电子产品世界

　　3电路与程序设计

　　3.1恒流源方案设计

　　该恒流源输出的电流与负载无关，通过使用两块运算放大器构成比较放大环节，功率管构成调整环节，利用晶体管平坦的输出特性和深度的负反馈电路可以得到稳定的恒流输出和高输出阻抗，实现了电压一电流转换。该线性恒流源稳流效果较好。由于回路中会有大电流通过，因此功率问题也要考虑。针对这个问题，本设计选用了耗散功率较大的场效应管IRF640，能承受大电流的康铜丝，保证了器件的安全。

　　3.2电压电流检测方案

　　系统所要检测的信号采用霍尔传感器法检测，如被测电源设备向该简易直流电子负载输入的电压，以及流进负载的电流。电压和电流检测分别通过电压霍尔、电流霍尔传感器检测，并经过必要的输出转换电路后转换为检测信号。为了提高系统的抗干扰性，检测信号经过一个低通滤波器滤除噪声，再送入单片机的AD转换器中。其中电流霍尔的原理图如3所示。

　　电压采样使用电压霍尔传感器VSM025A，其精度为0.7%。电流采样使用电流霍尔传感器CSM025A，其精度为0.5%。选定采样电阻使电压霍尔传感器的输入电压在5～12 V变化时，使送给ADC的电压在1～2.4 V之间变化。选定采样电阻使电流霍尔传感器的输入电流从0.3～3.5 A变化时，送给ADC的电压在0.2～2.4 V之间变化。

　　3.3 DC-DC转换电路

　　辅助电源可用线性电源及开关电源芯片，考虑到效率、稳定性、带负载能力，选用稳压芯片如LM2596、TLV2543，MC34063分别将+15 V输入电压稳到+12 V，+5 V，一12 V，+3.3 V以方便ARM9TDMI、CSM025A、VSM025A、ADSlll5、TLV 5616等芯片供电使用，原理图如图4所示。

　　3.4过压保护电路设计

　　如图5所示，通过三极管$8050和继电器，蜂鸣器构成简单的过压保护电路。当检测到输入电压大于18 V时，开关器件三极管导通，输人断开，同时声光报警。为保证可靠断开还采用了软件保护法，使得当输入电压大于18 V时，单片机迫使UDAin。输出为0。

　　3.5程序设计

　　软件设计中特别为电路的过压保护编写了相应的程序，当负载电压过大时会通过蜂鸣器和发光二极管来实现报警，同时也会自动启动继电器，实现过压保护功能。具体的流程图如图6所示。

　　4测试方案与测试结果

　　测试所需仪器：高精度电压表，型号DP59(1)一PDV20;高精度电流表，型号DP59(1)-PAA5;可变电阻Rw以及被测电源。当该设备正常工作时，用高精度电压表，电流分别测试该电子负载的电压、电流。用电压表直接并在被测电源两端，记下相应示数。将电流表串在被测电源和Rw之间，并记录相应电流值。将电压电流值和显示器显示值进行对比。改变Rw电阻值，计算相对应的负载调整率。

　　4.2测试结果

　　测试结果如表1、表2所示。

　　5结论

　　根据表1和表2的测试结果可知：负载的变化对电流的影响很小，说明设计中恒流实现的很好。负载调整率SR不断变化，但都达到≤4%的目标。纹波电流为14mA，基本上达到输出噪声纹波电流≤15mA

　　的目标。而整机效率为86.7%，达到了整机效率≥80%的目标。由此说明该电子负载的设计方案是可行的，具有优良的精度、稳定性和动态响应，结合精确的软件控制，快速和准确地实现了电源测量。

关键词： ARM9 电子负载