3.2功率电路规划和采样电路规划
3.2.1功率电路
电子负载的功率耗散部分是一个N沟道的功率场效应管MOSFET.当一个电压施加在MOSFET的两头时，N沟道里边的正负电离子散布也会跟着改动，正离子的浓度会削减，电子的浓度会添加。当电压够强时，挨近栅极点的电子浓度会超越电洞。这个在P型半导体中，电子浓度（带负电荷）超越正离子（带正电荷）
浓度的区域，构成所谓的导电沟道。假如在其栅极（G）和源极（S）之间加上一个正向电压（称为门极电压），在正向电场效果下，称耗尽区变薄，沟道变窄，漏极电流变大。场效应管为电压型操控元件，开关频率高，具有正的温度系数，作业在搬运特性曲线区时，门极与漏源极之间的伏安特功能够看作是一个受栅极电压操控的可变电阻。
电子负载体系规划要求的电流作业规模是：0～16A（高档位），0～3A（低档位）；电压作业规模是：0～60V（高档位），0～5V（低档位）。电阻作业规模是：0.1-100Ω。规划时要依据体系的规划参数，留取必定裕量，并考虑试验过程中的不确定要素。
图3.4（a）、（b）所示分别为N沟道增强型MOS管的搬运特性和输出特性曲线，它有三个作业区域：可变电阻区、恒流区及夹断区，如图中所标明。
电子负载的主电路中功率耗散元器材为N-MOS，MOSFET管上需求加上散热片，选用空气冷却方法处理大电流经过MOS管导致的温升。主电路选用OPA运算放大器和MOSFET串连，运算放大器上加+V的供电电平，X2的输出端为功率管MOSFET供给一个门触发电压，R3是一个门电阻，它的效果是门限流和避免噪声导致的MOSFET的自激振荡，C1为操控环供给补偿。X3输出电压经X2将输出电压钳位在MOSFET敞开电平（大约在3.6V）以下，以避免其作业。当衔接测验电源而且超越3.6伏的钳位电压时，运算放大器输出的调理起伏比能够设定的调理规模小得多，这样呼应能够更快而且敞开可控。被测的输出电源的连线在上图顶用DC+和DC-标明出来。驱动电路如图3.5所示。
3.2.2电流和电压采样电路
A/D是检测和丈量负载电流和电压的重要器材，为了让负载精确作业在不同方法下，规划中对被测电源的输出电压和MOS管的电流进行实时采样。采样AD选用TMS320LF2812自带的具有12位精度的逐次迫临型A/D，采样精度可达5V/4096≈0.0025V.A/D的输进口为高阻态，输入阻抗极大，简单被搅扰，为提高抗噪声才能而且维护A/D不被高于3.3V的电压输入所损坏，添加了RC滤波器，能够将大部分纹波和高频噪声有用的滤除。依据TI的数据手册，2812的AD采样电路精度不是很高，一般只要2%.需求对AD采样进行软件校对，软件校对后的精度能够到达0.5%，这在第五章里将有具体的论说。此外，依据TI的运用手册，A/D的线性度在0.3V~2.7V时转化效果最好，因而规划AD采样电路时，尽量将所要采样的信号变换到AD采样线性度较好的区间。
依据规划的需求，采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，从功率电路收集实际作业电压和电流，反应到DSP的AD口，完成主动调理。
电流采样电路中，负载电流经过采样感应电阻R4，由具有差分放大器效果的R11、R12、R13、R14组成的运算放大器X4检测，差分放大器由这个电流发生一个电压，由X4的负相端检测，其间_HI_EN信号由DSP给出的场效应管敞开电压，凹凸档位挑选信号，低档位时_HI_EN是高电平，Y1导通R12和R14处于并联状况，R13和并联的R14、R12分压。高档位时_HI_EN是低电平，Y1处于截止无穷大电阻状况，R13和R14串联分压。这个信号X4的正相检测，与0～5V的参阅电平进行比较，相应成份额的的电流便是0～16A（高档位）、0～3A（低档位）。图3.6所示为电流采样电路原理图。
电压采样电路中，电压信号经过R19和R16进入X5的正相检测端，由具有差分放大器效果的R16、R17、R18、R19组成的运算放大器X5检测，差分放大器发生一个电压信号，由X4的负相端检测，其间_HI_EN信号由DSP给出的场效应管敞开电压，凹凸档位挑选信号，高档位时_HI_EN是高电平，Y2导通R16和R19处于串联状况，R16和R19串联分压。低档位时_HI_EN是低电平，Y2处于截止无穷大电阻状况，R19和R20并联，R16和并联的R19和R20组成串联电路，进行串联分压。这个信号X5的正相检测，与0～5V的参阅电平进行比较，相应成份额的的电流便是0～5V（低档位）、0～60V（高档位）。图3.7所示为电压采样电路原理图
3.3电源电路规划
电子负载电源规划包括两个方面的内容，供电电源电压和电源办理。
电源电压规划是依据电子负载体系需求来进行电压分配，电子负载体系中，DSP芯片作业电压是3.3V，内核电压1.8V，信号板上凹凸档位挑选电压信号、恒压恒流使能信号均为3.3V，输入电压规模在5～12V之间，输出线性差错在0.2%以内，能够在120度下的温度安稳的作业。C89，C91选用安稳经用的贴片钽电容，钽%&&&&&%运用温度规模宽，耐高温，绝缘电阻高，漏电流小，容量差错小，等效串联电阻小，高频功能好，和发热量巨大的负载板长期在一同也能够坚持杰出的功能。
DSP操控板选用用5V直流电源供电，负载板直接衔接市电220V电源，测验电源衔接市电。在调试时为了削减信号板的模仿电路对DSP操控板的数字电路形成不必要的噪声影响，首要DSP操控板上电，其次功率板上电，终究测验电源再上电。电源电路如图3.8所示，左边是给电子负载信号板供电的电压（+9V，+5V，-5V），右侧是给操控板供电电压（3.3V，1.8V）。
3.4信号板规划
（1）地线的规划
电子负载体系中有两种地线：模仿地和数字地。接地有两方面优点，增强体系的抗搅扰才能和保证测验人员的安全。模仿信号和数字信号终究都要回流到地，数字信号改变速度快，然后在数字地上的噪声就会很大，假如模仿信号是需求一个无噪声的地参阅，就不能把模仿地和数字地混在一同，数字地的噪声会影响到模仿信号。电子负载电路板上既有高速逻辑电路，又有线性模仿电路，归于数模混合电路，应使它们尽量分隔。大档位时的负载电流流过地线上的回路时，信号板上电阻或许会有几百毫伏的电压降而引起的丈量差错，所以选用加大引出端的接地面积之外，关于MOS管主电路与操控电路之间经过RC电路滤波去除噪声。
（2）元器材的布局
在元器材的布局方面，进行电路板合理分区，把相关的元器材尽量放得接近一些。如：晶振、时钟发生器、CPU的时钟，输入时都简单发生噪声，放置的时分放在一同。大功率器材MOSFET管远离密布的电路，放在了电路板边际。模仿电压输入、参阅电压端尽量远离数字电路信号线，布线时切忌90度折线形成的高频噪声发射。一切平行信号线之间留有必定的距离，以削减串扰。有相距较近的信号线时，在线与线之间走一条接地线，这样能够起到屏蔽的效果。
（3）搁置端口的设置
TMS320LF2812有56个数字量输入输出口，一部分为专用的IO口，大部分为通用口，能够经过装备相应的寄存器来设置IO口的方向，关于规划中剩下的搁置的IO端口都界说为输出口。
（4）信号板主回路仿真测验
为对主回路进行测验，在PSspic环境下搭建了电子负载主回路，如图3.9所示，并对负载电流进行阶跃呼应仿真测验，为了测验精确性，分别对3.3A和16A的负载电流进行方波盯梢，仿真测验成果为3.10图，能够看出主电路杰出的方波盯梢性比较让人满足。较让人满足。
