2.4电子负载体系规划计划
2.4.1直流电子负载的原理
稳态下，直流电源只需阻性负荷，动态下阻理性负荷如下图1.5中a所示，阻容负载如下图2.9中的b所示，设被测验电源的输出电压为Udc，方框内是等效的模仿阻感负载和阻容负载的负载单元。
Figure 2.9 equivalent circuit上图为外接电源带阻感或阻容负载时的电路图，由图能够得到他们的电路方程为：
求解方程式，则得：
由上式可知，负载单元里的负载电流IRL或IR是依照上式2.3和2.4来改动的，依据负载电流改动的规则，可分为模仿恒流形式，模仿恒阻形式，模仿恒压形式。
（1）模仿恒流形式，负载电流与外接被测验电源电压无关，电流坚持稳定不变时，在电压稳定下，相当于一个阻值不变的电阻。
（2）模仿恒阻形式，稳态下直流电压源电压为稳定不变的值
负载电流和外接电压成线性联系改动。
（3）模仿恒压形式，在每次开关时间很小t近似于零的情况下，U = IRCR、U = IRLR，只需调理负载电流巨细，就能够得到外接等效电压U.直流电子负载正是使用负载模仿办法，选用对负载电流调理办法，使操控环的可调理电流与检测的输入电压满意特定的规则，当负载电流和非线性负载电流特性曲线近似的情况下，即可模仿非线性负载。
2.4.2直流电子负载的规划结构
对功率改换电路进行测验，需求树立一个负载电路，安全的耗费功率转化器的最大功率。有两种办法能够完成功率耗费，一种曩昔和现在常用的是用额外的大功率电阻，能耗得办法耗费功率……第二种便是选用电子负载。由一个可控开关（用双极型晶体管或MOSFET管）组成的电路，调理所需的电流值。MOSFET操作速度快，不会发生静态的功率损耗，最大的优势是在直流信号上，MOSFET栅极阻抗无穷大，相当于开路，理论上不会有直流从栅极流向电路的接地址，构成彻底由栅极电压操控的电压操控型器材，比电流操控型双极型晶体管BJT愈加省电，而且更易驱动。因而规划的直流电子负载选用MOSFET为其操控器材。
现有电子负载大都是选用模仿操控环节，或选用低端的单片机作为操控芯片，操控环的电流调理困难而且实时性差，难以习惯不同电源供应器的具体情况。现代的32位DSP操控器，如TMS320F280X具有实时代码处理才能，极大的方便了电源规划者在高频段的使用。TMS320F28x系列其强壮的CPU处理才能能够运转非线性操控算法，整合多种操控战略，优化体系规划然后到达减低体系规划本钱。用DSP来完成数字电子负载即用DSC替代传统电子负载上的MCU，调用不同操控算法来完成高精度的操控要求，将数字处理器经过其输入端衔接外部设备，接纳用户宣布的指令和电压电流反响值，生成所需的输出波形到驱动扩大电路的输入端，操控驱动扩大电路内部相应的模仿开关动作，从而改动输出到MOS管栅极的电压值。
电子负载体系选用“TMS320LF2812经过A/D转化、串口通讯、LCD显现、键盘操作何电压操控完成功率板电路操控的技能计划，集检测、操控、改换、显现等功用于一体的规划办法。开端研发功率为100W，电流范围在0-16A，电压范围在0-60V的直流电子负载，完成恒流、恒压、恒阻等作业形式。
图2.10中，MOS管电路为电子负载主电路，TMS320LF2812为中心处理器，进行操控算法的调用和完成，D片上A/D转化器完成对测验电源状况数据的收集和反响，键盘、LCD完成人机交互，串口通讯选用RS232规范完成和上位机的通讯。D/A转化模块输出必定巨细的电压操控信号，操控功率电路MOS管的导通和关断，来获得实践所需的作业电流、电压。电路中的检测电路为电压、电流负反响回路，经过A/D收集到DSP中数据，与预设值进行比较，作为DSP调理操控电压巨细的依据。
2.4.3 MOSFET的建模
跟着信息化的开展和电脑功用的增强，计算机辅助规划成为电子规划范畴的干流手法。模仿电路中的电路剖析、数字电路中的逻辑模仿，甚至在印制电路板、%&&&&&%版时都开端选用计算机辅助规划来加速规划功率。在电子规划范畴常用的仿真软件有PSpice、MATLAB、multisim等，每个仿真软件使用的侧重点不同，针对研讨所用的电子负载，咱们选用了PSP%&&&&&%E和MATLAB为开始的两个仿真软件。
PSpice软件功用强壮、元器材库丰厚、仿真度高，能够对各式各样的电路树立仿真电路，模仿电路的作业原理，简直能够彻底替代电路和电子电路试验中的元器材、信号源、万用表和示波器，相当于一个电子电路虚拟的试验室。PSpice一般选用图形的办法来描绘需求仿真的电路，先翻开PSpice供给的绘图编辑器，调出模型库里需求的元器材，输入元器材及模型的参数，衔接元器材画出相应的电路图，界说各个元器材的类型和输出变量参数，运转电路仿真程序。电子负载所用到的场效应管为MOSFET的输出特性是指在稳定的栅-源电压Vgs下，漏极电流Id和漏-源电压ds V之间的联系。搬运特性是指在稳定的Vds下，Id与Vgs的联系，假如Vds坚持不变，Vgs改动的话，Id将会在很大的范围内改动，此刻Id与Vgs的比值能够看作是个可变电阻，MOSFET的搬运特性曲线便是电子负载研讨的内容。下图2.11MOSFET电路衔接图和仿真测验搬运特图。
由PSice得到的搬运特性图，能够获得一组牢靠的Id和Vgs数据进行MATLAB下MOSTEF建模。电子负载体系规划的最大测验电流是16A，所以研讨16A以下的MOSFET的搬运特性，下表2.1所示为PSice下仿真数据。
Simulink是MATLAB的一个工具包，它和使用者是依据windows的模型化图形输入，模型化图形输入让使用者能够花更多精力在模型的构建而不在言语的编程上，Simulink里边供给了一些依照功用分类的模块，使用者只需知道模块的输入、输出及模块的功用，不用考虑模块内部结构，经过对这些模块的调用，衔接起来就构成所需的模型。依据上表2.1得到的MOSFET搬运特性参数表，在MATLAB软件的Simulink平台下，用Lookup tables模块构建非线性仿真模块，能够模仿MOSFET搬运特性，进行简易的MOSFET管的非线性模型构建和电子负载操控体系仿真。
在Simulink模块中点击挑选“Lookup Tables”，也便是所谓的查询表模块，在Lookup tables的功用参数设置中的vector of input values和vector ofoutput values输入表2.1的Vgs和Id的数值，进行线性插值曲线拟合，用查表法近似一维函数，树立输入信号查询表，搭建出MOSFET的简易模型。考虑到规划的电路中运算扩大器等模仿器材的惯性滞后性，在主回路里参加一阶惯性环节，使输出推迟地反响输入量的改动规则，时间常数设定为100奇妙，E_source为外接电源的值，设定为30V，DSP输出输入信号最大为3.3V，参加3.3V限幅模块，设置正负幅值，模仿主回路的饱满特性。模仿电子负载如下图2.12所示。
规划好简易的电子负载模型后，在Subsystem模块中，对电子负载模型进行封装，命名为电子负载，如下图2.13所示，对树立电子负载模型进行阶跃呼应测验图如下所示。
