专利名称：一种恒流电子负载测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测试装置技术领域，特别是涉及一种恒流电子负载测试仪。
背景技术：
在测量直流电源的输出特性或进行耐久性试验时，传统的方法是利用固定电阻和可变电阻器来充当被测负载。这种测试方法存在以下不足:测试电压的变化范围很大，负载的连接将变得很复杂；在测试过程中，由于负载温度升高引起负载变化，需实时调整负载大小；并且电流无法做到连续变化，如对蓄电池进行放电试验，由于在蓄电池的放电过程中因电池的端电压下降，而使得放电电流逐步减小，因而难以计量蓄电池的放电电量。恒流电子负载是一种通过吸收电源所提供的电能，以恒定的电流值来模拟或代替真实、静态负载的设备，即为一种可调的恒流负载。电子负载解决了传统测试中用固定电阻和可变电阻器需要人工调节导致控制精度低的问题，也可以模拟真实环境中的负载。比如，一般对电源要求比较严格的厂家会用电子负载来检测电源的好坏，用以测试或调节负载大小，以及短路、过流、动态等运行工况。同时，在一些仪器仪表的测试中，也用恒流电子负载进行动态负载的测试。恒流电子负载测试仪是一种利用恒流电子负载充当待测电源的测试负载，并将恒流电子负载与计算机相连接；利用计算机控制控制恒流电子负载，根据测试的需求构成测试所需规格的负载，并利用计算机自动采集测试数据，从而实现电源测试的高精度化和自动化。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型目的在于提供一种控制精度高、电路简单、成本低廉的恒流电子负载测试。为了达到上述目的，本实用新型提供的恒流电子负载测试仪包括:滤波保护电路、恒流负载电路、电压采集电路、控制器、电压输出电路、基准电压电路、键盘显示电路和串行接口电路；其中:滤波保护电路连接在待测电源与恒流负载电路之间，由输入滤波器和输入保护单元组成；恒流负载电路为待测电源提供测试用恒流负载，其采用运放驱动MOS功率管多级“级联”扩流方式，每一级独立控制；电压采集电路的两个输入端分别与恒流负载电路和基准电压电路相连接，其输出端与控制器相连接，主要由电压放大器和模数转换器两部分组成，其中，电压放大器由仪表放大器和模拟开关组成；控制器由微控制器芯片构成，其与电压输出电路相连接，用于将采集到的电压数字量换算成电流值，将其与恒流测试的电流设定值进行比较，然后向电压输出电路中的数模转换器发送控制命令；[0011]电压输出电路的输入端与控制器连接，输出端与恒流负载电路相连接，主要由数模转换器构成，其将接收到的控制器命令转换成对应的输出电压值，控制恒流负载电路中每一级的电流大小，使总电流值基本等于恒流测试的电流设定值；基准电压电路为基准电压芯片，其分别与电压采集电路和电压输出电路相连接，用于为电压采集电路中的模数转换器和电压输出电路中的数模转换器提供精准的2.5V参考电压源，以保证恒流控制的稳定性和准确性；键盘显示电路由按键和显示器组成，其与微控制器相连接，主要用于设定恒流测试的电流值、测试时间以及显示各种状态参数；串行接口电路为RS232接口电路，其与控制器相连接，用于将控制器发出的TTL电平信号转换成RS232电平信号，然后直接与PC计算机进行通讯。在恒流负载电路之中，所述的MOS功率管的型号为IRFP260。所述的控制器采用PIC18F4520微控制器。所述的控制器通过自带的SPI接口与电压采集电路3中的模数转换器相连接。所述的基准电压电路中基准电压芯片的型号为ADR421。在所述的电压采集电路之中，模数转换器采用型号为AD7718的模数转换芯片，仪表放大器的型号为AD620，模拟开关的型号为⑶4051。本实用新型提供的恒流电子负载测试仪是以PIC18系列单片机为核心，通过按键及显示电路设置恒流测试的电流设定值，配合高精度仪表放大器、高分辨率的串行模数和数模转换器以及恒流电路来实现恒流测试的准确性和稳定性。另外，利用RS232接口电路可以与计算机通讯实现远程监测控制。此外，本测试仪还具有电路简单、成本低廉等优点。本实用新型提供的恒流电子负载测试仪的使用效果如下:1、采用PIC18F4520单片机为主控制芯片，具备高执行效率和极强的抗干扰性。2、由24位多通道高精度模数转换芯片AD7718和低成本、高精度仪表放大器AD620组成ADC电压采集电路，配合精密采样电阻可以将恒流测试过程中的实时电流值准确地转换成电压数字量，而且相比同价位的芯片组成的电压采集电路，在采集精度上有了很大的提闻。3、DAC电压输出电路选用串行16位低功率的电压输出数模转换芯片DAC7631，在实现了低功耗运行的同时保证了较高的控制精度。4、计算机通过RS232接口电路能够观察恒流电子负载的各项状态参数并且可以设置恒流测试的电流设定值。但目前常用的恒流电子负载测试仪存在控制精度差、电路复杂、成本闻等缺点。
图1为本实用新型提供的恒流电子负载测试仪组成框图。图2为本实用新型提供的恒流电子负载测试仪中电压采集电路原理图。图3为本实用新型提供的恒流电子负载测试仪中恒流负载电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的恒流电子负载测试仪进行详细说明。如图1所示，本实用新型提供的恒流电子负载测试仪包括:滤波保护电路1、恒流负载电路2、电压采集电路3、控制器4、电压输出电路5、基准电压电路6、键盘显示电路7和串行接口电路8 ;其中:滤波保护电路I连接在待测电源9与恒流负载电路2之间，由输入滤波器和输入保护单元组成，输入滤波器用于使待测电源9的输出波形更加平滑，输入保护单元具备短路保护和过载保护功能，因此可以提高测试的可靠性和安全性；恒流负载电路2为待测电源9提供了测试用恒流负载，如图3所示，其采用运放驱动MOS功率管多级“级联”扩流方式，每一级可以独立控制，为了提高控制精度，采用电压输出电路5的输出电压进行统一控制，此外，为防止大电流测试时MOS功率管过热损坏，在其背面固定有散热片和风扇以便于散热和降温；电压采集电路3的两个输入端分别与恒流负载电路2和基准电压电路6相连接，其输出端与控制器4相连接；电压采集电路3主要由电压放大器和模数转换器两部分组成，如图2所示，其中，由仪表放大器和模拟开关组成的电压放大器具备五个量程，量程的选择由控制器4通过控制模拟开关来实现，它可以将恒流电路中的高精度采样电阻两端的电压值进行适度的放大，然后传送给模数转换器；模数转换器对输入的电压值进行AD转换，即将电压模拟量转换成数字量，然后将数字信号传送给控制器4 ；控制器4由微控制器芯片构成，其与电压输出电路5相连接，用于将采集到的电压数字量换算成电流值，即当前恒流测试中的实际电流值，将其与恒流测试的电流设定值进行比较，然后向电压输出电路5中的数模转换器发送控制命令；电压输出电路5的输入端与控制器4连接，输出端与恒流负载电路2相连接，电压输出电路5主要由数模转换器构成，其将接收到的控制器4命令转换成对应的输出电压值，控制恒流负载电路2中每一级的电流大小，使总电流值基本等于恒流测试的电流设定值；使得由恒流负载电路2、电压采集电路3、控制器4和电压输出电路5所构成的闭合回路形成闭环控制，从而使恒流测试得以实现；基准电压电路6为基准电压芯片，其分别与电压采集电路3和电压输出电路5相连接，用于为电压采集电路3中的模数转换器和电压输出电路5中的数模转换器提供精准的2.5V参考电压源，以保证恒流控制的稳定性和准确性；键盘显示电路7由按键和显示器组成，其与微控制器4相连接，主要用于设定恒流测试的电流值、测试时间以及显示各种状态参数；串行接口电路8为RS232接口电路，其与控制器4相连接，用于将控制器4发出的TTL电平信号转换成RS232电平信号，然后直接与PC计算机10进行通讯。在恒流负载电路2之中，所述的MOS功率管的型号为IRFP260。所述的控制器4采用PI C18F4520微控制器。所述的控制器4通过自带的SPI接口与电压采集电路3中的模数转换器相连接。所述的基准电压电路6中基准电压芯片的型号为ADR421。在所述的电压采集电路3之中，模数转换器采用型号为AD7718的模数转换芯片，仪表放大器的型号为AD620，模拟开关的型号为⑶4051。另外，在所述的PC计算机10上，可利用上位机软件(例如VB或LabVIEW等)编写程序，以实现远程监测控制恒流电子负载工作。本实用新型提供的恒流电子负载测试仪的具体操作过程为:1、选用符合仪器规格的电源，确认后上电。2、在接通待测电源9之前，先检查一下仪器的各项状态参数。3、通过键盘显示电路7上的按键或PC计算机10上的输入装置设置好仪器的恒流试验的电流设定值。4、接通待测电源9开始恒流测试。
权利要求1.一种恒流电子负载测试仪，其特征在于:所述的恒流电子负载测试仪包括:滤波保护电路⑴、恒流负载电路⑵、电压采集电路⑶、控制器⑷、电压输出电路(5)、基准电压电路(6)、键盘显示电路(7)和串行接口电路⑶；其中: 滤波保护电路(I)连接在待测电源(9)与恒流负载电路(2)之间，由输入滤波器和输入保护单元组成； 恒流负载电路(2)为待测电源(9)提供测试用恒流负载，其采用运放驱动MOS功率管多级“级联”扩流方式，每一级独立控制； 电压采集电路(3)的两个输入端分别与恒流负载电路(2)和基准电压电路(6)相连接，其输出端与控制器(4)相连接，主要由电压放大器和模数转换器两部分组成，其中，电压放大器由仪表放大器和模拟开关组成； 控制器⑷由微控制器芯片构成，其与电压输出电路(5)相连接，用于将采集到的电压数字量换算成电流值，将其与恒流测试的电流设定值进行比较，然后向电压输出电路(5)中的数模转换器发送控制命令； 电压输出电路(5)的输入端与控制器(4)连接，输出端与恒流负载电路(2)相连接，主要由数模转换器构成，其将接收到的控制器(4)命令转换成对应的输出电压值，控制恒流负载电路(2)中每一级的电流大小，使总电流值基本等于恒流测试的电流设定值； 基准电压电路(6)为基准电压芯片，其分别与电压采集电路(3)和电压输出电路(5)相连接，用于为电压采集电路⑶中的模数转换器和电压输出电路(5)中的数模转换器提供精准的2.5V参考电压源，以保证恒流控制的稳定性和准确性； 键盘显示电路(7)由按键和显示器组成，其与微控制器⑷相连接，主要用于设定恒流测试的电流值、测试时间以及显示各种状态参数； 串行接口电路(8)为RS232接口电路，其与控制器(4)相连接，用于将控制器(4)发出的TTL电平信号转换成RS232电平信号，然后直接与PC计算机(10)进行通讯。
2.根据权利要求1所述的恒流电子负载测试仪，其特征在于:在恒流负载电路(2)之中，所述的MOS功率管的型号为IRFP260。
3.根据权利要求1所述的恒流电子负载测试仪，其特征在于:所述的控制器(4)采用PIC18F4520微控制器。
4.根据权利要求1所述的恒流电子负载测试仪，其特征在于:所述的控制器(4)通过自带的SPI接口与电压采集电路(3)中的模数转换器相连接。
5.根据权利要求1所述的恒流电子负载测试仪，其特征在于:所述的基准电压电路(6)中基准电压芯片的型号为ADR421。
6.根据权利要求1所述的恒流电子负载测试仪，其特征在于:在所述的电压采集电路(3)之中，模数 转换器米用型号为AD7718的模数转换芯片，仪表放大器的型号为AD620,模拟开关的型号为⑶4051。
专利摘要一种恒流电子负载测试仪。其包括滤波保护电路、恒流负载电路、电压采集电路、控制器、电压输出电路、基准电压电路、键盘显示电路和串行接口电路。本实用新型提供的恒流电子负载测试仪是以PIC18系列单片机为核心，通过按键及显示电路设置恒流测试的电流设定值，配合高精度仪表放大器、高分辨率的串行模数和数模转换器以及恒流电路来实现恒流测试的准确性和稳定性。另外，利用RS232接口电路可以与计算机通讯实现远程监测控制。此外，本测试仪还具有电路简单、成本低廉等优点。
文档编号G01R31/40GK203084175SQ20132009488
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者黄瑞, 胡春权 申请人:天津渤海易安泰电子半导体测试有限公司