简易直流电子负载
张良毛伟周旭摘要：本设计是以场效应晶体管电压转换电流原理为核心，以硬件反馈实现恒流为基础，以单片机控制为中心的高精度作品。此次设计为恒流源法直流电子负载。本系统中电压和电流的测量都采用高精度运放对电压和电流分别采样处理，再利用12位高精度ICL7135输入口进行电压和电流检测和监控。硬件电路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制形式。系统达到了恒流稳定性高的效果，实时显示电压电流，电流范围为100mA1000mA，步进为10mA，且分辨率达到1mA（V）。直流负载热稳定性高，工作过程中基本不会因发热而产生偏差，且可以持续很长时间。本设计具有过压保护功能，成本低廉，可靠性高。关键字：场效应管；采样；闭环反馈；过压保护
f一、方案论证
1、恒流控制方案方案一：从取样电阻取回的电压与DA输出电压作差分放大，放大后的电压经电阻转换为电流，电流经过达林顿复合管扩流后得到所需要的电流。方案二：从取样电阻取回的电压与DA输出电压作差分放大，放大后的电压经过场效应管直接变换为电流。方案选择：方案一虽能够达到所需电流要求，但复合管的基极的电流会流入负载，对电流的恒流造成误差；方案二中的场效应管能够实现电流要求，且输入级没有电流，在放大区工作稳定，因此选择方案二。2、输出电流采集方案方案一：直接从功耗电阻上采集电压，从而得到电压和固定电阻得到电流采样。方案二：在功耗元件上端串联一个小功率电阻作为采样，采得电压除以固定电阻得到电流。方案选择：方案一中的采集电阻大，因而采集得到的电压变化很大，经过运放后对电流的精确度有影响，而方案二中的电阻为精确小电阻，得到电压精确运算后可以得到精确电流。3、功耗原件选择方案方案一：功耗元件为功率管，大部分功率都消耗在功率管上。方案二：功耗元件为多只功率电阻并联作为功耗电阻，晶体管只为开关使用，开关上消耗功率低。方案选择：方案一中对功率管的热消耗巨大，对功率管的散热具有非常高的要求，且发热会对电流产生误差，方案二中的功率原件为多只功率电阻，因而电阻的发热比较小，对电流影响较小，因此选择方案二。4、输出电压采集方案方案一：对功耗元件上电压采集得到电源输出电压。方案二：对整个电流支流的电压进行采集即对整个输出电压采集。方案选择：方案一是对功耗元件电压的准确测量，但在电流采样电阻和晶体管上也有分压，并不能代表输出电压（负载电压）r