一种直流恒电阻电子负载装置的制造方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及一种直流电子负载，尤其设及一种操作简单、无需手动调节，具有较高 的准确度及精度的直流恒电阻电子负载装置。
【背景技术】：
[0002] 现有电子负载的恒电阻模式一般采用单片机控制实现。首先将电压信号用A/D转 换器转换成数字信号，接着用单片机对数字信号进行采集，然后让单片机根据欧姆定律计 算输出一个值，最后将运个计算值通过D/A转换器转换成模拟量W控制负载功率管输出相 应电流信号。由于过程采用单片机，整个采样计算过程中要耗费一定时长，因此运种电子负 载跟随性差，抗干扰性差、可靠性不高。也有利用比较电路的正端与负端电压趋于相等的原 理，将电压采样电路与电流采样电路分别接至比较器的正端和负端，比较电路的输出端送 至模拟负载的控制级，从而使负载与电流始终成一定比例，实现恒电阻模式。该方法相比单 片机控制实现具有较好的跟随性，然而比较器电路输出的信号为脉冲信号，导致流过模拟 负载的电流也是脉冲信号，因此电流会在某个值上下不停波动，故表现出来的等效电阻值 也是不稳定的。
【发明内容】
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[0003]本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种操作简单、无需手动调节， 具有较高的准确度及精度的直流恒电阻电子负载装置。
[0004] 本发明可W通过W下措施达到：
[0005] -种直流恒电阻电子负载装置，其特征在于由电压采集电路、信号调理电路、电压 保持电路、负载驱动电路和模拟负载电路组成;其中电压采样电路对被测电源输出电压进 行采样，采样获得的电压信号经过信号调理电路进行处理W适应负载驱动电路信号要求， 调理电路输出至电压保持电路进行电压保持，电压保持电路输出至负载驱动电路，驱动电 路输出至模拟负载电路的控制端。
[0006] 本发明所述电压采样电路由电阻312、1?13、1?14、1?16和运算放大器1]38组成，其中电 阻R12与R13串联，串接点接入运算放大器U3B的正输入端，电阻R12的另一端接负载电压正 极，电阻R13的另一端接地；电阻R16与R14串联，串接点接入运算放大器的负输入端；电阻 R16的另一端接地，电阻R14的另一端接U3B的输出端。
[0007] 本发明所述信号调理电路由可调电阻R9,电阻R6、R10、R11和运算放大器U2A组成， 其中调节电阻R9与反馈电阻R10串联，串接点接运算放大器U2A的负输入端，调节电阻R9另 一端接运算放大器U3B的输出端，反馈电阻R10另一端接运算放大器U2A输出端；电阻R6与 R11并联，一端接地，另一端接运算放大器U2A正输入端。
[000引本发明所述电压保持电路由电阻R15、R17和运算放大器U1B组成，其中电阻R15- 端接运算放大器U2A输出端，另一端接运算放大器U1B正输入端；电阻R17-端接运算放大器 U1B负输入端，两一端接运算放大器U1B输出端。
[0009] 本发明所述负载驱动电路由电容Cl，电阻31、1?2、1?3、1?4、1?7、1?8、1?18和运算放大器 U1A组成，其中电阻R7、R8并联，一端接地，另一端接运算放大器U1A的正输入端；电阻R18- 端接运算放大器U1B输出端，另一端接运算放大器U1A负输入端；电容C1和电阻R3并联，一端 接运算放大器U1A负输入端，另一端接M0S管源极；电阻R1-端接M0S管Q1源极，另一端负载 输入电压负极；电阻R2-端接M0S管Q1源极，另一端接M0S管Q1 口极；电阻R4-端接M0S管Q1 口极，另一端接运算放大器U1A输出端。
[0010] 本发明所述负载驱动电路中，当运算放大器U1A、U2A、U3B工作在放大区时，设负载 输入电压为VI，负载输入电流为1，11心、1]24、1]38的放大倍数分别为41、42、43(均为常数），负 载阻值的表达式为：
[0011]
[001^ 其中R功电阻R1的阻值。
[0013] 运算放大器U2A的放大倍数为： (2)
[0014] 其中R9为可调电阻R9阻值，Rio为电阻R10阻值。
[0015] 将公式(2)代入公式(1)可得：
[001引因此，通过改变可调电阻R9的阻值，可实现负载电阻阻值线性改变。
[0019] 图2中信号调理电路仅采用了一级放大，实际应用中，可根据信号需求将信号调理 电路设计为多级放大电路。此时信号调理电路的放大倍数A2=aiX曰2…Xan(ai、曰2、· · ·、an为 各级放大电路放大倍数）。调节电阻选用数字电位器，并使用单片机对其进行控制，则无需 手动调节，可简化操作、准提高确度及精度。
[0020] 具体操作步骤为：
[0021] (1)输入负载阻值；
[0022] (2)验证负载阻值有效性；
[0023] (3)根据公式(3)计算出信号调理电路R9阻值；
[0024] (4)设置调节电阻R9阻值；
[0025] (5)开启负载电路。
[0026] 本发明的负载电压与负载电流之比等于采样电阻R1与电压采样电路、信号调理电 路和负载驱动电路的放大比例乘积之比，且采样电阻R1与电压采样电路、信号调理电路和 负载驱动电路的放大比例乘积之比为常数，所W可使电子负载实现恒电阻模式。
[0027] 本发明采用T型网络反向放大电路作为负载驱动电路，因此可获得稳定的负载阻 值;整个系统采用硬件实现，并且系统的输出仅与当前输入有关，故系统对被测电源VI的电 压具有实时跟随性;选用数字电位器作为调节电阻R9,使得电子负载操作简单、无需手动调 节，具有较高的准确度及精度。
【附图说明】：
[0028] 图1为本发明的系统框图
[0029]图2为本发明的具体实施例的电路原理图
[0030]图3为本发明操作流程图
【具体实施方式】：
[0031]如图1、图2、图3所示，本发明提出了一种直流恒电阻电子负载装置，其特征在于由 电压采集电路、信号调理电路、电压保持电路、负载驱动电路和模拟负载电路组成;其中电 压采样电路对被测电源输出电压进行采样，采样获得的电压信号经过信号调理电路进行处 理W适应负载驱动电路信号要求，调理电路输出至电压保持电路进行电压保持，电压保持 电路输出至负载驱动电路，驱动电路输出至模拟负载电路的控制端;所述模拟负载电路采 用场效应管Q1来实现；
[0032] 本发明所述电压采样电路由电阻312、1?13、1?14、1?16和运算放大器1]38组成，其中电 阻R12与R13串联，串接点接入运算放大器U3B的正输入端，电阻R12的另一端接负载电压正 极，电阻R13的另一端接地；电阻R16与R14串联，串接点接入运算放大器的负输入端；电阻 R16的另一端接地，电阻R14的另一端接U3B的输出端。
[0033] 本发明所述信号调理电路由可调电阻R9，电阻R6、R10、R11和运算放大器U2A组成， 其中调节电阻R9与反馈电阻R10串联，串接点接运算放大器U2A的负输入端，调节电阻R9另 一端接运算放大器U3B的输出端，反馈电阻R10另一端接运算放大器U2A输出端；电阻R6与 R11并联，一端接地，另一端接运算放大器U2A正输入端。
[0034] 本发明所述电压保持电路由电阻R15