基于反饋控制的恒流型電子負(fù)載系統(tǒng)

在測量AC-DC和DC-DC電源、功率器件、電池、電池充電器等輸出能量或消耗能量時(shí)都需要負(fù)載，傳統(tǒng)的方法是利用固定電阻和可變電阻器來充當(dāng)被測負(fù)載。一種新興的電子儀器和測試設(shè)備---電子負(fù)載應(yīng)運(yùn)而生，他利用功率器件模擬電阻器，具有很強(qiáng)的操作靈活性。目前，電子負(fù)載技術(shù)發(fā)展的比較成熟，就其類型來說，一般有具有定電流（ CC）、定電阻（ CR）、定電壓（ CV）、定功率（ CP）

　　等工作模式。研究和開發(fā)新型的低成本的電子負(fù)載也成為一項(xiàng)有意義的工作。

　　1 恒流型（CC）電子負(fù)載結(jié)構(gòu)框圖介紹

　　恒流型（ CC）電子負(fù)載是用來測試電壓源的多種性能的專門設(shè)備。本文介紹一款恒流型電子負(fù)載的新方案，他基于反饋控制理論，采用模擬PI調(diào)解器，控制N溝道大功率MOSFETDE的導(dǎo)通強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對被測電流的無靜差控制。其控制精度高，電路簡單，成本低廉。圖1為恒流型電子負(fù)載的結(jié)構(gòu)框圖。直流穩(wěn)壓電源框是一款直流穩(wěn)壓電源電路，他提供恒流設(shè)定電壓、PI調(diào)節(jié)器工作電壓、電流檢測和轉(zhuǎn)換電路的工作電源，要求必須具有的功率輸出和較高的電壓穩(wěn)定指標(biāo)。恒流設(shè)定電路可提供線性的可調(diào)負(fù)極性電壓輸出。PI調(diào)節(jié)器由普通的運(yùn)算放大器構(gòu)成， PI參數(shù)用實(shí)驗(yàn)的方法調(diào)為最佳。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為N溝道MOS管或MOS管組。

　　2 控制電路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究

　　要實(shí)現(xiàn)一個(gè)無靜差調(diào)節(jié)控制，就必須采用比例積分）微分控制規(guī)律。對本控制對象，采用比例）積分（ PI）控制就能滿足要求。硬件電路如圖2所示。電路主要由倒相器， PI調(diào)節(jié)器， MOS管和霍爾電流傳感器組成。設(shè)計(jì)時(shí)一般從控制對象或執(zhí)行單元進(jìn)行。首先需要確定的是執(zhí)行單元的傳遞函數(shù)，即MOS管的放大系數(shù)Ks的確定。

　　2.1 MOS管的放大系數(shù)KS的確定

　　測試電路如圖3所示。被測電壓源功率足夠大，輸出電流滿足測試要求。調(diào)節(jié)給定電位器W,測取MOS管G極電壓UG和流過MOS管D-S極的電流IO得到一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表1中，從表中可以看出，當(dāng)UG≤2. 5 V時(shí)，MOS管不導(dǎo)通， IO= 0,稱為死區(qū)。在UG>2. 5 V后， MOS管開始導(dǎo)通，當(dāng)UG> 3. 3 V后，其關(guān)系呈線性變化。在線性段求取KS.