基于反馈控制的恒流型电子负载系统

在测量AC-DC和DC-DC电源、功率器件、电池、电池充电器等输出能量或消耗能量时都需要负载，传统的方法是利用固定电阻和可变电阻器来充当被测负载。一种新兴的电子仪器和测试设备---电子负载应运而生，他利用功率器件模拟电阻器，具有很强的操作灵活性。目前，电子负载技术发展的比较成熟，就其类型来说，一般有具有定电流（ CC）、定电阻（ CR）、定电压（ CV）、定功率（ CP）

　　等工作模式。研究和开发新型的低成本的电子负载也成为一项有意义的工作。

　　1 恒流型（CC）电子负载结构框图介绍

　　恒流型（ CC）电子负载是用来测试电压源的多种性能的专门设备。本文介绍一款恒流型电子负载的新方案，他基于反馈控制理论，采用模拟PI调解器，控制N沟道大功率MOSFETDE的导通强度，实现对被测电流的无静差控制。其控制精度高，电路简单，成本低廉。图1为恒流型电子负载的结构框图。直流稳压电源框是一款直流稳压电源电路，他提供恒流设定电压、PI调节器工作电压、电流检测和转换电路的工作电源，要求必须具有的功率输出和较高的电压稳定指标。恒流设定电路可提供线性的可调负极性电压输出。PI调节器由普通的运算放大器构成， PI参数用实验的方法调为最佳。执行机构为N沟道MOS管或MOS管组。

　　2 控制电路设计及实验研究

　　要实现一个无静差调节控制，就必须采用比例积分）微分控制规律。对本控制对象，采用比例）积分（ PI）控制就能满足要求。硬件电路如图2所示。电路主要由倒相器， PI调节器， MOS管和霍尔电流传感器组成。设计时一般从控制对象或执行单元进行。首先需要确定的是执行单元的传递函数，即MOS管的放大系数Ks的确定。

　　2.1 MOS管的放大系数KS的确定

　　测试电路如图3所示。被测电压源功率足够大，输出电流满足测试要求。调节给定电位器W,测取MOS管G极电压UG和流过MOS管D-S极的电流IO得到一组实验数据记录在表1中，从表中可以看出，当UG≤2. 5 V时，MOS管不导通， IO= 0,称为死区。在UG>2. 5 V后， MOS管开始导通，当UG> 3. 3 V后，其关系呈线性变化。在线性段求取KS.