基于反饋控制的恒流型電子負載系統(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都需要負載，傳統(tǒng)的方法是利用固定電阻和可變電阻器來充當被測負載。一種新興的電子儀器和測試設備---電子負載應運而生，他利用功率器件模擬電阻器，具有很強的操作靈活性。目前，電子負載技術發(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載也成為一項有意義的工作。

　　1 恒流型（CC）電子負載結構框圖介紹

　　恒流型（ CC）電子負載是用來測試電壓源的多種性能的專門設備。本文介紹一款恒流型電子負載的新方案，他基于反饋控制理論，采用模擬PI調解器，控制N溝道大功率MOSFETDE的導通強度，實現(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為恒流型電子負載的結構框圖。直流穩(wěn)壓電源框是一款直流穩(wěn)壓電源電路，他提供恒流設定電壓、PI調節(jié)器工作電壓、電流檢測和轉換電路的工作電源，要求必須具有的功率輸出和較高的電壓穩(wěn)定指標。恒流設定電路可提供線性的可調負極性電壓輸出。PI調節(jié)器由普通的運算放大器構成， PI參數(shù)用實驗的方法調為最佳。執(zhí)行機構為N溝道MOS管或MOS管組。

　　2 控制電路設計及實驗研究

　　要實現(xiàn)一個無靜差調節(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調節(jié)器， MOS管和霍爾電流傳感器組成。設計時一般從控制對象或執(zhí)行單元進行。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得到一組實驗數(shù)據(jù)記錄在表1中，從表中可以看出，當UG≤2. 5 V時，MOS管不導通， IO= 0,稱為死區(qū)。在UG>2. 5 V后， MOS管開始導通，當UG> 3. 3 V后，其關系呈線性變化。在線性段求取KS.