直流電子負(fù)載的制作F

1、 直流電子負(fù)載的制作（F）曲阜師范大學(xué)杏壇學(xué)院 王聯(lián)聯(lián) 司明杰 李道波專家點(diǎn)評:該作品采用LM317恒壓和OP07恒流電路控制電壓和電流的恒定。電路設(shè)計(jì)簡單合理，作品操作簡單，容易控制?？珊唵?、快捷、可靠對電源、變壓器、蓄電池等電子設(shè)備進(jìn)行輸出特性的測試，在實(shí)際測試中，各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）信息與電氣科學(xué)學(xué)院 麻志濱高級工程師摘要：本文論述了分別由LM317恒壓電路和OP07恒流電路控制電壓電流的恒定的直流電子負(fù)載的設(shè)計(jì)思路和過程。可實(shí)現(xiàn)以下功能：電子負(fù)載有恒流和恒壓兩種模式，可手動切換。恒流方式時不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)），流過該電子負(fù)載的電流恒定，且電流值

2、可設(shè)定。工作于恒壓模式時，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載的電流隨被測直流電源的電壓變化而變化。電壓電流值由萬用表測得。本次設(shè)計(jì)我們采用手工焊制，雖形式上不是十分美觀，但經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并很好地鍛煉了我們的焊接、調(diào)試等能力。我們對電路的指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)際測試，驗(yàn)證了各項(xiàng)指標(biāo)。關(guān)鍵詞：直流電子負(fù)載、恒壓電路、恒流電路、OP07、LM317等Abstract: this paper discusses the LM317 respectively by constant voltage circuit and OP07 constant current circuit control volt

3、age current constant - dc electronic load design and process. Can realize the following functions: electronic load persistence flow and constant pressure two mode, can be manual switch. Constant current way no matter how to change the input voltage (in a certain range), flows through the electronic

4、load current constant, and the current value can be set. Work in constant pressure mode, the electronic load terminal voltage constant, and can be set, into the electronic load current with the measured dc power supply voltage change and change. Voltage current value measured by multimeter.Keywords:

5、 dc electronic load, constant voltage circuit, constant current circuit, OP07 LM317, etc目錄一.引言4二.總體方案論證與比較41.參數(shù)設(shè)計(jì)方案論證5 2.恒流恒壓設(shè)計(jì)方案5 3.功率控制方案選擇6 4.顯示方案選擇7三.系統(tǒng)電路介紹7（1）恒壓電路7（2）恒流電路7四.系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果8 五結(jié)論與小結(jié)9參考文獻(xiàn)附件：芯片介紹101.LM317102.OP0711一、 引言 電子負(fù)載是利用電子元件吸收電能并將其消耗的一種負(fù)載。電子元件一般為功率場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管等功率半導(dǎo)體器件。由于采用了功率

6、半導(dǎo)體器件替代電阻等作為電能消耗的載體，使得負(fù)載的調(diào)節(jié)和控制易于實(shí)現(xiàn)，能達(dá)到很高的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性。同時通過靈活多樣的調(diào)節(jié)和控制方法，不僅可以模擬實(shí)際的負(fù)載情況，還可以模擬一些特殊的負(fù)載波形曲線，測試電源設(shè)備的動態(tài)和順時特性。這是電阻等負(fù)載形式所無法實(shí)現(xiàn)的、在電路中，負(fù)載是指用來吸收電源供應(yīng)器輸出的電能量的裝置，它將電源供應(yīng)器輸出的電能量吸收并轉(zhuǎn)化為其他形式的能量儲存或消耗掉。如電爐子將電能轉(zhuǎn)化為熱能；電燈將電能轉(zhuǎn)化為光能；蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為動能。這些都是負(fù)載的表現(xiàn)形式。負(fù)載的種類繁多，但根據(jù)其在電路中表現(xiàn)的特性可分為阻性負(fù)載、容性負(fù)載、感性負(fù)載和混合性負(fù)載。在實(shí)驗(yàn)室，

7、我們通常采用電阻、電感、電容等或它們的串并聯(lián)組合，作為負(fù)載模擬真實(shí)的負(fù)載情況。進(jìn)行電源設(shè)備的性能實(shí)驗(yàn)。二、總體方案設(shè)計(jì)與比較 電子負(fù)載用于測試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設(shè)計(jì)和制作一臺電子負(fù)載，有恒流和恒壓兩種模式，可手動切換。恒流方式時不論輸入電壓如何變化（在一低范圍內(nèi)），流過該電子負(fù)載的電流恒定，可電流值可恒定。工作于恒壓模式時，電子負(fù)載端電壓保持不變，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載的電流雖被測直流電源的電壓變化而變化。外接12V穩(wěn)壓電路。要求：（1）負(fù)載工作模式：恒壓（CV）、恒流（CC）兩種模式可選擇（2）電壓設(shè)置及調(diào)節(jié)范圍：1.00V-20.0V，相對誤差小于5%，調(diào)節(jié)時間小于3S。（

8、3）電流設(shè)置及調(diào)節(jié)范圍：100mA-2.00A，相對誤差小于5%，調(diào)節(jié)時間小于3S。 恒流模塊和恒壓模塊共用一個基準(zhǔn)電壓12V，并且通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種模式的轉(zhuǎn)換。原理圖如下所示。2.1參數(shù)設(shè)計(jì)方案方案一：通過簡單調(diào)節(jié)滑動變阻器來調(diào)節(jié)恒流源和用二極管來實(shí)現(xiàn)恒壓源，其缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度不高，有時不能實(shí)現(xiàn)。方案二：分別由LM317恒壓和OP07恒流電路控制電壓和電流的恒定。萬用表讀取示數(shù)。操作簡單易懂。所以選擇方案二。2.2恒流恒壓設(shè)計(jì)方案方案一：1 定電流模式（CC mode）方案一：R1為限流電阻，R1上的電控制的壓被限制約0.7V，所以改，變R1的阻值就可以改變恒流值，在下圖中在串聯(lián)電路中，各點(diǎn)電流相

9、同，電流要恒流工作，只要在串聯(lián)電路中，控制流過一個元件的電流就可以達(dá)到我們所們所控制的恒流輸出。下圖是一個簡易的恒流電路，通常用在一些功率較小及要求不高的場合里應(yīng)用，那么在一些應(yīng)用中，這種電路就無能為力了，例如：再輸入電壓為1V，輸入電流為30A，對于這樣的要求的電路根本無法保證其正常工作。這樣電路調(diào)節(jié)輸出電流也不是很方便。2 定電壓模式（CV mode）一個簡易的恒壓電路，用一個穩(wěn)壓二極管就可以了。這是一個很簡易的圖，輸入電壓被限制在10V，恒壓電路在用于測試充電器時是很有用的，我們可以慢慢調(diào)節(jié)電壓測試充電器的各種反應(yīng)。圖是10V 是不可調(diào)的。 方案二：1、恒壓模式基本電路為萬用表、過流保護(hù)

10、二極管、驅(qū)動電路組成的恒壓電路。V =12V/24V輸入電壓，經(jīng)過三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317調(diào)節(jié)穩(wěn)壓輸出電壓后，由參考端R得到輸出基準(zhǔn)電壓VR為2.5V，經(jīng)調(diào)整滑動變阻器R6，一路經(jīng)電阻R1穩(wěn)定輸出電壓，另一路經(jīng)電容C1反饋調(diào)節(jié)LM317輸入端電壓，更好的控制了輸出電壓的穩(wěn)定性。與方案一的區(qū)別是用集成器件LM317，使輸出電壓更穩(wěn)定，從而提高了恒壓模式下輸出電壓的精度。方案二還多了一個過流保護(hù)模塊，故我們選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2、恒流模式基本電路為由功率放大器OP07、N溝道增強(qiáng)型MOS管SY9950DY、1歐姆采樣電阻、兩塊萬用表、驅(qū)動電路組成的恒流電路。分別用V DD=2V電源為預(yù)置電阻提供

11、電壓，用VCC=12V電源為OP07AH提供電壓，用VEE=6V（電壓可調(diào)）SI99950DY提供電壓。運(yùn)用SI99950DY的開關(guān)作用調(diào)節(jié)輸出電壓，經(jīng)采樣電阻R1輸出穩(wěn)定電流。由與條件所限，實(shí)際電路中我們用了大功率增強(qiáng)型MOS管K2611代替仿真電路中的SI99950DY，得到的實(shí)際效果與仿真結(jié)果十分吻合，并很大幅度的提高了輸出的精度和穩(wěn)定度。故我們選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.3功率控制方案選擇：方案一：一種功率控制方案是:恒壓源和恒流源共用同一個大功率場效管。 方案二：另一種功率控制方案是:恒壓源和恒流源分開使用兩個場效應(yīng)管。經(jīng)實(shí)際操作知：方案一，操作簡單，容易控制。而方案二，操作復(fù)雜，不易焊

12、接和調(diào)試，并且不易實(shí)現(xiàn)仿真，經(jīng)比較，故選方案二2.4顯示方案選擇：方案一：電壓和電流的顯示可以用數(shù)碼管，但數(shù)碼管的只能顯示簡單的數(shù)字，其電路復(fù)雜，占用資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。 方案二：萬用表讀取電流電壓示數(shù)，操作簡單，容易控制。經(jīng)比較，故選用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。三系統(tǒng)電路介紹： （1）恒壓電路基本電路為萬用表、過流保護(hù)二極管、驅(qū)動電路組成的恒壓電路。V =12V/24V輸入電壓，經(jīng)過三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317調(diào)節(jié)穩(wěn)壓輸出電壓后，由參考端R得到輸出基準(zhǔn)電壓VR為2.5V，經(jīng)調(diào)整滑動變阻器R6，一路經(jīng)電阻R1穩(wěn)定輸出電壓，另一路經(jīng)電容C1反饋調(diào)節(jié)LM317輸入端電壓，更好的控制了輸出電壓

13、的穩(wěn)定性。（2）恒流電路基本電路為由功率放大器OP07、N溝道增強(qiáng)型MOS管SY9950DY、1歐姆采樣電阻、兩塊萬用表、驅(qū)動電路組成的恒流電路。分別用V DD=2V電源為預(yù)置電阻提供電壓，用VCC=12V電源為OP07AH提供電壓，用VEE=6V（電壓可調(diào)）SI99950DY提供電壓。運(yùn)用SI99950DY的開關(guān)作用調(diào)節(jié)輸出電壓，經(jīng)采樣電阻R1輸出穩(wěn)定電流。由與條件所限，實(shí)際電路中我們用了大功率增強(qiáng)型MOS管K2611代替仿真電路中的SI99950DY，得到的實(shí)際效果與仿真結(jié)果十分吻合，并很大幅度的提高了輸出的精度和穩(wěn)定度。四系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果(如圖所示)1.恒壓電路 2.恒流電路五、結(jié)

14、論小結(jié) 簡易恒流恒壓的負(fù)載，能夠直接檢測被測電源的電流值、電壓值，以及在不同大小的負(fù)載下電源的輸出功率值。示數(shù)通過萬用表測得，操作簡單，容易控制。此電子負(fù)載能很好的替代傳統(tǒng)的測試方法中一般采用的電阻、滑線變阻器、電阻箱等，更簡單、更快捷、更可靠地對電源、變壓器、蓄電池等電子設(shè)備進(jìn)行輸出特性的測試。但是，本設(shè)計(jì)還存在著很多不足需改進(jìn)。在此我們還請各位學(xué)術(shù)上的前輩多多包涵，同時懇請給予意見和建議，我們希望在賽后的時間里我們彌補(bǔ)自己的不足，做到更好！參考文獻(xiàn)【1】 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版。童詩白、華成英主編。【2】 高頻電子線路第五版。張肅文主編?！?】 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程。北京。電子工

15、業(yè)出版社。2005-1。附件：1芯片 LM317簡介性能特點(diǎn)：LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo=1.25（1+R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V37V（高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化范圍是Vo=

16、1.25V45V），所以R2/R1的比值范圍只能是028.6。 其次是317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。LM317特點(diǎn)： 1可調(diào)整輸出電壓低到1.2V 2.保證1.5A 輸出電流 3.典型線性調(diào)整率0.01% 4.典型負(fù)載調(diào)整率0.1% 5.80dB紋波抑制比 6.輸出短路保護(hù) 7.過流、過熱保護(hù) 8.調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù) 9.標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝 10.電壓范圍LM117/LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)其圖如下：圖 LM317引腳圖及引用原理圖 2.芯片 OP07簡介 圖1 OP07外型圖片 圖OP07引腳及應(yīng)用電路 OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25V），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、