电子负载补偿电路设计

第３６卷　第１期２０１４年２月

武汉理工大学学报（信息与管理工程版）

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ）

Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１４文章编号：２０９５－３８５２（２０１４）０１－００３４－０５

文献标志码：Ａ

电子负载补偿电路设计

袁　博，黄　亮，全书海

（武汉理工大学自动化学院，湖北武汉４３００７０）

摘　要：为解决电子负载输出响应速度不高的问题，增加了电子负载驱动增强电路，并在该驱动电路下提出了一种新型模拟补偿电路。首先，在原有电子负载基础上加入功率增强电路，绘制了电子负载在理想情况和实际情况不同输出电流下的开环伯德图，然后加入并改进了拟补偿器，使电子负载输出响应速度提高和响应带宽扩大，最后将该补偿电路应用于电子负载中，通过实验验证了上述方案的可靠性。

关键词：电子负载；功率增强；模拟补偿；伯德图中图分类号：ＴＭ４６

ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－３８５２．２０１４．０１．００９

收稿日期：２０１３－０６－０５．

作者简介：袁博（１９８９－），男，山西太原人，武汉理工大学自动化学院硕士研究生．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２４７００３）．

低功率瓷盘电阻、滑线变阻器或电阻箱常作

为测试负载，这些负载分辨率低，阻值会因接触不良和发热发生变化，并且它们大都设备笨重，携带不便，调节费力，精度难以保证。负载电流不能连续调节，在加电的状态下从零调到满载，易接触不良，打火烧毁，难以用于程控化、数字化的自动化

生产线上，更不能测试电源的动态参数［１］

。针对大量场合需使用负载对产品进行测试，而现有负载不能实现平滑调节的问题，采用功率场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ），靠控制功率管导通量改变功率管耗散功率的电子负载已成为研究的热点。

文献［２］中提出了一种电子负载的拓扑，该拓扑工作时能将一部分电能储存在电池中，但是该结构响应速度不快，该结构远远不能满足一些高速测量的要求。文献［３］给出了电子负载的拓扑，并对电子负载进行了大致的分析，没有详细分析电子负载结构。文献［４－６］介绍了电子负载的控制与工作原理，加入了数字控制环节，在一定程度上提高了电子负载的精度，但是并未给出电子负载的详细模型，仅通过控制算法的改进提升电子负载的性能。文献［７］提出了能馈电子负载，但是对电子负载响应速度没有进行分析。文献［８］分析了电子负载的模型，该模型基于电子负载外部等效模型，设计了不同的控制环路，但是该模型未能详细描述电子负载内部结构，且响应

速度不快。

笔者通过加入驱动增强电路提高了电子负载响应速度，建立了电子负载的模型并绘制电子负载开环伯德图，利用补偿电路对电子负载进行补偿，并对该电路进行了改进，使其超调量减少，实现无静差响应，保证了电子负载模拟闭环控制的快速性，并通过实验验证了该补偿器的稳定性。

１　电子负载工作方式及模型

１．１　电子负载工作原理

如图１所示，电子负载的结构以ＭＯＳ管为主，被测电源的电能主要消耗在ＭＯＳ管上。当ＭＯＳ管源极和漏极两端存在正向电压时，ＭＯＳ管上有电流流过，这时ＭＯＳ管上会有功率消耗。由于栅源电压的大小决定流过ＭＯＳ管最大电流的大小，因此，在ＭＯＳ管上消耗的功率是可以控制的。电子负载在工作时通过采样电阻上的电压与给定电压和运算放大器共同构成负反馈，运算放

图１　电子负载原理图