简易直流电阻负载
2012年湖北省TI杯电子设计竞赛
简易直流电子负载（G题）
【高职高专组】
2012年8月7日
摘要：本设计制作的是一个能自动测试电源性能好坏的直流电子负载。该电子负载可程控调节电源输出电流，调节范围从100mA 到1A，其以10mA及100 mA为步进，精度为1‰。具有自动负载调整率测量功能，并实时显示输出电流、电压及负载调整率。本设计以单片机STC12C5A60S2为核心，用4cm长的康铜丝作为电流取样电阻，配合电流监视器INA282进行电流测量，其测量结果通过单片机内部的10位ADC转换为数字量并显示。用12位DAC（TLC5618）产生模拟电压来控制可变恒流源。
关键词：电子负载、数控恒流源、康铜丝、电流监视器、
目录
一、系统方案与设计 (4)
1. 课题要求与任务 (4)
2. 指标及功能要求 (4)
3..方案比较与选择 (4)
1、方案一 (4)
2.、方案二 (4)
3、方案三 (4)
方案描述 (5)
1、系统工作流程框图 (5)
2.、简述 (5)
3、电路图 (5)
二、电路分析与计算 (5)
1.电子负载及恒流电路的分析 (5)
1、电路图 (5)
2、分析与计算 (6)
2.电压、电流测量及精度分析 (6)
1、电压测量 (6)
2、电流测量 (7)
3.直流稳压电源 (7)
1、电路图 (7)
2、描述 (7)
4.电源负载调整率的测试原理 (8)
5.发挥部分的设计与实现 (8)
1、直流电压源的设计 (8)
2、负载调整率的测量 (8)
3、键盘 (8)
三、程序设计 (9)
1.程序设计……………………………………………………………………………, 9
流程图 (9)
四、测试方案与测试结果 (10)
1.测试方案及测试条件 (10)
2.测试结果 (10)
3.误差分析 (11)
五、结论和经验总结 (11)
六、总体电路图 (12)
一、系统方案与设计
1. 课题要求与任务
基础部分：制作一个工作在恒流模式电流范围为100mA~1A能自动检测电压和电流的数控直流电子负载。
发挥部分：1. 制作一个的稳压源；2. 编程使电子负载具有自动检测功能，并检测制作的恒流源的负载调整率；3.进一步提高电压测量和电流测量的精度，并将直流电子负载的负载调整率测试范围扩展。
2.指标及功能要求
直流电子负载工作在恒流模式时，精度为低于±0.1%，分辨率为100mA,开路电流为零，测量电压精度为±（0.1%+%0.1%F?S），测量电流精度为±（0.2%+%0.2%F?S）。
5V稳压源的输出电压为5V±0.1V，额定输出电流大于1A，纹波与噪声电压（峰峰值）不大于20mV。
电子负载对制作的电源负载调整率的测试范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。进一步提高电压测量和电流测量的精度。
3. 方案比较与选择
方案一：采用电流互感器对电流回路上器件的磁场进行反馈，构成恒流模块，用纯数字电路实现自动控制。然而该电路的实现形式比较复杂，考虑到竞赛的时间限制，不采用此方案。
方案二：采用恒流二极管构成横流模块，用大功率精密电阻做电流采样，通过A/D转换送给单片机，然后单片机利用PWM控制横流模块中的输入电压，从而实现恒流源的自动控制。
此方案简单易行、精度高。但恒流二极管的恒流特性并不是非常好且电流规格比较少，价格又比较昂贵；PWM调制时需要通过低通滤波将脉冲转换成直流，低通滤波大大的降低了转换速率。所以不予采用。
方案三：用场管做恒流电路，用康铜丝（0.036Ω）做采样，用高位D/A转换器控制恒流源输入，用单片机内部A/D做采样转换。这样负载能输出高精度、高稳定度的恒流，且转换速率和精度都能到达要求。所以采用此方案。
主控器模块的设计方案与选择
主控器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。
方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂。
方案二：采用宏晶单片机STC12C5A60S2。STC12C5A60S2比普通51单片机快8～12倍，尤其是其单片机内部有10位高速ADC,可以省去外接两路A/D转
换电路，大大提高了系统的整体性能和集成度。
选择方案二以宏晶单片机STC12C5A60S2为核心，组成单片最小系统。
D/A转换电路
方案一：采用DAC0809。DAC0809是并行8位数/模转换器，占用端口多，转换频率低于1M，最高分辩率为1/256。
方案二：采用TLC5618。TLC5618是串行12位数/模转换器，占用端口少，转换频率高,最高分辩率为1/4096。
两者相比TLC5618的速度快，精度高，操作简捷，故选择方案二。
4. 方案描述
(1)
系统工作流程框图（图1）
图 1
（2）简述：利用单片机及其外围电路（包括红外线键盘、12864液晶显示等）设定电子负载恒流电路的输入电压，搭建电压/电流检测控制电路。实时测量并数字显示电子负载的电流和电压，并且能自动检测电源的负载调整率。恒流源采用IRF540场管。
（3）电路图 见附录
二、电路分析与计算
1. 电子负载及恒流电路的分析
恒流工作模式，电子负载所流入的负载电流依据所设定的电流值而保持恒定，与输入电源电压大小无关，即负载电流保持设定值不变。
恒流电路如下：
图 2 分析与计算：（如图2) 恒流电路由三极管OPA2227、场管IRF542和高精度12位数/摸转换器TLC5618组成。
端口DIN 、SCLK 、CS 都接入单片机系统，分别获取转换数据、转换时钟和转换使能信号。
这是一个简易获取稳定及精确的电流值的电路，R1 为取样电阻,Vint 为受单片机控制的D/A 转换器的输出电压；单片机输入一个信号Vint 时 ，如果 R1 上的电压小于 Vint ，也就是 OPA2227的两输入端有正压差时，OPA2227 输出加大，使MOS 管导通从而加大给R1提供的电流，使其电压上升。如果 R1上的电压大于 VREF 时，OPA2227的两端输入端有负压差，OPA2227 输出减小，也就降了 R1 上的电流，在不停的自动调试中，使电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。最终达到：
键盘与现
实
单片机 D/A A/D 恒流电路 电流取样电路 功率器件 取样电阻 被测电源 电压取样电路 A/D
1R o u t b in in u u u u ===-+
所以：R1上的电流
111R u I R R = 也为恒定且受单片机控制。 而R1上的电流就等于该串联回路中各处的电流，从而实现恒流。
恒流源输出电流的取值为100mA~1000mA ，所以单片机控制D/A 输出电压为100mV~1000mV 。
2. 电压、电流测量及精度分析
（1）电压测量电路（图3）：
图 3 图3中的康铜丝是用来测量电流的。
原理：电子负载工作在恒流模式时输出的电流值是需要改变的，改变的电流会在负载（R1和康铜丝）上产生压差，从而影响被测电源的输出电压。电压采样电路就是为了跟踪该变化。
由于电压变化很小且题目要求电压测量的精度很高，一般运放的指标到不
到。所以我们采用INA133差放进行采样。该芯片具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移、增益设置灵活且使用方便等特性，完全满足本设计的需要。
仪放输出后不能直接接A/D 进行转换，因为单片机内部A/D 引脚的最高输
入电压只能达到5V ，最低输入电压只能为0V ，一旦不在此范围内就会烧坏引脚或者不能工作。所以，在输入单片机内部A/D 之前要接电压保护电路，该电压保护电路由两个1N4148二极管构成（如图）。当输出电压上升到5.7V 时，上面的二极管导通，使输出电压稳定在5.7V 处不再上升；当输出电压降到-0.7V 时，下面的二极管导通，使电压稳定在-0.7V 处不在下降。所以该电路将输出电压嵌在-0.7V~5.7V 之间，实现的对输出负载的保护。
（2）电流采样电路（图4）：
如（图4）：4cm 、0.036Ω的康铜丝为采样电阻。此处我们原先用大功率精密1?电阻做采样，但发现回路中电流过大，电阻会发热，其电阻值会随温度的升高而慢慢降低，无法稳定。我们改用了康铜丝，它电阻值小、热稳定度高、成本低，很适合我们这个实验。
图 4 图 5
图 4 图 5
图4 图5
电流监视器IND282的内部电路及外部接线图如（图5）。
它能监视流过采样电阻的电流（输出的为电压值），在这里该电流理论上应该与单片机键盘输入的电流值相等。在接单片机内部A/D之前也要接保护电路。
3. 直流稳压电源
直流稳压源电路图（图8）
图8
如图：稳压源由变压器、二极管整流桥、滤波电容、LM7805稳压管、扩流电路、和保护电路构成。其功能如下：
变压器：实现工频电压到13.5V交流电压的转换；
二极管整流电桥：将交流信号的负半轴翻转为正半轴；
滤波电容：在单方向的交流信号中了滤出直流；
LM7805和扩流电路：为了实现输出5V、1A的直流信号；
保护电路：在输出短路时保护扩流管不被烧坏。
扩流电路：变压器输出有效值为13.5V的交流电压，经过二极管整流桥电路后被放大2倍后为LM7805提供18V电压；如果在没有接扩流电路的情况下，LM7805的压降为13V，其额定电流要达到1A，所以其功率为13W，这样大的
功率很容易使扩流管过热烧坏，所以必须接扩流电路。
保护电路：当输出短路时，加在扩流管的电压就将会很大，可直接将其PN 结击穿，使扩流管损坏；（如图）将二极管反向并联在扩流管的PN结上，当输出短路时，二极管将被反向击穿，使电流直接从二极管流到地，不从扩流管流过，从而实现保护管子的作用。
4.电源负载调整率测量
将电子负载接到电源两端，调整恒流负载的输出电流并同步检测电源电压。当电子负载输出开路(即输出电流为0A)时，测得电源电压为U0，逐渐加大负载输出电流，测得电源电压为Ui。
负载调整率=（U0-Ui）/U0 100%
自动测量：当单片机工作在自动测量时，单片机控制D/A转换器输出以100mV 为步进逐次递增信号，同步检测被测电源的输出电压。分别测得负载输出电压Ui和开路时的电压U0，用上式计算负载调整率并显示。
当电源输出额定电流时计算的负载调整率为电源的负载调整率。
5.发挥部分的设计与实现
1、直流电压源的设计：我们在1A的基础上可以提供2.5A以上的电流，我们在纹波噪声电压处理的最大峰峰值只有10mV。题目要求的稳压电源的输出电压为5V±0.1V，而我们设计的电压只有5V±0.03V。
2、负载调整率的测量：我们用键盘单独控制，只要按下红外线键盘的MoDe,界面立刻会跳到自动测试负载调整率的模式。其测量范围和精度完全满足题目的要求。在改变RW的同时负载调整率也跟着变化。
3、键盘：我们使用的是红外线编码键盘，它的抗干扰能力非常的强，并且节约单片机的IO口，使用方便可靠，而且外观上也是比较美观的。只要我按0就会得到0mA，按1就会得到100mA……按EQ就得到1A的电流，有两个特殊的功能就是按下MODE就会跳到电源负载调整率的测试，按下VOL- 和VOL+ 可以以10mv的步进递减和递增。非常的实用。
三、程序设计
1.程序设计
流程图：
翻页成功，负载调整率的动态显示 负载调整率的显示 数据处理 电压显示 A/D 检测电压
设定初值
系统初始化
开始 取0A 时的电压值 A/D 检测电压 液晶新页面显示 翻页，负载调整率初始化 电流显示
A/D 检测电流
是否有键按下 电流值是否为0A 取额定值时的电压值 MODE 键是否按下 MODE 键是否按下 N Y N N N Y Y Y
四、测试方案与测试结果
1.测试方案及测试条件
电流测量：将5位半万用表串联在被测电源的正极测量电路中实际的电流I2，
测量显示I3是为lcd12864的显示的值，实际误差为实际值与理论值的差△I=I2-I1，测量精度a%=(I3-I2)/I2,相对误差?%为电子负载输出恒流的度。
电压测量：用万用表测量被测电源两端的电压U1，lcd12864的显示值为U1，实际误差△U=U2-U1。测量精度b%=（U2-U1）/U1。
电源负载调整率：通过工作在恒流模式下的电子负载控制流过电源回路中的电流，检测不通电流值测量范围的检测：在负载电路中接入可变电阻，改变电阻值，测量的负载调整率的上下限。
2.测试结果
表1：电流测量结果表（实际误差为实际值减理论值）
理论值I1/mA 实际值
I2/mA
测量显示值
I3/mA
实际误差
△I/mA
测量精度
a%
相对误差
?%
100.00 100.19 100.2 0.190.18 0.190 200.00 199.98 200.0 -0.020.01 0.010 300.00 300.07 300.1 0.070.02 0.023 400.00 399.86 400.9 -0.140.03 0.035 500.00 500.24 500.2 0.240.05 0.048 600.00 599.97 600.0 -0.030.01 0.005 700.00 699.65 700.0 -0.350.05 0.050 800.00 800.02 800.0 0.020.00 0.002 900.00 899.97 899.9 -0.030.00 0.003 1000.00 999.72 1000.0 -0.280.028 0.028表2：电压测量结果表（实际误差为测量值减实际值）
档位/mA 实际值值
U1/V 测量显示值
U2/V
实际误差△
U/V
测量精度b%
0 5.026 5.030 0.0045 0.079 100 5.009 5.015 0.006 0.119 200 4.991 4.995 0.004 0.080 300 4.973 4.980 0.002 0.040 400 4.955 4.959 0.004 0.081 500 4.937 4.939 0.002 0.041 600 4.920 4.924 0.004 0.081 700 4.902 4.909 0.007 0.143 800 4.884 4.884 0.000 0.000 900 4.866 4.869 0.003 0.062 1000 4.848 4.849 0.001 0.020
表3：自制5V稳压源负载调节率的测量结果表（测量时在电源正极接了一个1?的电阻）
电流档位/mA 电压实测
/mV
电压差值
/mV
实际负载
调整率
（%）
测量负载
调整率
（%）
调整率差
值（%）
测量精度
（%）
0 5.020
100 4.905 0.115 2.29 2.3 0.01 0.4
200 4.785 0.235 4.48 4.7 0.02 0.4
300 4.660 0.36 7.17 7.2 0.03 0.4
400 4.538 0.482 9.60 9.6 0 0
500 4.415 0.605 12.05 12.1 0.05 0.4
600 4.292 0.728 14.50 14.5 0 0
700 4.172 0.848 16.89 17 0.11 0.6
800 4.046 0.974 19.40 19.4 0 0
900 3.926 1.094 21.79 21.9 0.11 0.5
1000 3.803 1.217 24.24 24.3 0.06 0.2
3.误差分析
本设计的误差主要来自A/D D/A 转换的精度、采样电阻的温漂和芯片的非线性失真。
为了降低误差我们采用10位片内A/D和12位高精度D/A TLC5618。采样电阻用高稳定度、低阻值的康铜丝防止温漂。并分别用低失真的INA133和INA282采取电压和电流。
所以，本设计的误差非常小。
五、结论和经验总结
我认为我们这次做的项目是很成功的，因为在容易出问题上的难点我都注意到了，特别是在焊电路板，如果地线不连接到一点，误差就会很大，因为线路的电流很大，只要连线中有很小的电阻，电压就会变化得很快。但是导线上的误差是无法避免的，于是我们就想办法去解决导线上的误差，通过程序调节其精度。
因为题目要求自制一个稳压电源的纹波很小，只有20mV，所以我们加大滤波电容，使之纹波变得最小，但是这有个缺点就是占空间和性价比不高。
我们的精度虽然达到了题目的要求，但是还可以进一步的提高，如果把输出引入一个反馈到输入，那么该电路不会受到外界的影响，如果把布线更加科学合理，导线的电阻能减到最小，几乎达到理想状态，那么我们的精度又可以提高了。
在实验红外线和12位DA给这个设计带来了很多方便，红外线键盘只需要一个中断IO口，即可以实现按键功能，同时也节约了IO口和提高了抗干扰能力。12位DA使输入的电压更加精确，恒流电流也想更加准确，而且它仅仅只使用三个了3个IO口。
六、总体电路图
2012年TI杯简易直流电子负载解析
简易直流电子负载设计与总结报告 湖北仙桃职业学院：杨青林胡炎何方 指导教师：刘祖云刘明江
简易直流电子负载的设计与总结报告 摘要 本系统设计的是直流电子负载，以TI公司16位的单片机MSP430为控制核心，由按键模块，D/A转换模块，恒流源模块、以及液晶显示模块等主要外围电路构成。通过对DA的控制，达到对恒流值在一定范围内的控制，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。之后通过内部AD的采集模块将实际端电压、端电流值送到单片机控制模块，能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数通过显示模块加以显示。本设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。 关键词：恒流源、TM12864Z-1液晶、D/A、采样电路（电压采样、电流采样）、键盘、被测电源。
一.系统结构原理图 本系统由以下部分组成：电源电路、单片机、功率控制电路、电压、电流采样电路、D/A输出、键盘输入、液晶显示电路。系统总体结构框图如图1所示： 二.方案比较与论证 1. 主控芯片 方案一：选用ATMEL公司的AT89C51作为该系统的微控制器。51单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，单片机为8位机，价格便宜，成本低，控制简单。但51单片机功耗较高、运行速度慢、储存空间小内存只有8Kb，片内资源少，存储容量小，难以存储大容量的程序和实现快速精准的反应、控制、计算。使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂。 方案二：选用TI公司MSP430单片机作为该系统的微控制器。MSP430单片机是16位的单片机，数据处理速度快，耗能低，保密性能好，内存空间大，抗干扰性好，内部集成资源丰富，存储容量大，低电源电压（1.8V—3.6V），支持多个中断源，可任意嵌套，时钟系统灵活，具有A/D转换等电路。 考虑到本系统对单片机性能要求较高，本设计采用了方案二，选用MSP430单片机作为直流电子负载微控制器。
单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
电力电子技术课程设计说明书 单相双半波晶闸管整流电路设计 （纯电阻负载） 系、部：机电工程系 学生姓名：乔元培 指导教师：段金英 专业：自动化 组员：乔垒垒乔元培 班级：自动化1002班 完成时间：2012年12月11日
摘要 电力电子技术，又称“功率电子学”（英文：Power Electronics），简称PE，是应用于电力领域，使用电力电子元件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术分为电力电子元件制造技术和变流技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 1974年，美国的W. Newell提出：电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而行成。这一观点被全世界普遍接受。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 电力电子技术自诞生已来，以其应用范围广泛，迅速的发展起来，但是我们在关心电力电子技术发展的过程中，不难发现，电力电子技术之所以会迅速的发展起来，是因为其实用性高，应用范围广，所以电力电子工作者要去挖掘电力电子的新作用，同时也要关心电力电子技术的未来走向，积极关注本行业的最新成果。 现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。 由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好课程设计，因而我们进行了此次课程设计。又因为整流电路应用非常广泛，而单相全控桥式晶闸管整流电路又有利于夯实基础，故我们将单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
直流电子负载设计报告
直流电子负载设计报告 （侯进高业林伍贯礼）指导老师周晓波王森 摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程。本电子负载采用AT89S51 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载有恒流和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。AD模块接受电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块同步显示电压和电流。包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在数码管上显示。 关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM. 一，引言 在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。这些都是负载的真实表现形式。负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。进行电源设备的性能实验。电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。这是电阻等负载形式所无法实现的。二，总体方案论证与设计 电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，可手动切换。恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。外接12V稳压电路。 要求： （1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。 （2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。 （3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。 （4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。
带电阻负载的三相全控桥式整流电路1
链接课题：带电阻负载的三相全控桥式整流电路 1、操作条件 （1）、带有三相交流电源的电力电子实训台 （2）、双踪示波器一台 （3）、电阻－电感负载箱 （4）、万用表 2、操作内容： （1）、根据已知整流变压器TR和同步变压器TS的联接组别号画出其接线图、标明相序。 （2）、画全三相桥式全控整流电路带电阻性负载（白炽灯）的系统接线图。 （3）、在电力电子技术实训装置上进行接线、调试并演示其功能。（4）、正确使用示波器测量并记录有关波形。 3、操作要求： （1）、在下图中，根据已知整流变压器TR和同步变压器TS的联接组别号(具体要求在附表中选择其中一个方案，下同)，画出其接线图、标明相序，并画全三相桥式全控整流电路带电阻性负载（白炽灯）的系统接线图，然后在电力电子技术实训装置上完成其接线。 （2）、测定交流电源的相序，正确选择“单脉冲”或“双脉冲”，在
触发电路正常后，适当调整同步电压相位调整电位器和总偏移电位器，使输入控制电压UC = 0时，初始脉冲对应在α=120°处，输出Ud = 0。 （3）、调节UC电位器，用示波器观察α从120 °～0 °变化时ud 的波形， 要求输出电压6个波头均匀平整，不缺相。 （4）、用示波器观察并记录同步电压及锯齿波电压的波形，同时记录α为某角度时的输出电压ud和晶闸管VT两端的波形及触发脉冲的波形 4、实验分析及工作原理 工作原理和波形分析： (1) α =0°时的情况 A、对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通； B、对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通； C、任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个SCR处于导通状态。其余的SCR均处于关断状态。 D、触发角α的起点，仍然是从自然换相点开始计算，注意正负方向均有自然换相点。
简易直流电子负载设计
简易直流电子负载设计报告 摘要：本文论述了简易直流电子负载的设计思路和过程。直流电子负载采用MSP430G2553单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。AD模块接收电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块12864同步显示电压和电流。系统包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；具有过压保护功能;能够检测被测电源的电流值、电压值；具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能；各个参数都能直观的在液晶模块上显示。 关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM波. 一、引言 电子负载用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合,是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。 二，总体方案论证与设计 设计和制作一台电子负载，在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。 要求： （1）负载工作模式：恒流（CC)模式； （2）电压设置范围：0～10V； （3）电流设置范围：100mA～1000mA，设置分辨率为10mA，设置精度为±1%； （4）直流稳压电源负载调整率：测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。 （5）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。 恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。原理图如下所示。
单相双半波晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)
1 单相双半波晶闸管整流电路供电方案的选择 1.1 单相桥式全控整流电路 此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。并且单相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因素高的特点。但是，电路中需要四只晶闸管，且触发电路要分时触发一对晶闸管，电路复杂，两两晶闸管导通的时间差用分立元件电路难以控制。 1.2 单相双半波可控整流电路 单相双半波可控整流电路又称单相全波可控整流电路。此电路变压器是带中心抽头的，在u2正半周T1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的电流。单相全波可控整流电路的U d波形与单相全控桥的一样，交流输入端电流波形一样，变压器也不存在直流磁化的问题。当接其他负载时，也有相同的结论。因此，单相全波与单相全控桥从直流输入端或者从交流输入端看均是一致的。适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时）。在比较两者的电路结构的优缺点以后决定选用单相全波可控整流电路作为主电路。
具体供电方案 电源电压：交流100V/ 50Hz 1.3 变压器相关参数的计算 电源电压交流100/ 50Hz ，输出功率：500W，移相范围：0 -180°。设R=1.25Ω ,α=0° P=Ud2/R U d =25V 变压器一、二次侧电流 P=Id2R Id=20A U1/Ud=100/25 N1/N2=4/1 I1=I d/4=5 A 变压器容量 S=U 1i 1 =100×5=0.5kVA 变压器型号的选择 N1:N2=4：1 S=0.5kV A
简易直流电子负载论文
2013全国 大学生电子设计竞赛 直流电子负载系统(高职高专组F)
摘要 本设计以STC89C52单片机为核心控制系统，采用了DA输出控制电路、AD电压电流检测电路、显示电路、键盘电路。通过运放、负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压使其内阻变化，从而实现恒流工作模式。MOS管既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载，控制部分采用STC89C52单片机来完成，设定值通过键盘输入送往单片机，再通过DA输出电路产生基准电压送往PI控制器与实际电压相比较，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，通过单片机来控制转化，然后用液晶显示显示出即时的电压电流。关键词：电子负载；单片机；恒流模式；A/D转换；D/A转换 Abstract: This design with the core of STC89C52 MCU , using Da output control circuit, ad voltage and current detection circuit, display, keyboard, https://www.360docs.net/doc/ac18229604.html,ing negative feedback control loop amplifier, to control grid voltage of the MOS to its internal resistance change, resulting in constant current mode of operation.MOS both as a current control devices at the same time as the measured power load control part using stc89c52 single - chip computer to complete the set value input from the keyboard to the SCM, and then by DA output circuit voltage sent to the PI controller with the actual voltage compared.In A / D converter circuit for voltage and current analog signals into digital signals by single - chip Microcomputer to control the conversion, and then use the LCD display shows the instantaneous voltage and current. Key word :electronic load ; MCU; constant current mode ; Ad conversion ; DA conversion
单相桥式全控整流电路设计_(纯电阻负载)
单相桥式全控整流电路的设计一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图 触发电路 驱动电路 整流主电路 负载 1.2 主电路的设计 电阻负载主电路主电路原理图如下： 1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理 （1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。 （2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 （3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状态，晶闸管 VT1、VT4承受反向电压也不导通。 （4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿 b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。
1.4整流电路参数的计算 电阻负载的参数计算如下： （1） 整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2（1+cos ） （1-1） 当α=0时，取得最大值，即= 0.9 ，取=100V则U d =90V，α=180o 时，=0。α角的移相范围为180o。 （2） 负载电流平均值为 I d=U d/R=0.45U2（1+cos ）/R (1-2) (3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/ （1-4） 二、元器件的选择 晶闸管的选取 晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN 通常取和中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍， 以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 U TN=（2～3）U TM（2-1） U TM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
电子负载原理
直流电子负载设计基础 电子负载基本工作原理： 1.恒压模式 2.恒流模式 3.恒阻模式 4.恒功率模式 恒流 图中R1为限流电阻，R1上的电压被限制约0.7V，所以改变R1的阻值就可以改变恒流值，在上图中 我们知道，在串联电路中，各点电流相同，电路要恒流工作，只要在串联回路里控制流过一个元 件的电流就可以达到我们所控制的恒流输出。 上图是一个简易的恒流电路，通常用在一些功率较小及要求不高的场合里应用，那么在一些应用 中这种电路就无能为力了，如：在输入电压为1V输入电流为30A，那么对于这样的要求这样的电 根本无法保证工作。这样的电路调节输出电流也不是很方便。
这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样电阻,VREF是给定信 号，电路工作原理是：当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。 如给定VREF为10mV，R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC 芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC输入可实现数控恒流电子负载。 电路仿真验证
在上图中我们给定了Vin为4V-12V变化的电压信号，VREF给定50mV 的电压信号，在仿真结果中输入电流一真保持在5A，电路实现了恒流 作用。 恒压电路 一个简易的恒压电路，用一个稳压二极管就可以了。 这是一个很简易的图，输入电压被限制在10V，恒压电路在用于测试充 电器时是很有用的， 我们可以慢慢调节电压测试充电器的各种反应。图是10V是不可调的，请看下图可调直流 恒压电子负载电路：
电力电子课程设计---三相半波可控整流电路电阻性负载
摘要 整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由 变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控 整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词：整流，变压，触发，晶闸管，额定。 The ac power rectifier circuit is converted to dc can circuit. Most by rectifier circuit transformer, rectifier main circuit and filters etc. It in dc motor speed, the motives of generator excitation adjustment, electrolysis, electroplating and other areas to be widely applied. Usually by rectifier circuit main circuit, filter and transformers group. Since 1970s, main circuit multi-purpose silicon rectifier diode and the brake canal composition. Filters connect in the main circuit and load between filter, used in the dc voltage ripple exchange component. Transformer Settings or not inspect particular case and decide。Transformer's role is to communicate with the dc input voltage output voltage and the matching between exchange network and electrical isolation between rectifier circuit (can reduce the power grid and circuit of electric interference and fault between effects). There are many kinds of rectifier circuit, half wave, rectifier circuit single-phase bridge type half accused of rectifying circuit, single-phase bridge type all control the rectifier circuit, three-phase bridge type half accused of rectifying circuit, three-phase bridge type all control the rectifier circuit, etc Keywords: rectifier, variable pressure, trigger thyristor and rated 1主电路设计及原理 1.1 主电路设计 其原理图如图1所示。
简易直流电子负载
2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）简易直流电子负载（C题） 设计报告 二O一二年八月八日
摘要：本系统设计的直流电子负载，以TI的MSP430F169单片机为主控芯片，包括控制器、矩阵键盘、液晶显示、恒流电路、辅助电源电路、电压电流检测电路。系统以比例—积分调节作为恒流控制核心，电流采样采用TI提供的ADS1115和INA282芯片，辅助电源采用TI提供的TPS54331和LM2576电源芯片。以三极管TIP42C为功率器件，通过控制其基极电流达到控制负载电流的目的。本系统还扩展了简单的恒阻、恒压、动态带载以及描绘U-I特性曲线的功能。本报告着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统各项数据测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好地达到了题目要求的性能指标。 关键词：直流电子负载恒流恒阻恒压动态带载 U-I特性曲线
Abstract：The design of the system DC electronic load involves the master chip--TI's MSP430F169 MCU controller, matrix keyboard, LCD, constant current circuit, the auxiliary power supply circuit, voltage and current detection circuit. System to proportional - integral adjustment as a constant current control core, proportional to speed up the adjustment speed, integral system without static error.The current sample provided by TI ADS1115 and INA282 chip. Auxiliary power is provided by TI TPS54331 and the LM2576 power chip. Transistor TIP42C power devices controlled by controlling the base current to achieve the purpose of load current. The system also extends the simple constant resistance, constant voltage and simulate dynamic load. This report focuses on a systems framework, working principle, hardware and software design, and gives the system the data test sheet. The test results show that the system stability, adjust the speed and quickness, a good performance to the subject requirements. Key words：DC Electronic Load constant current constant resistance constant pressure Dynamic load U-I characteristic curve
单相桥式全控整流电路设计-(纯电阻负载)word版本
单相桥式全控整流电路设计-(纯电阻负载)
单相桥式全控整流电路的设计 一、 1. 设计方案及原理 1.1 原理方框图 1.2 主电路的设计 电阻负载主电路主电路原理图如下： R id
1.3主电路原理说明 1.3.1电阻负载主电路原理 （1）在u2正半波的（０～α）区间，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，但无触发脉冲，晶闸管VT2、VT3承受反向电 压。因此在0～α区间，4个晶闸管都不导通。假如4个晶 闸管的漏电阻相等，则Ut1.4= Ut2.3=1/2u2。 （2）在u2正半波的（α～π）区间，在ωｔ＝α时刻，触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 （3）在u2负半波的（π～π＋α）区间，在π～π＋α区间，晶闸管VT2、VT3承受正向电压，因无触发脉冲而处于关断状 态，晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。 （4）在u2负半波的（π＋α～２π）区间，在ωｔ＝π＋α时刻，触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通，负载电流沿b→VT3 →R→VT2→α→T的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周 期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=- u2）和电流，且波形相位相同。 1.4整流电路参数的计算 电阻负载的参数计算如下： （1）整流输出电压的平均值可按下式计算 U d=0.45U2（1+cos）（1-1）当α=0时， U取得最大值，即d U= 0.9 2U，取2U=100V则U d d =90V，α=180o时， U=0。α角的移相范围为180o。 d （2）负载电流平均值为
I d =U d /R=0.45U 2（1+cos ）/R (1-2) (3)负载电流有效值，即变压器二次侧绕组电流的有效值为 I2=U2/R )sin 21(π απαπ-+ (1-3) (4)流过晶闸管电流有效值为 IVT= I2/2 （1-4） 二、元器件的选择 晶闸管的选取 晶闸管的主要参数如下： ①额定电压U TN 通常取DRM U 和RRM U 中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。 晶闸管的额定电压 {}RRM DRM TN U U U ,min = U TN =（2～3）U TM （2-1） U TM :工作电路中加在管子上的最大瞬时电压 ②额定电流I T(AV) I T(AV) 又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷 却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。
直流电子负载设计
直流电子负载设计制作（F题） 青岛大学庄翠竹刘丙坤郑龙 专家点评:本系统设计的直流电子负载采用MSP430F2616 作为系统的主控芯片，实现了恒压、恒流和恒阻三种工作模式，并且可以在三者之间通过键盘进行程序模式切换。思路严谨，创意新颖，测试结果可信。论文撰写格式尚待规范。 中国海洋大学信息学院程凯副教授 摘要 本电子负载采用 MSP430F2616 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：有恒压、恒流和恒阻三种模式，并且可以在三者之间通过键盘输入程控切换。通过按键及DA转换设置电压、电流、电阻的基准；模拟电路部分主要采用比较器控制负载回路上的主控NMOS管栅压，从而控制其导通情况即回路等效阻抗；AD对输出电压、电流采样并通过液晶显示；最后增加了过载保护、短路保护和过热保护。在实现基础功能的基础上，CV范围扩大为0-35V，CC扩大为0-4A，CR范围为1-99Ω，并且增加了通过无线模块实现的手持显示器。 关键词：直流电子负载无线 MSP430F2616
一、方案论证与设计 系统框图： 电流检测 电压检测 AD 采样 MCU 显示 键盘 DA 输出 无线控制 控制电路 图1 直流电子负载系统实现框图 该系统实现框图如上图1所示，包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET 功率电路和信号处理电路五个部分，信号处理模块包括信号调整电路和信号调理电路。图1中的待测电源是直流电子负载的待测电源，不属于直流电子负载的系统组成。 1.主控器模块的设计方案与选择 主控器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。 方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。51单片机价格便宜，应用广泛，使用AT89C51需外接两路AD 转换电路，实现较为复杂。 方案二：采用TI 单片机MSP430F2616。MSP430F2616比普通51单片机快8～12倍，尤其是其单片机内部有12位ADC 和12位DAC,可以省去外接两路A/D 转换电路，并且有丰富的 I/O 口，大大提高了系统的整体性能和集成度。 选择方案二以TI 单片机MSP430F2616位控制核心，组成单片最小系统。 2. 恒流工作模式的设计方案与选择 方案一：完全采用数字反馈控制的恒流源方案 这种电路是完全通过数字反馈实时调整由于负载变化带来的电流变化，并不以基本的恒流电路为基础。原理图如图2所示。 取样电阻R 串入负载回路，放大取样电阻两端的电压，通过A/D 转换可以得到负载回路的电流值，控制器采用一定的控制算法调节D/A 输出的电压值，放大后直接作为负载的电源使用。 这种方案在控制原理上较简单，原则上可以用在任意控制要求中。但是缺点是电路本身不具备恒流特性，负载变化引起的电流变化完全依赖数字反馈来调整。受控制器运算速度、模数/数模转换精度和速度影响，抗负载波动能力差。所以不采用图2所示全
负载与电阻
负载与电阻 曾见一本书这样写道：“人们通过生产斗争和科学实验，总结出电压U、电流I、负载 （电阻）R三者之间的关系为。这是一个基本规律，称为欧姆定律。”很明显，这段话把负载和电阻完全等同起来了。正是在这种思想和观念的影响、支配下，有些人往往认为：在电压一定的电路中，负载大就是指电阻大，负载小就是指电阻小。我们认为，以上思想和观念都是错误的。事实上，负载和电阻并不完全是一码事，它们是两个可区分的概念，当然也有一定的联系。下面我们就来对这个问题作一定的阐述和分析。 关于负载这个概念的内涵，就一般而言，可有两种理解。一种理解是：负载就是指广义的耗（吸）能器。在电学范围内，负载就是各种用电设备，它们是取用电能的装置，其作用是将电能转换成为其他形式的能量，为人们所利用。例如，白炽灯把电能转换成为能（主要的）；电炉把电能转换成热能；电动机把电能转换成机械能；扬声器把电能转换成声能；蓄电池把电能转换成化学能等等。在力学范围内，负载主要是指能吸收机械能量的一种特殊装置。 可以这么说，如把负载作为一种广义的耗（吸）能器来理解，则其意义多少犹如我们在科学实验和日常生活中把能盛放任何物体的一切器件统称为“容器”一样，它仅是一个反映特殊功能的名称而已，别无他意。把负载理解成上述意义多见于电工学和电子学中。如“用变压器耦合，是为了阻抗匹配，最大限度地将功率送到负载”。“在三相电路中，负载的联 接有两种方式。”“三极管集电极电流流过负载电阻。”负载还有直流负载与交流负载之分，电子线路中的直流负载线和交流负载线就是一例。这种负载之称，仅是为了区别流过负载的电流是直流还是交流，它们仍保持着负载的原涵义。 负载的另一种理解是：在电学范围，负载就是一切用电设备从电源所获取的功率，又负载就是负荷，负荷乃直接指动力（如电力）设备在运行时所产生、转换、消耗的功率”。例如，发电机在运行时的负载就是指当时所产生的千瓦或千伏安数。实际负荷与额定负荷相等时称为“满负荷”或“全负荷”，小于额定负荷时称为“低负荷”，超过额定负荷时则称为“过负荷”。如按这种理解，则负载就可看作是功率的代名字（或称一种含有特殊含义的功率），它有大小之分，有单位，有量纲。 对负载的两种涵义明确以后，接下来我们就可回答负载是否就是电阻等问题。 根据负载就是用电设备的涵义，那就不难判断，电阻（器）或纯电阻性器件就是负载，而负载却不一定是电阻（器）或电阻性器件，因为负载的外延是包括电阻（器）在内的一切用电设备，它可以是电阻性的，也可以是电感性的（常称电感性负载），或它们的组合，如电动机、电炉、扬声器等。那欧姆定律中的R到底能不能说成是负载？显然不能！因为定律中的R明明是指用电器的电阻值。 若欲论负载的大小，那就只能按上述第二种涵义来理解负载。此时， 负载与电阻还是两个截然不同的概念。譬如直流电路中一般用电阻器 （耗能元件）符号R来代表用电器，如图所示。
最新简易电子直流负载精编版
2020年简易电子直流负载精编版
简易直流电子负载（C题） 摘要：本系统设计的是恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载，是以单片机STC89C52为主控芯片，包括控制器、独立按键、显示电路、MOSFET功率电路、恒流电路、电压电流检测电路和保护电路。由单片机输出给定的电流值，并经过运算处理控制D/A输出，控制MOSEFT漏极电流，从而使直流电子负载的电流处于设定值。设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。 关键词：电子负载；恒流；功率电路；信号处理
1.系统方案论证 1.1各种方案比较与选择 1.1.1主控器模块的设计方案与选择 方案一：采用纯硬件控制电路，虽然避免了软件的设置，但电路难度增加，且成本也高，也不利于实时调整电路。 方案二：采用单片机STC89C52。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。且指令代码完全兼容传统8051。 综合考虑选择方案二以宏晶单片机STC89C52为核心，组成单片最小系统。 1.1.2 显示模块的设计方案与选择 方案一：采用数码管显示。数码管成本较低，对环境要求低，编程也容易。但所显示的信息量有限，一般信息量越大，占的I/O口也越多。 方案二：采用1602液晶显示。采用液晶显示，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强。功耗也低，显示的信息量也多。 根据题目要求，需要显示电压、电流等多种信息，数码管已不能满足要求故选择方案二，本系统采用的点阵式LCD型号为1602。 1.1.3 MOSFET功率电路的设计方案与选择
电力电子设计(单相全控桥式-纯电阻负载)
电力电子 课程设计 单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载） 院别：机械与电子工程学院 专业班级：电气工程自动化0803 姓名：徐浩 学号：2008011251 指导老师：施云
2011年1 月6日 电力电子课程设计 一、设计课题目 单相全控桥式晶闸管整流电路设计（纯电阻负载） 二、设计要求 1、单相全控桥式晶闸管整流电路的设计要求为： 负载为阻性负载. 2、技术要求: (1).电网供电电压：交流100V/50Hz； (2).输出功率：500W； (3).移相范围：0度—180度； 三、课程设计的性质和目的 1、性质：是电气信息专业的必修实践环节； 2、目的： (1).培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力； (2).加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； (3).初步掌握电力电子电路的设计方法。
前言 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方
法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等，需要用直流电。要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中，整流是最基础的一步。整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。 由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。 第一章单相桥式整流电路供电方案的选择 1.1 具体供电方案 电源电压：交流100V/ 50Hz
单相桥式全控整流电路(电阻性负载)#(优选.)
1.单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 1.1单相桥式全控整流电路电路结构（电阻性负载） 单相桥式全控整流电路用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。单相桥式全控整流电路（电阻性负载）电路图如图1所示 ： 图1 单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 1.2单相桥式全控整流电路工作原理（电阻性负载） 1）在u2正半波的（0~α）区间： 晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则uT1.4= uT2.3=1/2 u2。 2）在u2正半波的ωt=α时刻： 触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿a→VT1→R→VT4→b→Tr的二次绕组→a流通，负载上有电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且uT1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则uT2.3=1/2 u2。晶闸管VT1、VT4一直导通到ωt=π为止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。
3）在u2负半波的（π~π+α）区间： 晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处于关断状态。此时，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。 4）在u2负半波的ωt=π+α时刻： 触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组→b流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管VT1、VT4上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管VT2、VT3一直要导通到ωt=2π为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3在对应时刻不断周期性交替导通、关断。 1.3单相桥式全控整流电路仿真模型（电阻性负载） 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图2所示： 图2 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）仿真电路图
简易直流电子负载
简易直流电子负载 制作小组：程建 刘满 文超炜 指导老师：张志俊 田微
摘要 本设计是由运算放大器OP07作为电压放大器，MOS管IRF540作为恒流负载，78XX系列稳压芯片提供电源，；STM32作为主控制器检测电流电压，实现电子负载过压保护并能自动测量负载调整率；12864作为显示器实时显示电子负载电压、电流、电流精度和过压阈值。本系统能保持稳定的电流特性，高精度的电流、电压测量和显示，具有过压保护功能和友好的人机界面。 关键词：OP07 IRF540 STM32 12864 一、系统方案 电子负载用于测试直流电源、蓄电池等电源的性能，其工作方式有横流、恒压和横阻三种模式，因为本题的要求，故将电子负载作为横流模式，其主电路包括开环电压放大器、横流负载和测量显示。 1.1主电压放大器的选择 方案一：OP07 OP07是双电源供电的高精度低噪声运算放大器，当其工作于开环线性放大区时，其正负输入端的电压值及其接近，经实测为0.001V的差值，因而可以提高电流精度，其性价比高。 方案二：OPA2227 OPA2227为TI公司的高精度仪放，但在实际测量中，其开环放大区的正负输入端电压差值大，不利于对输出电流精度的控制，其价格相对较贵。 综上，选用方案一。 1.2横流负载的选择 方案一：IRF540 IRF540为N沟道MOS管，通过控制V DS和V GS的关系使其工作于恒流区，其参数值为V DSS=100V，I D=23A,R DS(ON)≤77mΩ。对于本题电压阈值18±0.2V，最大电流1A来说足够。 方案二：IRF630 IRF630同为N沟道MOS管，其参数值为V DSS=200V，I D=9A,R DS(ON)≤400mΩ，对于本题来说也足够，但其能通过的最大开关电流小于IRF540,而导通内阻又远大于IRF540，故其在通过持续电流的最大值比IRF540小，导通损耗比IRF540大，对于散热的要求高。 综上，选用方案一。 1.3主控制器的选择 方案一：STM32