傳統的負載檢測將電阻、電容以及電感等串并聯組合模擬實際負載，這種做法負載形式單一、大小不能連續調節，且占用較大安裝空間，電能損耗大。直流電子負載克服了傳統負載的缺點，不僅能夠**檢測負載電壓、調整負載電流，同時還可以實現模擬負載短路。直流電子負載已成為開關電源相關設備調試檢測中的重要儀器。
文中設計了一款簡易的直流電子負載，采用Msp430F169微控制器作為程序和算法控制單元，配合基于MOSFET的恒流源電路，實現了直流電流輸出和負載電壓調制率測量的功能。
1 系統總體框圖和工作原理
1.1 系統總體框圖
根據直流電子負載的基本功能要求以及工作原理，系統主要包括：4 x 4鍵盤模塊、電源模塊、LCD12864顯示模塊、MCU控制模塊、恒流源模塊和電流、電壓采集模塊組成。系統總體框圖如圖1所示。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/170533.htm
1.2 直流電子負載工作原理
直流電子負載的設計基于電流反饋控制原理，采用運算放大器和MOSFET進行設計。具體設計原理圖如圖2所示。
文中設計的恒流源輸出電流*大1 A，Vo端電壓*大18 V，*大功率18 W。實際設計過程中考慮到散熱問題，采用4個IRF640并聯連接方式。
如圖2所示，D/A轉換器輸出電壓加在運算放大器正輸入端，控制負載中流過的電流。采樣電阻R3將輸出電流轉換為電壓信號，供A/D轉換使用。設計中A/D轉換器和D/A轉換器的參考電壓均為2.5 V，輸出電路中流過的電流*大值為1 000 mA，因此正常情況下電阻阻值應為2 500 mV/1 000 mA=2.5 Ω。
考慮到系統的步進功能，當D/A轉換的數字輸入加1時，其模擬輸出增加量
。同時，采樣電阻上的電壓也相應增加相同的數值，令其輸出電流增加0.5 mA，則計算得采樣電阻阻值為
即D/A轉換器數字輸入量每增加數值1，恒流源輸出電流增加0.5 mA。因此為實現步進功能，每按一次步進“+”鍵，單片機送給D/A轉換器的輸入數字量D加2，從而輸出電流加1 mA，實現了電流步進1 mA的要求。
2 軟件設計
直流電子的軟件設計主要是對Msp430F169的相關模塊進行初始化，然后進行A/D轉換、D/A轉換、液晶顯示以及I/O口控制。
2.1 系統主程序
系統主程序主要是對相關模塊進行初始化操作，然后對各模塊進行函數調用，實現直流電子負載的輸入、顯示和輸出操作。系統主程序流程圖如圖3所示。
其工作原理為：當給定一個信號Vin時，如果R3上的電壓Vin，即運放OPA2227的V->V+，則OPA2227輸出減小，也就降低了R3上的導通電流;反之，R3上的電流增加。如此反復調整，*終R3支路上的電流維持恒定值，達到恒流的效果。R3上的電流值等于Vin/R3，改變Vin可改變恒流值。Vin的值可用電位調節輸入或用DAC芯片輸出。
2.3 A/D采集與轉換子程序
Msp430F169內部自帶12位A/D轉換模塊，所以在使用時只需對其進行相應配置，然后啟動A/D轉換，得到輸入模擬量相對應的數字量，然后通過液晶模塊顯示。A/D采集與轉換的程序流程圖如圖5所示。
3 測試結果及分析
設計的直流電子負載實驗室在常溫下測試，將直流穩壓電源連接電子負載，在恒流模式下設定電流值，然后觀察實際測量到的電流值，檢驗設置的電流值和測量的電流值是否一致。實測電流值如表1所示。
由表1可以看出：只要給定了一個恒流源，無論輸入電壓如何變化，負載端電流總是恒等于給定的恒流值，流入電子負載的電壓隨被測直流電源的電壓變化而變化。
4 結束語
通過試驗可以看出，設計的直流電子負載達到了預定要求。同時設計采用了抗干擾措施和冗余技術，保證直流電子負載的**穩定運行。
公安機關備案號：
