直流電子負載的設計及制作

黎會鵬++黃璞

【摘 要】 本系統主要以C8051F020單片機為控制核心，設計了一款基于恒流方式的電子負載。系統采取閉環方式進行反饋調節，輸出的電壓、電流參數實時顯示在液晶屏上，具有較強的智能化和人性化的特點。

【關鍵詞】 C8051F020 恒流 電子負載

電子負載可以模擬真實環境中的負載（功率器件），可以調節負載大小、短路、過流以及動態等參數。用結型場效應管構成恒流電子負載，不僅控制精度高，而且產生的電流大，適合于模擬大電流的負載測試。

1 系統設計方案

本系統主要由按鍵、顯示控制電路，AD采樣電路，DA轉換電路，恒流電路等組成，系統設計框圖如圖1所示。

2 硬件電路設計

2.1 按鍵和顯示電路

該電路作用是參數設置和測試結果顯示。按鍵和顯示電路如圖2所示。

2.2 恒流電路

該電路主要由雙極性運算放大器OP07、晶體管IRF640和功率器件等元器件構成。首先芯片OP07輸入經過DA轉換輸出的電壓，然后經過晶體管IRF640調節功率器件的電流，使電流值達到一個穩定值，恒流電路設計如圖3所示。

2.3 AD采樣電路及DA轉換電路

AD采樣電路主要是利用芯片ADS1115，即將模擬信號轉化成數字信號。DA轉換電路主要是利用芯片DAC7612U，即將數字信號轉化成模擬信號。

2.4 電源電路

該電路主要是將交流電網轉化成直流電，220V的交流電經過變壓器降壓，橋式電路整流、濾波后得到平緩的電壓波形，最后經過穩壓管穩壓，得到穩定的5V電壓。

3 軟件設計

軟件編程使用C語言來實現，以C8051F020單片機為硬件核心，程序主要流程圖如圖4所示。

4 指標測試

通過外接可調電源調節恒流模式下的電子負載，觀察液晶顯示情況，并對其進行比較（如表1）。

經過測試，設計的電子負載電流調節范圍可從1mA至1.3A，負載電壓、負載電流的精度達到要求。

5 結語

基于C8051F020單片機控制的電子負載，負載兩端的電流、電壓及負載調整率等參數能直觀地在液晶上顯示。很好的替代傳統的測試方法中采用的電阻、滑線變阻器、電阻箱等器材，簡單、快捷、可靠的對電源、變壓器、整流器等電子設備進行輸出特性的測試。

參考文獻：

[1]王靜霞.單片機應用技術（C語言版）[M].北京：電子工業出版社，2009.

[2]李群芳.單片微型計算機與接口技術（第四版）[M].北京：電子工業出版社，2012.

[3]田俊杰.基于場效應管的恒流源設計[J].中國測試，2009.35（1）：118-119.

[4]于沁陽.基于場效應管的數控恒流源研究[J].晉城職業技術學院學報，2010.3（13）：84-85.endprint