專利名稱：便攜式智能直流電子負載裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種負載裝置，尤其涉及一種便攜式智能直流電子負載裝置。
背景技術：
在電子技術應用領域，經(jīng)常要對開關電源、線性電源、UPS電源、變壓器、電池或充電器等電子設備進行測試，傳統(tǒng)的測試方法中一般都采用電阻、滑線變阻器、電阻箱等充當測試負載，但這些負載不能滿足我們對負載多方面的要求，如:恒定電流的負載、帶輸出接口的負載、隨意調(diào)節(jié)的負載、恒功率的負載、動態(tài)負載、多輸出端口的負載等，因此也無法對一些電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決原有采用電阻、滑線變阻器或電阻箱充當電子設備測試負載，無法對一些電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試的技術問題；提供一種便攜式智能直流電子負載裝置，其能工作在所設定的模式和所設定的參數(shù)狀態(tài)，實現(xiàn)恒定電壓、恒定電流、恒定電阻和恒定功率工作模式，能對一些電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本實用新型包括中央處理單元、顯示單元、按鍵單元、PI調(diào)節(jié)單元、MOSFET驅(qū)動單元以及為整個便攜式智能直流電子負載裝置提供工作電壓的電源單元，顯示單元、按鍵單元和PI調(diào)節(jié)單元分別與所述的中央處理單元相連，PI調(diào)節(jié)單元的輸出端和MOSFET驅(qū)動單元的控制端相連，MOSFET驅(qū)動單元的輸出端和待測電子設備相連，MOSFET驅(qū)動單元設有電壓電流采樣電路，電壓電流采樣電路的輸出端既和PI調(diào)節(jié)單元的輸入端相連，又和所述的中央處理單元相連。中央處理單元接收按鍵單元設定的命令和數(shù)據(jù)并進行處理，輸出電壓電流設定值給PI調(diào)節(jié)單元，電壓電流采樣電路實時采集在MOSFET驅(qū)動電路上的電壓電流，電壓電流的實測值也給PI調(diào)節(jié)單元，同時電壓電流的實測值經(jīng)中央處理單元處理后送顯示單元顯示，PI調(diào)節(jié)單元比較設定值和實測值，輸出信號控制MOSFET驅(qū)動單元中MOSFET管的導通與截止，從而使電子負載裝置工作在設定模式。通過PI調(diào)節(jié)單元的控制，實現(xiàn)恒定電壓、恒定電流、恒定電阻和恒定功率工作模式，能對一些電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試。作為優(yōu)選，所述的中央處理單元和所述的PI調(diào)節(jié)單元之間連接有D/A轉(zhuǎn)換單元，D/A轉(zhuǎn)換單元的輸入端和所述的中央處理單元相連，D/A轉(zhuǎn)換單元的輸出端和所述的PI調(diào)節(jié)單元的標準電壓輸入端相連。D/A轉(zhuǎn)換單元將中央處理單元輸出的設定值進行轉(zhuǎn)換，再輸送給PI調(diào)節(jié)單元。作為優(yōu)選，所述的中央處理單元與所述的電壓電流采樣電路的輸出端之間連接有A/D轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述的電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端相連，A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端和所述的中央處理單元相連。電壓電流采樣電路采集的電壓電流值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換再輸送給中央處理單元。[0007]作為優(yōu)選，所述的便攜式智能直流電子負載裝置包括通訊單元，所述的中央處理單元和通訊單元相連，通訊單元和上位機相連。通過通訊單元，電子負載裝置能接收上位機發(fā)送過來的命令和數(shù)據(jù)，根據(jù)上位機的通知工作在上位機設定工作模式下，使用更加方便和靈活。作為優(yōu)選，所述的通訊單元為串口轉(zhuǎn)USB接口單元，串口和所述的中央處理單元相連，USB接口和所述的上位機相連。通訊連接方便，通過這個USB接口還能對充電鋰電池進行充電。作為優(yōu)選，所述的MOSFET驅(qū)動單元連接有過壓過流保護電路。工作更加安全和可
O作為優(yōu)選，所述的顯示單元和所述的按鍵單元采用液晶觸摸屏。結構緊湊，操作方便，顯示清楚。作為優(yōu)選，所述的中央處理單元采用MSP430F149單片機。實現(xiàn)方便，性能更加可
O作為優(yōu)選，所述的電源單元由充電鋰電池供電。攜帶方便。本實用新型的有益效果是:能根據(jù)按鍵單元設定或上位機發(fā)送的控制命令工作在所設定的模式和所設定的參數(shù)狀態(tài)，通過PI調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)恒定電壓、恒定電流、恒定電阻和恒定功率工作模式，從而能滿足被 測電子設備多方面的要求，對電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試。

圖1是本實用新型的一種電路原理連接結構框圖。圖中1.中央處理單元,2.顯示單元,3.按鍵單元,4.PI調(diào)節(jié)單元,5.MOSFET驅(qū)動單元，6.電源單元,7.電壓電流采樣電路,8.D/A轉(zhuǎn)換單元,9.A/D轉(zhuǎn)換單元，10.通訊單元，
11.過壓過流保護電路，20.待測電子設備，21.上位機。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例:本實施例的便攜式智能直流電子負載裝置，如圖1所示，包括中央處理單元1、顯示單元2、按鍵單元3、D/A轉(zhuǎn)換單元8、A/D轉(zhuǎn)換單元9、PI調(diào)節(jié)單元4、M0SFET驅(qū)動單元5、通訊單元10以及為整個便攜式智能直流電子負載裝置提供工作電壓的電源單元6。顯示單元2、按鍵單元3及通訊單元10分別和中央處理單元I相連，本實施例中，顯示單元2和按鍵單元3采用液晶觸摸屏實現(xiàn)，通訊單元10采用串口轉(zhuǎn)USB接口單元，串口和中央處理單元I相連，USB接口和上位機21相連。D/A轉(zhuǎn)換單元8的輸入端和中央處理單元I相連，D/A轉(zhuǎn)換單元8的輸出端和PI調(diào)節(jié)單元4的標準電壓輸入端相連，PI調(diào)節(jié)單元4的輸出端和MOSFET驅(qū)動單元5的控制端相連，MOSFET驅(qū)動單元5的輸出端和待測電子設備20相連，MOSFET驅(qū)動單元5上連接有電壓電流采樣電路7及過壓過流保護電路11，電壓電流采樣電路7的輸出端既和PI調(diào)節(jié)單元4的輸入端相連，又和A/D轉(zhuǎn)換單元9的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換單元9的輸出端和中央處理單元I相連。本實施例中，中央處理單元I采用MSP430F149單片機，單片機通過端口配置，實現(xiàn)軟件過流保護、電池電壓檢測及過壓過流報警功能。D/A轉(zhuǎn)換單元8采用TLV5618串行輸入的12位高精度快速雙口 D/A轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換單元9采用TLV2542A/D轉(zhuǎn)換芯片。電源單元6由充電鋰電池供電，采用由CS5171升壓調(diào)整器構成的SEPIC電路升壓到8V，再采用三片LM2596-ADJ穩(wěn)壓管轉(zhuǎn)換為電子負載裝置所需電壓±5V和+ 3.3V。采用TP4054線性鋰離子電池充電芯片，充電電壓取自USB接口。TP4054芯片是一款采用恒定電流/恒定電壓算法的單節(jié)鋰離子電池充電器，它能夠提供800mA的充電電流和一個內(nèi)部P溝道功率MOSFET管和熱調(diào)節(jié)電路，無需隔離二極管或外部電流檢測電阻器。PI調(diào)節(jié)單元是一種線性控制器，它根據(jù)給定值和實際值構成控制偏差，將偏差的比例和積分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。電子負載裝置的核心實質(zhì)是一個電壓電流取樣PI調(diào)節(jié)單元組成的負反饋控制環(huán)路，也是電子負載裝置的功率控制電路，MOSFET管在這里既作為電流的控制器件同時也作為被測電源的負載。在恒定電流、恒定電阻、恒定功率模式下，PI調(diào)節(jié)單元將電壓電流采樣電路中電流采樣電阻上的電壓降與由單片機控制的D/A轉(zhuǎn)換單元給定的電壓設定值進行比較，控制MOSFET驅(qū)動單元中MOSFET管的導通與截止，從而達到保持電流恒定的目的。在恒定電壓模式下，PI調(diào)節(jié)單元將電壓電流采樣電路中電壓采樣電阻上的電壓降與由單片機控制的D/A轉(zhuǎn)換單元給定的電壓設定值進行比較，達到系統(tǒng)恒壓的目的。工作過程:單片機等待液晶觸摸屏的設定信息或者上位機傳送過來的命令和數(shù)據(jù)并進行處理，啟動D/A轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生電壓設定值、啟動A/D轉(zhuǎn)換單元實時采樣降在MOSFET驅(qū)動電路上的電壓，將采樣數(shù)據(jù)進行實時處理并送液晶觸摸屏實時顯示或者傳送給上位機。舉例說明:當用戶選擇恒定電流工作模式，并要求設定電流為2.000A時，則單片機通過計算可得采樣電阻上的電壓應該為0.5V，單片機啟動D/A轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生0.5V的設定電壓值給PI調(diào)節(jié)單元，PI調(diào)節(jié)單元比較設定值和實際值，PI調(diào)節(jié)單元的輸出控制MOSFET驅(qū)動電路工作在恒流模式下，并保持電子負載裝置的電流在輸入電壓可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保持在
2.000A。本實用新型能根據(jù)按鍵單元設定或上位機發(fā)送的控制命令工作在所設定的模式和所設定的參數(shù)狀態(tài)，通過PI調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)恒定電壓、恒定電流、恒定電阻和恒定功率工作模式，從而能滿足被測電子設備多方面的要求，對電子設備的輸出特性進行可靠、全面且簡單、快捷的測試。以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳方案，并非對本實用新型做任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容，屬于本專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
權利要求1.一種便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于包括中央處理單元(I)、顯示單元(2)、按鍵單元(3)、PI調(diào)節(jié)單元(4)、M0SFET驅(qū)動單元(5)以及為整個便攜式智能直流電子負載裝置提供工作電壓的電源單元(6)，顯示單元(2)、按鍵單元(3)和PI調(diào)節(jié)單元(4)分別與所述的中央處理單元(I)相連，PI調(diào)節(jié)單元(4)的輸出端和MOSFET驅(qū)動單元(5)的控制端相連，MOSFET驅(qū)動單元(5)的輸出端和待測電子設備(20)相連，MOSFET驅(qū)動單元(5)設有電壓電流采樣電路(7)，電壓電流采樣電路(7)的輸出端既和PI調(diào)節(jié)單元(4)的輸入端相連，又和所述的中央處理單元(I)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的中央處理單元(I)和所述的PI調(diào)節(jié)單元(4)之間連接有D/A轉(zhuǎn)換單元(8 )，D/A轉(zhuǎn)換單元(8 )的輸入端和所述的中央處理單元(I)相連，D/A轉(zhuǎn)換單元(8)的輸出端和所述的PI調(diào)節(jié)單元(4)的標準電壓輸入端相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的中央處理單元(I)與所述的電壓電流采樣電路(7 )的輸出端之間連接有A/D轉(zhuǎn)換單元(9 )，A/D轉(zhuǎn)換單元(9)的輸入端與所述的電壓電流采樣電路(7)的輸出端相連，A/D轉(zhuǎn)換單元(9)的輸出端和所述的中央處理單元(I)相連。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于包括通訊單元(10)，所述的中央處理單元(I)和通訊單元(10)相連，通訊單元(10)和上位機(21)相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的通訊單元(10)為串口轉(zhuǎn) USB接口單元，串口和所述的中央處理單元(I)相連，USB接口和所述的上位機(21)相連。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的MOSFET驅(qū)動單元(5 )連接有過壓過流保護電路(11)。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的顯示單元(2)和所述的按鍵單元(3)采用液晶觸摸屏。
8.根據(jù)權利要求1或2或3所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的中央處理單元(I)采用MSP430F149單片機。
9.根據(jù)權利要求1或2或3所述的便攜式智能直流電子負載裝置，其特征在于所述的電源單元(6)由充電鋰電池供電。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式智能直流電子負載裝置，包括中央處理單元、顯示單元、按鍵單元、PI調(diào)節(jié)單元、MOSFET驅(qū)動單元、通訊單元以及電源單元，顯示單元、按鍵單元、通訊單元和PI調(diào)節(jié)單元分別與中央處理單元相連，PI調(diào)節(jié)單元的輸出端和MOSFET驅(qū)動單元的控制端相連，MOSFET驅(qū)動單元的輸出端和待測電子設備相連，MOSFET驅(qū)動單元設有電壓電流采樣電路，電壓電流采樣電路的輸出端既和PI調(diào)節(jié)單元的輸入端相連，又和中央處理單元相連。本實用新型能通過按鍵單元或上位機控制PI調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)恒定電壓、恒定電流、恒定電阻和恒定功率工作模式，從而滿足被測電子設備多方面的要求。
文檔編號G01R31/00GK203084128SQ20132011168
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權日2013年3月12日
發(fā)明者包光平, 陳愛華, 方誠, 毛艷陽, 魏佳萍 申請人:臺州學院, 陳愛華, 楊本全