMEL公司的AT89C51作为该系统的微控制器。51单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，单片机为8位机，价格便宜，成本低，控制简单。但51单片机功耗较高、运行速度慢、储存空间小内存只有8Kb，片内资源少，存储容量小，难以存储大容量的程序和实现快速精准的反应、控制、计算。使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂。 方案二：选用TI公司MSP430单片机作为该系统的微控制器。MSP430单片机是16位的单片机，数据处理速度快，耗能低，保密性能好，内存空间大，抗干扰性好，内部集成资源丰富，存储容量大，低电源电压（1.8V—3.6V），支持多个中断源，可任意嵌套，时钟系统灵活，具有A/D转换等电路。 考虑到本系统对单片机性能要求较高，本设计采用了方案二，选用MSP430单片机作为直流电子负载微控制器。

直流电子负载设计报告

直流电子负载设计报告 （侯进高业林伍贯礼）指导老师周晓波王森 摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程。本电子负载采用AT89S51 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载有恒流和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。AD模块接受电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块同步显示电压和电流。包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在数码管上显示。 关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM. 一，引言 在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。这是电阻等负载形式所无法实现的。二，总体方案论证与设计 电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。外接12V稳压电路。 要求： （1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。 （2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。 （3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。 （4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。

串联型直流稳压电源设计报告

串联型直流稳压电源设计报告 (2009-06-18 14:59:21) 标签： 杂谈 串联型直流稳压电源设计报告 一、计题目 题目：串联型直流稳压电源 二、计任务和要求 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。 指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出； 2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA； 3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv； 三、理电路和程序设计： 1、方案比较 方案一：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图1），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大（减小）时，晶

体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。 图1 方案一稳压部分电路 方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。

直流电子负载 .

Product Guide AC ＆DC Power System Power for the better life 上海汉升电源系统有限公司 地址：上海市闵行区召楼路号3286销售热线：(021)34902073 (021)34902079传真：(021)34902073-816 (021)34902079-816网址：..www handsunpower com S H A N G H A I H A N D S U N P O W E R S Y S T E M C o.,L T D 邮编：201112 公司总机：(021)55091913 24小时服务热线：400-688-0619

企业概况 Company p r o f i l e 3286号。

0102 D C E L 系列直流电子负载是专门为直流电源老化、测试及储能蓄电池性能测试开发的电子负载。电子负载能量逆变馈网， 实现能量回收， 节能环保！ 广泛应用于直流电源、电池、电力电子设备检测等用途。 直流电子负载 电子负载吸收能量逆变馈网回收，节能环保，噪声低宽电压输入范围操作模式 恒定模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率负载 瞬变模式：恒流、恒阻、恒压、恒功率瞬变负载，循环高精准度电流、电阻、功率、电压设定与测量快速电流切换仿真动态电流功能通道独立保护功能 放电绿色回馈能量，电流谐波<3%(额定)，对电网基本无谐波污染 配备功能齐全的上位机软件，用户自定义测试流程报表数据分析功能 产品特点： 上位机软件功能列表 注：如有特殊要求或定制其他规格请致电咨询；如规格尺寸更改，恕不另行通知。 广泛应用于直流电源老化、测试、性能检测 电力电子设备测试 DC-DC 、AC-DC 电源转换器测试 电池模块组放电、检测等 科研机构、实验室、高校等机构 应用领域：

简易直流电子负载设计

简易直流电子负载设计报告 摘要：本文论述了简易直流电子负载的设计思路和过程。直流电子负载采用MSP430G2553单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。AD模块接收电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块12864同步显示电压和电流。系统包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；具有过压保护功能;能够检测被测电源的电流值、电压值；具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能；各个参数都能直观的在液晶模块上显示。 关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM波. 一、引言 电子负载用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合,是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。 二，总体方案论证与设计 设计和制作一台电子负载，在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。 要求： （1）负载工作模式：恒流（CC)模式； （2）电压设置范围：0～10V； （3）电流设置范围：100mA～1000mA，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%； （4）直流稳压电源负载调整率：测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。 （5）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。 恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。原理图如下所示。

直流稳压电源设计实验报告(模电)

直流稳压电源的设计实验报告 一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法 二、实验任务 利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源； 三、实验要求 1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形； 2）输入工频220V 交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的输出电压； 5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。 四、实验原理 1.直流电源的基本组成 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。 滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。 稳压电路：使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1～D 4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可 即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则 选择整流器 流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极

简易直流电子负载论文

2013全国 大学生电子设计竞赛 直流电子负载系统(高职高专组F)

摘要 本设计以STC89C52单片机为核心控制系统，采用了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、显示电路、键盘电路。通过运放、负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压使其内阻变化，从而实现恒流工作模式。MOS管既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载，控制部分采用STC89C52单片机来完成，设定值通过键盘输入送往单片机，再通过DA输出电路产生基准电压送往PI控制器与实际电压相比较，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，通过单片机来控制转化，然后用液晶显示显示出即时的电压电流。关键词：电子负载；单片机；恒流模式；A/D转换；D/A转换 Abstract: This design with the core of STC89C52 MCU , using Da output control circuit, ad voltage and current detection circuit, display, keyboard, https://www.sodocs.net/doc/7f1024477.html,ing negative feedback control loop amplifier, to control grid voltage of the MOS to its internal resistance change, resulting in constant current mode of operation.MOS both as a current control devices at the same time as the measured power load control part using stc89c52 single - chip computer to complete the set value input from the keyboard to the SCM, and then by DA output circuit voltage sent to the PI controller with the actual voltage compared.In A / D converter circuit for voltage and current analog signals into digital signals by single - chip Microcomputer to control the conversion, and then use the LCD display shows the instantaneous voltage and current. Key word :electronic load ; MCU; constant current mode ; Ad conversion ; DA conversion

电子负载原理

直流电子负载设计基础 电子负载基本工作原理： 1.恒压模式 2.恒流模式 3.恒阻模式 4.恒功率模式 恒流 图中R1为限流电阻，R1上的电压被限制约0.7V，所以改变R1的阻值就可以改变恒流值，在上图中 我们知道，在串联电路中，各点电流相同，电路要恒流工作，只要在串联回路里控制流过一个元 件的电流就可以达到我们所控制的恒流输出。 上图是一个简易的恒流电路，通常用在一些功率较小及要求不高的场合里应用，那么在一些应用 中这种电路就无能为力了，如：在输入电压为1V输入电流为30A，那么对于这样的要求这样的电 根本无法保证工作。这样的电路调节输出电流也不是很方便。

这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样电阻,VREF是给定信 号，电路工作原理是：当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。 如给定VREF为10mV，R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC 芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC输入可实现数控恒流电子负载。 电路仿真验证

在上图中我们给定了Vin为4V-12V变化的电压信号，VREF给定50mV 的电压信号，在仿真结果中输入电流一真保持在5A，电路实现了恒流 作用。 恒压电路 一个简易的恒压电路，用一个稳压二极管就可以了。 这是一个很简易的图，输入电压被限制在10V，恒压电路在用于测试充 电器时是很有用的， 我们可以慢慢调节电压测试充电器的各种反应。图是10V是不可调的，请看下图可调直流 恒压电子负载电路：

直流稳压电源课程设计报告(1)

模拟电路课程设计报告设计课题：直流稳压电源的设计班级：电子1101 学号： 姓名：刘广强 指导老师：董姣姣 完成日期：2012年6月19

目录 一、设计任务及要求 (3) 二、总体设计思路 (3) 1．直流稳压电源设计思路 (3) 2．直流稳压电源原理 (3) 3、滤波电路——电容滤波电路 (5) 4、稳压电路 (7) 5、设计的电路原理图 (8) 三、．设计方法简介 (8) 四、软件仿真结果及分析 (10) 五、课程设计报告总结 (12) 六、参考文献 (13)

一、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出直流电压：U0=9→12v； ②纹波电压：Up-p<5mV； ③稳压系数：S V≤5% （最大的波动不能超过5%） 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 二、总体设计思路 1．直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。 2．直流稳压电源原理 1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图

直流电子负载论文

简易直流电子负载（C题） 【本科组】 摘要 本系统以STM32F103VET6为控制核心，采用D/A TLV5616控制运放LM358驱动N沟道增强型P-MOSFET CSD17505Q5A，通过负反馈实现直流电子负载的恒流工作模式。同时采用电流并联检测芯片INA282将电流反馈至MCU，通过A/D 采样检测实际电流与D/A设定电流的差值，利用PID控制实现无净差控制，提高了电流控制的精度。其中PID参数通过遗传算法进行自整定，预设了一组较优PID参数，在实际高精度测量中，也可以通过重新整定更新PID参数。系统工作电压范围0.2-18V，电压分辨率为0.5mV，精度恒为±0.25mV，工作电流范围0-1000mA，分辨率0.2mA，精度恒为±0.1mA，在满足设计要求的情况下具备了很高的恒流精度。另外，通过对继电器的控制，实现了过压保护与自恢复功能，还具备声光报警等实用功能。 在大功率的应用需求中，本系统可以通过多个P-MOSFET并联扩流很方便的实现。同时在不改变电路的情况下，通过软件更新还可实现直流电子负载的恒阻和恒功率方式运行。 关键词：直流电子负载；恒流模式；高精度高分辨率；PID参数自整定

一、系统方案 本系统主要由MCU控制模块、恒流模块、电压采样模块、电流采样模块、A/D D/A 转换模块、电源模块组成，下面分别就这几个模块进行方案论证及选择。 1.1电子负载及恒流方案的论证与选择 本题要求制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。即在电压输入低于18V的情况下，实现100mA~1000mA的恒流工作控制。 方案一：传统电子负载。运用传统的电子负载设计方式，利用电力电子器件的特性，通过分析等值电路，用电力电子元件搭建电子电路来模拟负载，可以实现定电流特性。但传统方案调节不够方便、精确。 方案二：PWM控制型电子负载。单片机输出一定占空比的PWM控制信号，控制功率电路MOS管的导通和关断时间，让功率消耗在串接的电阻上，来获得实际所需的工作电流、电压。电路中的检测电路为电压、电流负反馈回路，通过A/D采集到单片机，与预置值进行比较，作为单片机进一步调节PWM占空比的依据。此方案开关管工作在开关状态，损耗小，发热低，但电路纹波较大，不利于实现恒流负载的精确控制。 图1 PWM控制型电子负载 方案三：能量回馈型电子负载。待测电源通过DC/DC升压电路变换为高压直流电，再通过逆变变为交流回馈到电网。此方案能实现电能的再生利用，多用在大功率的直流电子负载上。在小功率、低电压直流电子负载中应用此方案，DC/DC部分要完成将低压电能变为可供逆变器输入的高压，输入端的低压大电流、输出端的高压低电流导致设计难度变大，且采用逆变方案节省的能量也很有限，性价比很低。

简易直流电子负载

2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）简易直流电子负载（C题） 设计报告 二O一二年八月八日

摘要：本系统设计的直流电子负载，以TI的MSP430F169单片机为主控芯片，包括控制器、矩阵键盘、液晶显示、恒流电路、辅助电源电路、电压电流检测电路。系统以比例—积分调节作为恒流控制核心，电流采样采用TI提供的ADS1115和INA282芯片，辅助电源采用TI提供的TPS54331和LM2576电源芯片。以三极管TIP42C为功率器件，通过控制其基极电流达到控制负载电流的目的。本系统还扩展了简单的恒阻、恒压、动态带载以及描绘U-I特性曲线的功能。本报告着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统各项数据测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好地达到了题目要求的性能指标。 关键词：直流电子负载恒流恒阻恒压动态带载 U-I特性曲线

Abstract：The design of the system DC electronic load involves the master chip--TI's MSP430F169 MCU controller, matrix keyboard, LCD, constant current circuit, the auxiliary power supply circuit, voltage and current detection circuit. System to proportional - integral adjustment as a constant current control core, proportional to speed up the adjustment speed, integral system without static error.The current sample provided by TI ADS1115 and INA282 chip. Auxiliary power is provided by TI TPS54331 and the LM2576 power chip. Transistor TIP42C power devices controlled by controlling the base current to achieve the purpose of load current. The system also extends the simple constant resistance, constant voltage and simulate dynamic load. This report focuses on a systems framework, working principle, hardware and software design, and gives the system the data test sheet. The test results show that the system stability, adjust the speed and quickness, a good performance to the subject requirements. Key words：DC Electronic Load constant current constant resistance constant pressure Dynamic load U-I characteristic curve

直流电子负载设计

直流电子负载设计制作（F题） 青岛大学庄翠竹刘丙坤郑龙 专家点评:本系统设计的直流电子负载采用MSP430F2616 作为系统的主控芯片，实现了恒压、恒流和恒阻三种工作模式，并且可以在三者之间通过键盘进行程序模式切换。思路严谨，创意新颖，测试结果可信。论文撰写格式尚待规范。 中国海洋大学信息学院程凯副教授 摘要 本电子负载采用 MSP430F2616 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：有恒压、恒流和恒阻三种模式，并且可以在三者之间通过键盘输入程控切换。通过按键及DA转换设置电压、电流、电阻的基准；模拟电路部分主要采用比较器控制负载回路上的主控NMOS管栅压，从而控制其导通情况即回路等效阻抗；AD对输出电压、电流采样并通过液晶显示；最后增加了过载保护、短路保护和过热保护。在实现基础功能的基础上，CV范围扩大为0-35V，CC扩大为0-4A，CR范围为1-99Ω，并且增加了通过无线模块实现的手持显示器。 关键词：直流电子负载无线 MSP430F2616

一、方案论证与设计 系统框图： 电流检测 电压检测 AD 采样 MCU 显示 键盘 DA 输出 无线控制 控制电路 图1 直流电子负载系统实现框图 该系统实现框图如上图1所示，包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET 功率电路和信号处理电路五个部分，信号处理模块包括信号调整电路和信号调理电路。图1中的待测电源是直流电子负载的待测电源，不属于直流电子负载的系统组成。 1.主控器模块的设计方案与选择 主控器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。 方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，使用AT89C51需外接两路AD 转换电路，实现较为复杂。 方案二：采用TI 单片机MSP430F2616。MSP430F2616比普通51单片机快8～12倍，尤其是其单片机内部有12位ADC 和12位DAC,可以省去外接两路A/D 转换电路，并且有丰富的 I/O 口，大大提高了系统的整体性能和集成度。 选择方案二以TI 单片机MSP430F2616位控制核心，组成单片最小系统。 2. 恒流工作模式的设计方案与选择 方案一：完全采用数字反馈控制的恒流源方案 这种电路是完全通过数字反馈实时调整由于负载变化带来的电流变化，并不以基本的恒流电路为基础。原理图如图2所示。 取样电阻R 串入负载回路，放大取样电阻两端的电压，通过A/D 转换可以得到负载回路的电流值，控制器采用一定的控制算法调节D/A 输出的电压值，放大后直接作为负载的电源使用。 这种方案在控制原理上较简单，原则上可以用在任意控制要求中。但是缺点是电路本身不具备恒流特性，负载变化引起的电流变化完全依赖数字反馈来调整。受控制器运算速度、模数/数模转换精度和速度影响，抗负载波动能力差。所以不采用图2所示全

直流稳压电源课程设计报告.

直流稳压电源课程设计报告 设计任务及要求 1．设计任务 设计一直流稳压电源，满足： （1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V； （2）输出纹波电压不于5mv （3），稳压系数<=0.01； （4）具有短路保护功能； （5）最大输出电流为：Imax=0.8A 2．要求通过设计学会； （1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3）短路保护实现方法 （4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法 （5）撰写设计报告。 3．设计注意： （1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计； （2）完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图； （3）撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。 一、书写要求 二、上交时间要求 上交书面及电子稿发至邮箱：

撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚） 见附录一 集成直流稳压电源的设计与制作 姓名 1 绪言 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 2 设计要求

1.初始条件： （1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。 （2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。 （3）其参考电路之一如图1所示 图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图 2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。 （2）最大输出电流Iomax=800mA （3）纹波电压ΔVop-p≤5mV （4）稳压系数Sv≥3X10-3 3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。 （2）计算电源变压器的效率和功率。 （3）选择整流二极管及计算滤波电容 （4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。 （5）按规定的格式，写出课程设计报告。 3 总体设计思路 在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。 由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。

最新简易电子直流负载精编版

2020年简易电子直流负载精编版

简易直流电子负载（C题） 摘要：本系统设计的是恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载，是以单片机STC89C52为主控芯片，包括控制器、独立按键、显示电路、MOSFET功率电路、恒流电路、电压电流检测电路和保护电路。由单片机输出给定的电流值，并经过运算处理控制D/A输出，控制MOSEFT漏极电流，从而使直流电子负载的电流处于设定值。设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。 关键词：电子负载；恒流；功率电路；信号处理

1.系统方案论证 1.1各种方案比较与选择 1.1.1主控器模块的设计方案与选择 方案一：采用纯硬件控制电路，虽然避免了软件的设置，但电路难度增加，且成本也高，也不利于实时调整电路。 方案二：采用单片机STC89C52。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。且指令代码完全兼容传统8051。 综合考虑选择方案二以宏晶单片机STC89C52为核心，组成单片最小系统。 1.1.2 显示模块的设计方案与选择 方案一：采用数码管显示。数码管成本较低，对环境要求低，编程也容易。但所显示的信息量有限，一般信息量越大，占的I/O口也越多。 方案二：采用1602液晶显示。采用液晶显示，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强。功耗也低，显示的信息量也多。 根据题目要求，需要显示电压、电流等多种信息，数码管已不能满足要求故选择方案二，本系统采用的点阵式LCD型号为1602。 1.1.3 MOSFET功率电路的设计方案与选择

简易直流电子负载

简易直流电子负载 制作小组：程建 刘满 文超炜 指导老师：张志俊 田微

摘要 本设计是由运算放大器OP07作为电压放大器，MOS管IRF540作为恒流负载，78XX系列稳压芯片提供电源，；STM32作为主控制器检测电流电压，实现电子负载过压保护并能自动测量负载调整率；12864作为显示器实时显示电子负载电压、电流、电流精度和过压阈值。本系统能保持稳定的电流特性，高精度的电流、电压测量和显示，具有过压保护功能和友好的人机界面。 关键词：OP07 IRF540 STM32 12864 一、系统方案 电子负载用于测试直流电源、蓄电池等电源的性能，其工作方式有横流、恒压和横阻三种模式，因为本题的要求，故将电子负载作为横流模式，其主电路包括开环电压放大器、横流负载和测量显示。 1.1主电压放大器的选择 方案一：OP07 OP07是双电源供电的高精度低噪声运算放大器，当其工作于开环线性放大区时，其正负输入端的电压值及其接近，经实测为0.001V的差值，因而可以提高电流精度，其性价比高。 方案二：OPA2227 OPA2227为TI公司的高精度仪放，但在实际测量中，其开环放大区的正负输入端电压差值大，不利于对输出电流精度的控制，其价格相对较贵。 综上，选用方案一。 1.2横流负载的选择 方案一：IRF540 IRF540为N沟道MOS管，通过控制V DS和V GS的关系使其工作于恒流区，其参数值为V DSS=100V，I D=23A,R DS(ON)≤77mΩ。对于本题电压阈值18±0.2V，最大电流1A来说足够。 方案二：IRF630 IRF630同为N沟道MOS管，其参数值为V DSS=200V，I D=9A,R DS(ON)≤400mΩ，对于本题来说也足够，但其能通过的最大开关电流小于IRF540,而导通内阻又远大于IRF540，故其在通过持续电流的最大值比IRF540小，导通损耗比IRF540大，对于散热的要求高。 综上，选用方案一。 1.3主控制器的选择 方案一：STM32

直流稳压电源设计实验报告

实训报告 题目名称：直流稳压电源电路 系部：电气与信息工程系专业班级：机制14-3 学生姓名：郭欣欣 学号：2013211171 指导教师：刘岩 完成日期：2018年1月17日

摘要 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。 本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件稳压电路将交流电压转化为直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件LM317稳压电路将220V交流电压转化为5V直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 关键词: 半波整流电容滤波稳压电路稳压系数纹波电压

目录 一、设计要求 (1) 二、原理分析与设计步骤 1.直流稳压电路结构的选择 (1) 2.交流变压器 (2) 3.整流电路 (2) 4.滤波电路 (2) 5.集成稳压电路 5.1集成稳压器件LM317 (3) 5.2 LM317典型接法 (4) 6.参数计算与器件选择 (4) 6.1电路参数计算 (4) 6.2元器件清单 (5) 三、实验步骤与测试结果 1.电路搭接与仪器调试 (6) 2.性能参数测试 2.1稳压系数的测量 (6) 2.2输出电阻的测量 (6) 2.3纹波电压的测量 (7) 2.4测量结果分析 (7) 四、实验小结 (7)

简易直流电子负载

9.2 简易直流电子负载 电子负载仪是电源制作和电池性能测试必不可少的一种仪器。它是由电子器件组成的模拟负载，用来检测各类电源带负荷特性和化学电源输出性能的仪器。在恒电流测试时加以同步计时，就可精确测出电池容量值。 9.2.1 功能要求 设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。 技术要求： 电流设置范围为100mA～1000mA ，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%。 当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1%。 具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。 能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS ），分辨力为1mV。 能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。 具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在 10V以内。 9.2.2总体方案论证 系统的关键在设计恒流源电路和高精度A/D转换电路。 1.恒流源电路方案 【方案一】恒流源可以通过一个经典的数控稳压源来实现。在输出回路串联一个电流取样电阻，通过实测电流与给定电流的比较，运用恰当的控制算法，调整输出电压使实测与给定两个电流相等，就可以达到恒流的目的。此种方案最大的问题是：不论是输入电源电压变化，还是负载变化，都要经过一段时间才能使电流稳定。 【方案二】最好的方案是一个硬件的闭环稳流电路，稳流的过程几乎不需要时间。图9.2.1就是一个典型电路。根据集成运放虚短的概念可得： I L ≈ V i / R R为电流取样电阻，由于R固定，因此I L完全由V i决定，只要V i不变，则I L不变，这就是恒流原理。对某一特定的V i下的I L，无论是V CC或是R L变化，利用负反馈的自动调节作用，都能维持I L的稳定。

直流稳压电源设计报告

2016 年四川省TI 杯大学生电子设计竞赛培训 直流稳压电源设计 第十一组】

2016 年7 月12 日

摘要 本设计实现了将交流电信号通过整流、滤波、稳压等模块转换为稳定可调直流电压输出。整个系统可以用实验箱提供+15V 交流电源，实现了低功耗和便操作功能。整流电路采用单相桥式整流电路，不仅达到高效率使用输入电压的节能作用还有便于组装、脉动小的优点；滤波电路采用电解电容滤波电路，分别在整流滤波和稳压后加C1、C2、C3、C4 实现频率补偿，防止高频自激振荡和抑制高频干扰；为防止LM317 输出电压短路，在该线路上加入IN3208 二极管。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，得到优良的滤波效果等，使最终电路达到了设计要求。 目录 1.系统方案 (2) 简单的并联型稳压电源的论证与选择 (2) 固定式三端稳压器的论证与选择 (2) 2 系统理论分析与计算 (2) 整流电路的分析与计算 (2) 整流电路的分析 (2) 整流电路参数的计算 (2) 整流电路电路图 (3) 滤波电路的分析与计算 (3) 滤波电路的分析 (3) 滤波电路参数的计算 (3) 滤波电路电路图 (3) 稳压电路的计算分析与计算 (4) 稳压电路的分析 (4) 稳压电路参数的计算 (4) 稳压电路电路图 (4) 3.电路设计图与PCB板的制作 (5)

电源 整流 变压 电路 器 滤波 电路 稳压 负 电路 载 .电路的设计图 (5) .板的制作流程 (5) .安装与检查 (5) 4.测试方案与测试结果 (5) 测试方案 (5) 测试条件与仪器 (5) 测试结果及分析 (5) 测试结果 （数据 ） (6) 测试分析与结论 (6) 附录 .1：电路实物图 (6) 附录 .2：参考文献 (6) 1 系统方案 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成， 如图所示 (b)