专利名称：带补偿电源的程控电子负载装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电子检测技术领域，涉及一种带补偿电源的电子负载装置，主要用于 太阳能单体电池和太阳能电池组件的I-V特性检测。
背景技术：
无论是晶体硅还是薄膜材料制造的太阳能电池，在研究和生产时均需要光电特性 等功能特性测试，以保证产品性能质量、控制生产条件和改进工艺方法，从而达到生产高效 率、低成本和长寿命产品的目的。而在太阳能光伏系统中，最重要的是太阳能电池，单体太 阳电池的输出功率极为有限，多以级联方式组成光伏阵列，这对各太阳电池的光电性能等 参数的一致性要求非常高。但受电池制造工艺的制约，要求大批量生产的太阳电池的光、 电参数完全一致并不现实，太阳电池的测试与分选是太阳电池、光伏组件生产过程中的一 项必要工序。如太阳电池I-V特性曲线是衡量太阳电池品质优劣的重要依据。在测量回路 中，电压表并接在太阳电池上，电流表和可变电阻以四线制方式串接在回路中，通过不断改 变电阻值，连续测量太阳电池两端的电压以及通过的电流，即可获得太阳电池的I-V特性 曲线。但滑线变阻器阻值的分辨力低，不易实现自动测量，因此一般采用若干MOS管构成电 子负载，但包括电子负载在内的测量回路存在电压降，欲使太阳电池两端电压等于零，以测 量此时的短路电流Isc，需在电子负载电路中增加补偿电源，构成一种带补偿电源的程控电 子负载装置。该装置无机械触点和运动部件，具有响应快速、灵敏度高、噪声低、寿命长、性 能可靠等优点，满足太阳电池检测系统的负载自动调整需求。

发明内容
本发明的目的就是提供一种带补偿电源的程控电子负载装置。本发明包括电源模块、微处理器模块、第一 D/A转换模块、电子负载调整模块、电 子负载输出模块、第二 D/A转换模块、补偿电源调整模块、补偿电源输出模块、A/D转换模块 和串口通讯模块。所述的电源模块由一片LM338提供+24V、一片LM333提供-24V、一片MC7815T提 供 +15V、一片 LM7915CT 提供-15V、另一片 LM338 提供 +5V、一片 MC7905T 提供-5V、一片 SPX1117M-3. 3 提供 +3. 3V 电源、一片 LT1461AIS8-2. 5 提供 +2. 5V 电源，由整流桥 RS607 提 供+38V电源，分别为装置的其它模块供电。微处理器模块包括PHILIP公司的LPC2214芯片、第一双向电压转换器 SN74LVC4245DW芯片、第二双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片、第三双向电压转换器 SN74LVC4245DW 芯片和一片 GAL 芯片 ATF16V8B15PI。其中 LPC2214 芯片的 2 脚、13 脚、14 脚、 16脚、31脚、39脚、51脚、57脚、69脚、77脚、94脚、104脚、112脚、119脚和123脚与电源模 块的+3. 3V输出端连接；第一、第二和第三双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的23脚、24 脚与电源模块的+3. 3V输出端连接，1脚与电源模块的+5V输出端连接；芯片ATF16V8B15PI 的20脚与电源模块的+5V输出端连接。分别获取工作电压。
第一 D/A转换模块包括第一 D/A转换芯片DAC8831I⑶和第一运算放大器 0P177FP。微处理器模块的SPI_M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC1_0信号端和 LDAC信号端的信号输出到第一 D/A转换模块，分别产生D/A转换所需的片选、时钟、输入数 据、输出使能信号，第一 D/A转换芯片DAC8831I⑶的输出由第一运算放大器0P177FP实现 电压跟随，并输出到电子负载调整模块。电源模块的+5V输出端与第一 DAC8831ICD芯片的 14脚连接，为其提供工作电压。电源模块的士5V输出端分别与第一 0P177FP芯片的7脚和 4脚连接，为其提供工作电压。电源模块的+2. 5V输出端与第一 DAC8831I⑶芯片的5脚、6 脚连接，为其提供转换基准电压。第一 D/A转换模块的输出在电子负载调整模块中经两个电阻分压后，与运算放大 器0PA445AP芯片的3脚连接，电子负载输出模块的反馈信号与运算放大器0PA445AP芯片 的2脚连接，运算放大器0PA445AP芯片的6脚与电子负载输出模块连接，输出调整电压。电 源模块的士24V输出端分别与0PA445AP芯片的7脚和4脚连接，为其提供工作电压。电子负载输出模块由第一 NPN晶体管2N2222A、第二 NPN晶体管2N2222A、第三NPN 晶体管2N2222A、第一 NPN晶体管2N3440、第一达林顿管TIP142、采样电阻RS400及运算放 大器0P27A组成。电子负载调整模块的输出经第一和第二 NPN晶体管2N2222A和第一 NPN 晶体管2N3440放大后，输入到第一达林顿管TIP142的1脚(基极)，控制流过该管的电流， 第一达林顿管TIP142的2脚(集电极)是电子负载的输出端，第一达林顿管TIP142的3脚 (发射极)与采样电阻连接，采样值经运算放大器0P27A放大后，反馈到电子负载调整模块。 第三NPN晶体管2N2222A用于过流保护，电源模块的士 15V输出端分别与0P27A芯片的7 脚和4脚连接，为其提供工作电压。第二 D/A转换模块包括第二 D/A转换芯片DAC8831I⑶和第二运算放大器 0P177FP。微处理器模块的SPI_M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC2_0信号端和 LDAC信号端的信号输出到第二 D/A转换模块，分别产生D/A转换所需的片选、时钟、输入数 据、输出使能信号，第二 D/A转换芯片DAC8831I⑶的输出由第二运算放大器0P177FP实现 电压跟随，并输出到补偿电源调整模块。电源模块的+5V输出端与第二 DAC8831I⑶芯片的 14脚连接，为其提供工作电压。电源模块的士5V输出端分别与第二 0P177FP芯片的7脚和 4脚连接，为其提供工作电压。补偿电源调整模块由第三运算放大器0P177FP构成，第二 D/A转换模块的输出与 第三运算放大器0P177FP的3脚连接，补偿电源输出模块的反馈信号与第三运算放大器 0P177FP的2脚连接，第三运算放大器0P177FP芯片的6脚与补偿电源输出模块连接，输出 调整电压。电源模块的士 15V输出端分别与与第三0P177FP芯片的7脚和4脚连接，为其 提供工作电压。补偿电源输出模块由第四NPN晶体管2N2222A、第五NPN晶体管2N2222A、第六NPN 晶体管2N2222A、第二 NPN晶体管2N3440、第三NPN晶体管2N!M40和第二达林顿管TIP142 组成。补偿电源调整模块的输出经第四和第五NPN晶体管2N2222A和第二 NPN晶体管 2N3440放大后，输入到第二达林顿管TIP142的1脚(基极)，控制流过该管两端的压降，第二 达林顿管TIP142的3脚(发射极)是补偿电源的输出端/反馈端，第二达林顿管TIP142的 2脚(集电极)与电源模块的+24V输出端连接。第六NPN晶体管2N2222A用于过流保护，第 三NPN晶体管2N3440由于吸纳负向电流。
A/D转换模块由A/D转换芯片ADS8505IBDB构成，补偿电源输出模块的输出端与 ADS8505IBDB芯片的1脚连接，ADS8505IBDB芯片的6 13脚、15 22脚分别与微处理器 模块的ADO AD15端连接，将A/D转换结果传送动微处理器模块。电源模块的+5V输出端 与ADS8505IBDB芯片的27脚、观脚连接，为其提供工作电压。串口通讯模块由1个串口芯片SP3232EEY，由电源模块的+3. 3V输出端与串口芯 片的16脚连接，为其提供工作电压。RS232芯片SP3232EEY的两个串口通道分别实现与PC 机、其它人机界面的连接。本发明的工作原理接通工作电源，电源模块为带补偿电源的电子负载装置的其 它模块供电，微处理器模块完成硬件初始化工作，通过串口通讯模块，接受上位机或其它人 机界面设置的电子负载调整命令和电源补偿命令。在进行负载调整时，设上位机给定了回 路电流值，则微处理器模块根据采样电阻值计算相应的电压设定值，经第一 D/A转换模块 输出模拟电压到电子负载调整模块，电子负载调整模块根据该设定值和电子负载输出模块 中采样电阻上的获得的反馈电压值，由电子负载调整模块调整电子负载输出模块的输出。 在进行电源补偿时，根据上位机设定的补偿值，微处理器模块经第二 D/A转换模块输出模 拟电压到补偿电源调整模块，补偿电源调整模块根据该设定值和补偿电源输出模块中的反 馈值，由补偿电源调整模块调整补偿电源输出模块的输出。补偿电源输出模块中的反馈值 同时由A/D转换模块转换后传送到微处理器模块。本发明利用达林顿管的响应速度快、稳定性好、功耗小、噪声低、寿命长的特点，实 现了一种无机械触点和运动部件、响应快速、灵敏度高、噪声低、寿命长、性能可靠的带补偿 电源的电子负载装置，满足太阳电池检测系统的负载自动调整需求。


图1为本发明原理结构示意图； 图2为微处理器模块示意图3为第一 D/A转换模块示意图； 图4为电子负载调整模块示意图； 图5为电子负载输出模块示意图； 图6为第二 D/A转换模块示意图； 图7为补偿电源调整模块示意图； 图8为补偿电源输出模块示意图； 图9为A/D转换模块示意图； 图10为串口通讯模块示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，带补偿电源的电子负载装置包括电源模块1、微处理器模块2、第一个 D/A转换模块3、电子负载调整模块4、电子负载输出模块5、第二个D/A转换模块6、补偿电 源调整模块7、补偿电源输出模块8、A/D转换模块9和串口通讯模块10。所述的电源模块1由一片LM338提供+24V、一片LM333提供-24V、一片MC7815T提供 +15V、一片 LM7915CT 提供-15V、另一片 LM338 提供 +5V、一片 MC7905T 提供-5V、一片 SPX1117M-3. 3 提供+3. 3V、一片 LT1461AIS8-2. 5 提供+2. 5V,由整流桥 RS607 提供+38V，分 别为装置的其它模块供电。微处理器模块与第一 D/A转换模块、电子负载调整模块、电子负载输出模块连接， 构成可程控调整的电子负载。微处理器模块与第二个D/A转换模块、补偿电源调整模块、补 偿电源输出模块、A/D转换模块连接，构成闭环、可程控调整的电子负载补偿电源。如图2所示，微处理器模块2包括PHILIP公司的LPC2214芯片、第一个双向电压 转换器SN74LVC4M5DW芯片、第二个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片、第三个双向电 压转换器SN74LVC4M5DW芯片和一片GAL芯片ATF16V8B15PI。其中LPC2214芯片的25脚 (P0. 28/AIN1/CAP0. 2/MATO.2),69 脚(P0. 7/SSELD/PWM2/EINT2),70 脚(PL 24/TRACECLK)、 60 脚(PL 25/EXTIN0)、59 脚(P0. 4/SCK0/CAP0. 1)和 68 脚(P0. 6/M0SI0/CAP0. 2)分别与第 一个双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的16脚、17脚、18脚、19脚、20脚和21脚(B6 Bi)连接，4脚(P0. 21/PWM5/RD3/CAP1. 3)与第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2 脚(DIR)连接，98 脚、105 脚、106 脚、108 脚、109 脚、114 脚、115 脚、116 脚(P2. 0/D0 P2. 7/ D7)分别与第二个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的21 14脚(Bi B8)连接，117 脚、118 脚、120 脚、124 脚、125 脚、127 脚、129 脚、130 脚(P2. 8/D8 P2. 15/D15)分别与第三 个双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的21 14脚(Bi B8)连接，90脚(P1. 1/0E)、74 脚(P3. 5/A5)、73 脚(P3. 6/A6)、72 脚(P3. 7/A7)、71 脚(P3. 8/A8)、35 脚(P3. 25/CS2/RD6)、 30脚(Ρ3· 26/CSl)、29脚(Ρ3· 27/WE)分别与电阻R151 R158的一端连接，电阻R151 R158的另一端分别与GAL芯片ATF16V8B15PI的2 9脚(IN)连接，LPC2214芯片的142脚 (XTALl)分别与晶振YlOl的XTALl脚、电阻R163的一端、电容C158的一端连接，电阻R163 的另一端分别与LPC2214芯片的141脚(XTAL2)、晶振YlOl的XTAL2脚、电容C159的一端 连接，电容C158的另一端与电容C159的另一端连接，并连接到地线(GND)，LPC2214芯片的 3 脚、9 脚、26 脚、38 脚、54 脚、67 脚、79 脚、93 脚、103 脚、107 脚、111 脚、128 脚、138 脚、139 脚(VSS)均连接到地线(GND)，2脚、14脚、31脚、39脚、51脚、57脚、77脚、94脚、104脚、 112脚和119脚(V3)与电源模块1的+3. 3V输出端连接，13脚(P2. 26/D26/B00T0)与电阻 R191的一端连接，16脚(P2. 27/D27/B00T1)与电阻R192的一端连接，电阻R191的另一端分 别与电阻R192的另一端、电源模块1的+3. 3V输出端连接，LPC2214芯片的123脚(P0. 20/ MAT1. 3/SSEL1/EINT3)与电阻R136的一端连接，电阻R136的另一端与电源模块1的+3. 3V 输出端连接。微处理器模块2的LPC2214芯片的42脚(P0. 0/TXD0/PWM1)、49脚(P0. 1/RXD0/ PWM3/EINT0)、75 脚(P0. 8/TXD1/PWM4)和 76 脚(P0. 9/RXD1/PWM6/EINT3)分别与串 口通讯模 块10中的串口芯片SP3232EEY的11脚(Dll)、12脚(ROl)连接、10脚(D12)和9脚(R02) 连接，分别产生 TXDO、RXDO, TXDl、RXDl 信号；第一个 SN74LVC4245DW 芯片的 23 脚(VCCB) 分别与M脚(VCCB)、电源模块1的+3. 3V输出端、电容C133的一端连接，电容C133的另一 端与地线(GND)连接，第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的1脚(VCCA)分别与电 源模块1的+5V输出端、电容C135的一端连接，电容C135的另一端与地线(GND)连接，第 一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的11 13脚(GND)、22脚(/0E)均连接到地线 (GND)，3脚(Al)与排阻railO的8脚连接，排阻PRllO的1脚连接SPI_M0SI_0信号端，第一 个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的4脚(A2)与排阻I3RllO的7脚连接，排阻I3RllO的2脚连接SPI_CLK_0信号端，第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的5脚(A3)与 排阻PRllO的6脚连接，排阻PRllO的3脚连接SPI_SC1_0信号端，第一个双向电压转换 器SN74LVC4245DW芯片的6脚(A4)与排阻PRllO的5脚连接，排阻PRllO的4脚连接SPI_ SC2_0信号端，第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的7脚(A5)与排阻I3Rlll的8 脚连接，排阻I3Rlll的1脚连接LDAC信号端，第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片 的8脚(A6)与排阻raill的7脚连接，排阻raill的2脚连接AD_BUSY1信号端，其中SPI_ M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC1_0信号端和LDAC信号端的信号输出到第一个 D/A转换模块3，SPI_M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC2_0信号端和LDAC信号端 的信号输出到第二个D/A转换模块6，AD_BUSY1信号端接受A/D转换模块9的AD_BUSY1信 号。第二个SN74LVC4245DW芯片的23脚(VCCB)分别与24脚(VCCB)、电源模块1的+3. 3V 输出端、电容C121的一端连接，电容C121的另一端与地线(GND)连接，第二个双向电压转 换器SN74LVC4M5DW芯片的1脚(VCCA)分别与电源模块1的+5V输出端、电容C123的一端 连接，电容C123的另一端与地线(GND)连接，第二个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片 的11 13脚(GND)均连接到地线(GND)，2脚(DIR)连接电源模块1的+5V输出端，22脚 分别与第三个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2脚(DIR)、芯片ATF16V8B15PI的12 脚、AD_DATA信号端连接，3 6脚(Al A4)分别与排阻I3RlOO的8 5脚连接，7 10脚 (A5 A8)分别与排阻冊102的8 5脚连接，排阻I3RlOO的1 4脚分别连接ADO AD3 数据信号端，排阻PR102的1 4脚分别连接AD4 AD7数据信号端。第三个SN74LVC4M5DW 芯片的23脚(VCCB)分别与M脚(VCCB)、电源模块1的+3. 3V输出端、电容C122的一端 连接，电容C122的另一端与地线(GND)连接，第三个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片 的1脚(VCCA)分别与电源模块1的+5V输出端、电容ClM的一端连接，电容ClM的另一 端与地线(GND)连接，第三个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的11 13脚(GND)均 连接到地线(GND)，2脚(DIR)连接电源模块1的+5V输出端，22脚(/0E)分别与第二个双 向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2脚(WR)、AD_DATA信号端连接，3 6脚(Al A4) 分别与排阻PRlOl的8 5脚连接，7 10脚(A5 A8)分别与排阻I3RKM的8 5脚连 接，排阻PRlOl的1 4脚分别连接AD8 ADll数据信号端，排阻冊104的1 4脚分别 连接AD12 AD15数据信号端，接收A/D转换模块9的数据信号(AD8 AD15)。GAL芯片 ATF16V8B15PI的10脚(GND)连接到地线(GND)，20脚(VCC)分别与电源模块1的+5V输出 端、电容C127的一端连接，电容C127的另一端与地线(GND)连接，GAL芯片ATF16V8B15PI 的12脚(10)与排阻PR106的5脚连接，排阻PR106的4脚连接AD_DATA信号端，GAL芯片 ATF16V8B15PI的13脚(IO)与排阻PR106的6脚连接，排阻PR106的3脚连接AD_CS1信号 端，GAL芯片ATF16V8B15PI的14脚(IO)与排阻PR106的7脚连接，排阻冊106的2脚连 接AD_RC1信号端，其中AD_DATA信号端与第二、3个SN74LVC4M5DW芯片的22脚连接，AD_ CSl信号端、AD_RC1信号端的信号输出到A/D转换模块9。 如图3所示，第一个D/A转换模块3包括第一个D/A转换芯片DAC8831I⑶和第一 个运算放大器0P177FP。第一个D/A转换芯片DAC8831ICD的7脚(/CS)、8脚(SCLK)、10脚 (DIN)和11脚(/LDAC)分别与微处理器模块2中第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯 片的5脚产生的SPI_SC1_0信号、4脚产生的SPI_SCK_0信号、3脚产生的SPI_M0SI_0信号 和7脚产生的LDAC信号连接，产生D/A转换所需的片选、时钟、输入数据信号和输出使能信号。第一个D/A转换芯片DAC8831ICD的3脚(AGNDF)、4脚(AGNDS)和12脚(DGND)均与 地线(GND)连接，14脚(VDD)分别与电源模块1的+5V输出端、电容C214的一端连接，电容 C214的另一端与地线(GND)连接，5脚(REFF)分别与6脚(REFS)、电容C213的一端、电容 C212的一端和电源模块1的+2. 5V输出端连接，获取转换基准电压，电容C213的另一端与 电容C212的另一端连接，并连接到地线(GND)，2脚(OUT)、13脚(INV)和1脚(RBF)分别与 第一个运算放大器0P177FP的3脚、2脚和6脚连接，实现电压跟随，第一个0P177FP芯片的 1脚经电阻与电阻R205的一端连接，电阻R205的另一端与可调电阻WR201的1脚连接，可 调电阻WR201的3脚分别与第一个运算放大器0P177FP的7脚、电源模块1的+5V输出端 和电容C215的一端连接，电容C215的另一端与地线(GND)连接，可调电阻WR201的2脚与 电阻R206的一端连接，电阻R206的另一端与第一个运算放大器0P177FP的8脚连接，第一 个运算放大器0P177FP的4脚分别与电源模块1的-5V输出端、电容C217的一端连接，电 容C217的另一端与地线(GND)连接，第一个0P177FP芯片的6脚与电阻R207的一端连接， 电阻R207的另一端与电容C216的一端、第一个D/A转换模块3的输出端VCI连接，并输出 到电子负载调整模块4，电容C216的另一端与地线(GND)连接。如图4所示，电子负载调整模块4由运算放大器0PA445AP芯片构成。第一个D/A 转换模块3的输出VCI信号与电阻R401的一端连接，电阻R401的另一端与可调电阻XR400 的1脚连接，可调电阻XR400的2脚与电阻R404的一端连接，电阻R404的另一端与地线 (GND)连接，可调电阻XR400的3脚与电阻R402的一端连接，电阻R402的另一端与运算放 大器0PA445AP芯片的3脚连接，运算放大器0PA445AP芯片的2脚分别与电阻R403的一 端、电容C403的一端、电容C400的一端、电容C401的一端连接，电容C401的另一端与电阻 R400的一端连接，电阻R400的另一端分别与电容C400的另一端、运算放大器0PA445AP芯 片的6脚连接，电阻R403的另一端与电容C403的另一端连接，并与电子负载输出模块5的 反馈信号CVI_BACK端连接，运算放大器0PA445AP芯片的7脚分别与电源模块1的+24V输 出端和电容C402的一端连接，电容C402的另一端与地线(GND)连接，运算放大器0PA445AP 芯片的4脚与电源模块1的-24V输出端和电容C404的一端连接，电容C404的另一端与地 线(GND)连接，运算放大器0PA445AP芯片的6脚输出电压调整信号L0AD_V_Comp，并连接到 电子负载输出模块5的L0AD_V_Comp端。如图5所示，电子负载输出模块5由第一个NPN晶体管2N2222A、第二个NPN晶体管 2N2222A、第三个NPN晶体管2N2222A、第一个NPN晶体管2N!M40、第一个达林顿管TIP142、 采样电阻RS400及运算放大器0P27A组成。第一个NPN晶体管2N2222A的2脚与电子负载 调整模块5的输出端L0AD_V_Comp连接，3脚分别与电阻R411、电阻R414和电容C407的一 端连接，电阻R414的另一端与电容C407的另一端连接，并连接到地线(GND)，第一个NPN晶 体管2N2222A的1脚与电阻R406的一端连接，电阻R406的另一端与电源模块1的+38V输 出端连接，电阻R411的另一端与第二个NPN晶体管2N2222A的2脚连接，第二个NPN晶体管 2N2222A的3脚与电阻R412的一端连接，1脚与电阻R407的一端连接，电阻R407的另一端 与电源模块1的+38V输出端连接，电阻R412的另一端分别与第一个NPN晶体管2N3440的 2脚、第三个NPN晶体管2N2222A的1脚和电阻R413的一端连接，电阻R413的另一端分别 与第一个NPN晶体管2N3440的3脚和第一个达林顿管TIP142的1脚连接，第一个NPN晶体 管2N3440的1脚与电源模块1的+38V输出端连接，第三个NPN晶体管2N2222A的3脚与地线(GND)连接，2脚与可调电阻WR400的1脚连接，第一个达林顿管TIP142的2脚分别与 电阻R405和电容C406的一端连接，构成电子负载的输出端Load_IN，电阻R405另一端与电 容C405的一端连接，电容C405的另一端与电容C406的另一端连接，并连接到地线(GND)， 第一个达林顿管TIP142的3脚与电阻R408的一端连接，电阻R408的另一端分别与采样电 阻RS400的1脚、可调电阻WR400的2脚和3脚连接，采样电阻RS400的2脚与地线(GND) 连接，3脚与电阻R417的一端连接，4脚与电阻R420的一端连接，电阻R417的另一端分别与 电阻R415的一端、运算放大器0P27A的2脚连接，电阻R420的另一端分别与电阻R421的 一端、运算放大器0P27A的3脚连接，电阻R421的另一端与地线(GND)连接，电阻R415的另 一端与运算放大器0P27A的6脚连接，运算放大器0P27A的7脚分别与电容C408的一端和 电源模块1的+15V输出端连接，电容C408的另一端与地线(GND)连接；运算放大器0P27A 的4脚分别与电容C409的一端和电源模块1的-15V输出端连接，电容C409的另一端与地 线(GND)连接；运算放大器0P27A的6脚输出反馈信号CVI_BACK到电子负载调整模块4。如图6所示，第二个D/A转换模块3包括第二个D/A转换芯片DAC8831I⑶和第二 个运算放大器0P177FP。第二个D/A转换芯片DAC8831ICD的7脚(/CS)、8脚(SCLK)、10脚 (DIN)和11脚(/LDAC)分别与微处理器模块2中第一个双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯 片的6脚产生的SPI_SC2_0信号、4脚产生的SPI_SCK_0信号、3脚产生的SPI_M0SI_0信号 和7脚产生的LDAC信号连接，产生D/A转换所需的片选、时钟、输入数据信号和输出使能信 号。第二个D/A转换芯片DAC8831ICD的3脚(AGNDF)、4脚(AGNDS)和12脚(DGND)均与 地线(GND)连接，14脚(VDD)分别与电源模块1的+5V输出端、电容C203的一端连接，电容 C203的另一端与地线(GND)连接，5脚(REFF)分别与6脚(REFS)、电容C202的一端、电容 C201的一端和电源模块1的+2. 5V输出端连接，获取转换基准电压，电容C202的另一端与 电容C201的另一端连接，并连接到地线(GND)，2脚(OUT)、13脚(INV)和1脚(RBF)分别与 第二个运算放大器0P177FP的3脚、2脚和6脚连接，实现电压跟随，第二个0P177FP芯片的 1脚经电阻与电阻R200的一端连接，电阻R200的另一端与可调电阻WR200的1脚连接，可 调电阻WR200的3脚分别与第二个运算放大器0P177FP的7脚、电源模块1的+5V输出端 和电容C204的一端连接，电容C204的另一端与地线(GND)连接，可调电阻WR200的2脚与 电阻R201的一端连接，电阻R201的另一端与第二个运算放大器0P177FP的8脚连接，第二 个运算放大器0P177FP的4脚分别与电源模块1的-5V输出端、电容C206的一端连接，电 容C206的另一端与地线(GND)连接，第二个0P177FP芯片的6脚与电阻R202的一端连接， 电阻R202的另一端与电容C205的一端、第二个D/A转换模块3的输出端VCV连接，并输出 到补偿电源调整模块7，电容C205的另一端与地线(GND)连接。如图7所示，补偿电源调整模块7由第三个运算放大器0P177FP构成。第三个运算 放大器0P177FP的3脚与电阻R301的一端连接，电阻R301的另一端与第二个D/A转换模 块6的输出端VCV连接；第三个运算放大器0P177FP的2脚分别与电阻R302、电容C301和 电容C300的一端连接，电容C300的另一端与第三个运算放大器0P177FP的6脚连接，电容 C301的另一端与电阻R300的一端连接，电阻R300的另一端与第三个运算放大器0P177FP 的6脚连接；第三个运算放大器0P177FP的7脚分别与电容C302的一端和电源模块1的 +15V输出端连接，电容C302的另一端与地线(GND)连接；第三个运算放大器0P177FP的4 脚分别与电容C303的一端和电源模块1的-15V输出端连接，电容C303的另一端与地线(GND)连接；电阻R302的另一端分别与可调电阻)(R300的调整端、可调电阻)(R300的另一 端、电阻R304的一端和电容C304的一端连接，可调电阻)(R300的第三端与电阻R303的一 端连接，电阻R303的另一端与地线(GND)连接，电阻R304的另一端和电容C304的另一端连 接，构成补偿电源调整模块7的反馈端OutputHI，并与补偿电源输出模块8的输出端连接； 第三个运算放大器0P177FP的6脚输出调整信号V_Comp到补偿电源输出模块8。如图8所示，补偿电源输出模块8由第四个NPN晶体管2N2222A、第五个NPN晶体管 2N2222A、第六个NPN晶体管2N2222A、第二个NPN晶体管2N!M40、第三个NPN晶体管2Ν!3440 和第二个达林顿管ΤΙΡ142组成。第四个NPN晶体管2Ν2222Α的2脚与补偿电源调整模块7 的输出端V_Comp连接，3脚分别与电阻R313、电阻R310和电容C315的一端连接，电阻R313 的另一端与电容C315的另一端连接，并连接到地线(GND)，第四个NPN晶体管2N2222A的1 脚与电阻R305的一端连接，电阻R305的另一端与电源模块1的+38V输出端连接，电阻R310 的另一端与第五个NPN晶体管2N2222A的2脚连接，第五个NPN晶体管2N2222A的3脚与 电阻R311的一端连接，1脚与电阻R306的一端连接，电阻R306的另一端与电源模块1的 +38V输出端连接，电阻R311的另一端分别与第二个NPN晶体管2N3440的2脚、第六个NPN 晶体管2N2222A的1脚和电阻R312的一端连接，电阻R312的另一端分别与第二个NPN晶 体管2N3440的3脚和第二个达林顿管TIP142的1脚连接，第二个NPN晶体管2N3440的1 脚与电源模块1的+38V输出端连接，第二个达林顿管TIP142的2脚与电源模块1的+38V 输出端连接，3脚与电阻R307的一端连接，电阻R307的另一端分别与电阻R314的一端、可 调电阻WR300的2脚和3脚连接，可调电阻WR300的1脚与第六个NPN晶体管2N2222A的2 脚连接，第六个NPN晶体管2N2222A的3脚分别与电阻R314的另一端、电容C306的一端、 电容C307的一端、第三个NPN晶体管2N3440的1脚连接，并连接到偿电源输出模块8的 输出端/反馈端0UTPUTHI，电容C306的另一端与电容C307的另一端连接，并连接到地线 (GND)，第三个NPN晶体管2N;M40的2脚与地线(GND)连接，3脚与可调电阻WR301的2脚 和3脚连接，可调电阻WR301的1脚与电阻R315的一端连接，电阻R315的另一端与电源模 块1的-15V输出端连接。如图9所示，A/D转换模块9由A/D转换芯片ADS8505IBDB构成。ADS8505IBDB 芯片的1脚(Vin)分别与电阻RlOl的一端、电阻R103的一端和电容C106的一端连接，电 阻RlOl的另一端与补偿电源输出模块8的输出端/反馈端OUTPUTHI连接，电容C106的另 一端与地线(GND)连接，电阻R103的另一端分别与ADS8505IBDB芯片的4脚(CAP)和电容 C108的一端连接，电容C108的另一端与地线(GND)连接，ADS8505IBDB芯片的3脚(REF) 和电容CllO的一端连接，电容CllO的另一端与地线(GND)连接，ADS8505IBDB芯片的2脚 (AGND)、5 脚(AGND)禾Π 14 脚(DGND)均与地线(GND)连接，ADS8505IBDB 芯片的 6 13 脚、 15 22脚(D15 DO)分别与微处理器模块2的ADO AD15端连接，ADS8505IBDB芯片的 23脚(BYTE)均与地线(GND)连接，24脚(R//C)、25脚(/BUSY)和26脚(/CS)分别与微处 理器模块2的AD_RC1端、AD_CS1端和AD_BUSY1端连接，ADS8505IBDB芯片的27脚(Vana) 分别与电容C102的一端、电容C103的一端和电源模块1的+5V输出端连接，电容C102的 另一端与电容C103的另一端连接，并连接到地线(GND)，28脚(Vdig)分别与电容ClOl的一 端、电源模块1的+5V输出端连接，电容ClOl的另一端与地线(GND)连接。如图10所示，串口通讯模块10由串口芯片SP3232EEY构成。微处理器模块2的 LPC2214 芯片的 42 脚(P0. 0/TXD0/PWM1 )、49 脚(P0. 1/RXD0/PWM3/EINT0)、75 脚(P0. 8/ TXD1/PWM4)和 76 脚(P0. 9/RXD1/PWM6/EINT3 )分别与串 口芯片 SP3232EEY 的 11 脚(D11 )、12 脚(ROl)连接、10脚(D12)和9脚(R02)连接，串口芯片SP3232EEY的1脚与电容C141的一 端连接，电容C141的另一端与串口芯片SP3232EEY的3脚连接，串口芯片SP3232EEY的4脚 与电容C142的一端连接，电容C142的另一端与串口芯片SP3232EEY的5脚连接，串口芯片 SP3232EEY的2脚与电容C144的一端连接，电容C144的另一端分别与串口芯片SP3232EEY 的16脚、电容C143的一端和电源模块1的+3. 3V输出端连接，电容C143的另一端与地线 (GND)连接，串口芯片SP3232EEY的6脚与电容C145的一端连接，电容C145的另一端分别 与串口芯片SP3232EEY的15脚和地线(GND)连接。串口芯片SP3232EEY的7脚(D02)、8脚 (RI2)分别输出信号C0MP_T和C0MP_R到PC机的串口，实现与PC机的互连通讯，串口芯片 SP3232EEY的14脚(D01 )、13脚(RIl)分别输出信号HMI_T和HMI_R到人机界面的串口，实 现和其它人机界面互连通讯。本发明工作过程如下
接通工作电源后，电源模块1为带补偿电源的电子负载装置的其它模块供电，微处理 器模块2完成硬件初始化工作，通过串口通讯模块10，接受上位机或其它人机界面设置的 电子负载调整命令和电源补偿命令。在进行负载调整时，设上位机给定了回路电流值，则微处理器模块2根据采样 电阻值计算相应的电压设定值，通过LPC2214芯片70脚、59脚和68脚经双向电压转换 器SN74LVC4M5DW芯片，分别输出到第一个D/A转换模块3中的第一个D/A转换芯片 DAC8831ICD的7脚(/CS)、8脚(SCLK)和10脚(DIN)，产生D/A转换所需的片选、时钟和输 入数据信号，通过LPC2214芯片的69脚输出到第一个D/A转换芯片DAC8831I⑶的11脚 (LDAC)，产生输出使能信号。第一个D/A转换芯片DAC8831I⑶收到微处理器模块的转换命 令且待数据转换完成后，从第一个D/A转换芯片DAC8831I⑶的2脚(OUT)输出到第一个运 算放大器0P177FP的3脚，实现电压跟随，第一个运算放大器0P177FP的6脚输出到电子负 载调整模块4。电子负载调整模块4根据该设定值和电子负载输出模块5中采样电阻上的 获得的反馈电压值，由电子负载调整模块4调整电子负载输出模块5的输出，直到反馈值与 设定值相等，结束调整过程。在进行电源补偿时，根据上位机设定的补偿值，微处理器模块2通过LPC2214芯片 60脚、59脚和68脚经双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片，分别输出到第二个D/A转换模 块6中的第二个D/A转换芯片DAC8831ICD的7脚(/CS)、8脚(SCLK)和10脚(DIN)，产生 D/A转换所需的片选、时钟和输入数据信号，通过LPC2214芯片的69脚输出到第一个D/A转 换芯片DAC8831I⑶的11脚(LDAC)，产生输出使能信号。第二个D/A转换芯片DAC8831I⑶ 收到微处理器模块2的转换命令且待数据转换完成后，从第二个D/A转换芯片DAC8831ICD 的2脚(OUT)输出到第二个运算放大器0P177FP的3脚，实现电压跟随，第二个运算放大器 0P177FP的6脚输出到补偿电源调整模块7。补偿电源调整模块7根据该设定值和补偿电 源输出模块8中的反馈值，由补偿电源调整模块7调整补偿电源输出模块8的输出，直到反 馈值与设定值相等，结束补偿电源调整过程。补偿电源输出模块8中的反馈值同时由A/D转换模块9转换后传送到微处理器模 块2。微处理器模块2通过LPC2214芯片的74 71脚(P3. 5/A5 P3. 8/A8)、35脚(P3. 25/CS2)、30 脚(P3. 26/CS1 )、29 脚(P3. 27/WE)和 90 脚(P1. 1/0E)输入编码信号到一片 GAL 芯片 ATF16V8B15PI的2 9脚(输入脚)，经GAL芯片ATF16V8B15PI的7脚、6脚(输出脚)输出到 A/D转换模块9的A/D转换芯片ADS8505IBDB的M脚(/R/C)和25脚(/CS)，形成A/D转换 所需的读/转换控制信号和片选信号。微处理器模块2再查询其25脚(PL 17/TRACEPKTI), 当该引脚为低电平时，A/D转换完成，微处理器模块2中LPC2214芯片通过98、105、106、 108、109、114、115、116、117、118、120、124、125、127、129、130 脚(P2. 15/D15 P2. 0/D0)，读 取A/D转换芯片ADS8505IBDB的6 13脚、15 22脚(D15 DO)上的A/D转换结果，可 做补偿电源输出的闭环控制。 另外，串口通讯模块10具有两个串口通道，一个实现和PC机互连，另一个实现和 人机界面互连，因此不论电子负载的调整还是补偿电源的调整，既可通过PC机在线设置或 修改，也可以通过人机界面实现手动设置或修改。
权利要求
1.带补偿电源的程控电子负载装置，包括电源模块、微处理器、第一 D/A转换模块、电 子负载调整模块、电子负载输出模块、第二 D/A转换模块、补偿电源调整模块、补偿电源输 出模块、A/D转换模块和串口通讯模块，其特征在于所述的电源模块由一片LM338提供+24V、一片LM333提供-24V、一片MC7815T提 供 +15V、一片 LM7915CT 提供-15V、另一片 LM338 提供 +5V、一片 MC7905T 提供-5V、一片 SPX1117M-3. 3 提供 +3. 3V、一片 LT1461AIS8-2. 5 提供 +2. 5V,由整流桥 RS607 提供 +38V 电 源，电源模块分别其它模块供电；所述的微处理器模块包括PHILIP公司的LPC2214芯片、第一双向电压转换器 SN74LVC4245DW芯片、第二双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片、第三双向电压转换器 SN74LVC4245DW 芯片和一片 GAL 芯片 ATF16V8B15PI ；其中 LPC2214 芯片的 25 脚、69 脚、70 脚、60脚、59脚和68脚分别与第一双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的16脚、17脚、 18脚、19脚、20脚和21脚连接，4脚与第一双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2脚连 接，98脚、105脚、106脚、108脚、109脚、114脚、115脚、116脚分别与第二双向电压转换器 SN74LVC4245DW 芯片的 21 14 脚连接，117 脚、118 脚、120 脚、124 脚、125 脚、127 脚、129 脚、130脚分别与第三双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的21 14脚连接，90脚、74脚、 73脚、72脚、71脚、35脚、30脚、29脚分别与电阻R151 R158的一端连接，电阻R151 R158的另一端分别与GAL芯片ATF16V8B15PI的2 9脚连接，LPC2214芯片的142脚分 别与晶振YlOl的XTALl脚、电阻R163的一端、电容C158的一端连接，电阻R163的另一端 分别与LPC2214芯片的141脚、晶振YlOl的XTAL2脚、电容C159的一端连接，电容C158的 另一端与电容C159的另一端连接，并连接到地线，LPC2214芯片的3脚、9脚J6脚、38脚、 54脚、67脚、79脚、93脚、103脚、107脚、111脚、128脚、138脚、139脚均连接到地，2脚、 14脚、31脚、39脚、51脚、57脚、77脚、94脚、104脚、112脚和119脚与电源模块的+3. 3V 输出端连接，13脚与电阻R191的一端连接，16脚与电阻R192的一端连接，电阻R191的另 一端分别与电阻R192的另一端、电源模块的+3. 3V输出端连接，LPC2214芯片的123脚与 电阻R136的一端连接，电阻R136的另一端与电源模块的+3. 3V输出端连接；微处理器模 块2的LPC2214芯片的42脚、49脚、75脚和76脚分别与串口通讯模块10中的串口芯片 SP3232EEY的11脚、12脚连接、10脚和9脚连接，分别产生TXD0.RXD0.TXDURXD1信号；第 一 SN74LVC4245DW芯片的23脚分别与M脚、电源模块的+3. 3V输出端、电容C133的一端 连接，电容C133的另一端与地线连接，第一双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的1脚分 别与电源模块的+5V输出端、电容C135的一端连接，电容C135的另一端与地连接，第一双 向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的11 13脚、22脚均连接到地，3脚与排阻I3RllO的8 脚连接，排阻I3RllO的1脚连接SPI_M0SI_0信号端，第一双向电压转换器SN74LVC4M5DW 芯片的4脚与排阻raiio的7脚连接，排阻raiio的2脚连接SPI_CLK_O信号端，第一双向 电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的5脚与排阻I3RllO的6脚连接，排阻I3RllO的3脚连接 SPI_SC1_0信号端，第一双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的6脚与排阻I3RllO的5脚 连接，排阻I3RllO的4脚连接SPI_SC2_0信号端，第一双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片 的7脚与排阻raiii的8脚连接，排阻raiii的ι脚连接LDAC信号端，第一双向电压转换 器SN74LVC4M5DW芯片的8脚与排阻I3Rlll的7脚连接，排阻I3Rlll的2脚连接AD_BUSY1 信号端，其中SPI_M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC1_0信号端和LDAC信号端的信号输出到第一 D/A转换模块3，SPI_M0SI_0信号端、SPI_CLK_0信号端、SPI_SC2_0信号端 和LDAC信号端的信号输出到第二 D/A转换模块6，AD_BUSY1信号端接受A/D转换模块9的 AD_BUSY1信号；第二 SN74LVC4M5DW芯片的23分别与M脚、电源模块的+3. 3V输出端、电 容C121的一端连接，电容C121的另一端与地线连接，第二双向电压转换器SN74LVC4M5DW 芯片的1脚分别与电源模块的+5V输出端、电容C123的一端连接，电容C123的另一端与地 线连接，第二双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的11 13脚均连接到地线，2脚连接电 源模块的+5V输出端，22脚分别与第三双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2脚、芯片 ATF16V8B15PI的12脚、AD_DATA信号端连接，3 6脚分别与排阻PR100的8 5脚连接， 7 10脚分别与排阻冊102的8 5脚连接，排阻I3RlOO的1 4脚分别连接ADO AD3 数据信号端，排阻PR102的1 4脚分别连接AD4 AD7数据信号端；第三SN74LVC4M5DW 芯片的23脚分别与M脚、电源模块的+3. 3V输出端、电容C122的一端连接，电容C122的 另一端与地线连接，第三双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的1脚分别与电源模块的 +5V输出端、电容ClM的一端连接，电容ClM的另一端与地线连接，第三双向电压转换器 SN74LVC4245DW芯片的11 13脚均连接到地线，2脚连接电源模块的+5V输出端，22脚分 别与第二双向电压转换器SN74LVC4M5DW芯片的2脚、AD_DATA信号端连接，3 6脚分别 与排阻I3RlOl的8 5脚连接，7 10脚分别与排阻I3RKM的8 5脚连接，排阻I3RlOl的 1 4脚分别连接AD8 ADll数据信号端，排阻冊104的1 4脚分别连接AD12 AD15 数据信号端，接收A/D转换模块9的数据信号；GAL芯片ATF16V8B15PI的10脚连接到地线， 20脚分别与电源模块的+5V输出端、电容C127的一端连接，电容C127的另一端与地线连 接，GAL芯片ATF16V8B15PI的12脚与排阻PR106的5脚连接，排阻PR106的4脚连接AD_ DATA信号端，GAL芯片ATF16V8B15PI的13脚与排阻冊106的6脚连接，排阻冊106的3脚 连接AD_CS1信号端，GAL芯片ATF16V8B15PI的14脚与排阻冊106的7脚连接，排阻冊106 的2脚连接AD_RC1信号端，其中AD_DATA信号端与第二、三SN74LVC4M5DW芯片的22脚连 接，AD_CS1信号端、AD_RC1信号端的信号输出到A/D转换模块；所述的第一 D/A转换模块包括第一 D/A转换芯片DAC8831I⑶和第一运算放大器 0P177FP ；第一 D/A转换芯片DAC8831I⑶的7脚、8脚、10脚和11脚分别与微处理器模块2 中第一双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的5脚产生的SPI_SC1_0信号、4脚产生的SPI_ SCK_0信号、3脚产生的SPI_M0SI_0信号和7脚产生的LDAC信号连接，产生D/A转换所需 的片选、时钟、输入数据信号和输出使能信号；第一D/A转换芯片DAC8831I⑶的3脚、4脚和 12脚均与地线连接，14脚分别与电源模块的+5V输出端、电容C214的一端连接，电容C214 的另一端与地线连接，5脚分别与6脚、电容C213的一端、电容C212的一端和电源模块的 +2. 5V输出端连接，获取转换基准电压，电容C213的另一端与电容C212的另一端连接，并连 接到地线，2脚、13脚和1脚分别与第一运算放大器0P177FP的3脚、2脚和6脚连接，实现 电压跟随，第一 0P177FP芯片的1脚经电阻与电阻R205的一端连接，电阻R205的另一端与 可调电阻WR201的1脚连接，可调电阻WR201的3脚分别与第一运算放大器0P177FP的7 脚、电源模块的+5V输出端和电容C215的一端连接，电容C215的另一端与地线连接，可调 电阻WR201的2脚与电阻R206的一端连接，电阻R206的另一端与第一运算放大器0P177FP 的8脚连接，第一运算放大器OP177FP的4脚分别与电源模块的-5V输出端、电容C217的 一端连接，电容C217的另一端与地线连接，第一 OP177FP芯片的6脚与电阻R207的一端连接，电阻R207的另一端与电容C216的一端、第一 D/A转换模块的输出端VCI连接，并输出 到电子负载调整模块，电容C216的另一端与地线连接；所述的电子负载调整模块由运算放大器0PA445AP芯片构成；第一D/A转换模块的输出 VCI信号与电阻R401的一端连接，电阻R401的另一端与可调电阻XR400的1脚连接，可调电 阻XR400的2脚与电阻R404的一端连接，电阻R404的另一端与地线连接，可调电阻XR400 的3脚与电阻R402的一端连接，电阻R402的另一端与运算放大器0PA445AP芯片的3脚连 接，运算放大器0PA445AP芯片的2脚分别与电阻R403的一端、电容C403的一端、电容C400 的一端、电容C401的一端连接，电容C401的另一端与电阻R400的一端连接，电阻R400的 另一端分别与电容C400的另一端、运算放大器0PA445AP芯片的6脚连接，电阻R403的另 一端与电容C403的另一端连接，并与电子负载输出模块的反馈信号CVI_BACK端连接，运算 放大器0PA445AP芯片的7脚分别与电源模块的+24V输出端和电容C402的一端连接，电容 C402的另一端与地线连接，运算放大器0PA445AP芯片的4脚与电源模块的-24V输出端和 电容C404的一端连接，电容C404的另一端与地线连接，运算放大器0PA445AP芯片的6脚 输出电压调整信号L0AD_V_Comp，并连接到电子负载输出模块的L0AD_V_Comp端；所述的电子负载输出模块由第一 NPN晶体管2N2222A、第二 NPN晶体管2N2222A、第三 NPN晶体管2N2222A、第一 NPN晶体管2N3440、第一达林顿管TIP142、采样电阻RS400及运 算放大器0P27A组成；第一 NPN晶体管2N2222A的2脚与电子负载调整模块的输出端L0AD_ V_Comp连接，3脚分别与电阻R411、电阻R414和电容C407的一端连接，电阻R414的另一 端与电容C407的另一端连接，并连接到地线，第一 NPN晶体管2N2222A的1脚与电阻R406 的一端连接，电阻R406的另一端与电源模块的+38V输出端连接，电阻R411的另一端与第 二 NPN晶体管2N2222A的2脚连接，第二 NPN晶体管2N2222A的3脚与电阻R412的一端连 接，1脚与电阻R407的一端连接，电阻R407的另一端与电源模块的+38V输出端连接，电阻 R412的另一端分别与第一 NPN晶体管2N3440的2脚、第三NPN晶体管2N2222A的1脚和电 阻R413的一端连接，电阻R413的另一端分别与第一 NPN晶体管2N3440的3脚和第一达林 顿管TIP142的1脚连接，第一 NPN晶体管2N3440的1脚与电源模块的+38V输出端连接，第 三NPN晶体管2N2222A的3脚与地线连接，2脚与可调电阻WR400的1脚连接，第一达林顿 管TIP142的2脚分别与电阻R405和电容C406的一端连接，构成电子负载的输出端Load_ IN,电阻R405另一端与电容C405的一端连接，电容C405的另一端与电容C406的另一端连 接，并连接到地线，第一达林顿管TIP142的3脚与电阻R408的一端连接，电阻R408的另一 端分别与采样电阻RS400的1脚、可调电阻WR400的2脚和3脚连接，采样电阻RS400的2 脚与地线连接，3脚与电阻R417的一端连接，4脚与电阻R420的一端连接，电阻R417的另 一端分别与电阻R415的一端、运算放大器0P27A的2脚连接，电阻R420的另一端分别与电 阻R421的一端、运算放大器0P27A的3脚连接，电阻R421的另一端与地线连接，电阻R415 的另一端与运算放大器0P27A的6脚连接，运算放大器0P27A的7脚分别与电容C408的一 端和电源模块的+15V输出端连接，电容C408的另一端与地线连接；运算放大器0P27A的 4脚分别与电容C409的一端和电源模块的-15V输出端连接，电容C409的另一端与地线连 接；运算放大器0P27A的6脚输出反馈信号CVI_BACK到电子负载调整模块；所述的第二 D/A转换模块包括第二 D/A转换芯片DAC8831I⑶和第二运算放大器 0P177FP ；第二 D/A转换芯片DAC8831I⑶的7脚、8脚、10脚和11脚分别与微处理器模块中第一双向电压转换器SN74LVC4245DW芯片的6脚产生的SPI_SC2_0信号、4脚产生的SPI_ SCK_0信号、3脚产生的SPI_M0SI_0信号和7脚产生的LDAC信号连接，产生D/A转换所需 的片选、时钟、输入数据信号和输出使能信号；第二D/A转换芯片DAC8831I⑶的3脚、4脚和 12脚均与地线连接，14脚分别与电源模块的+5V输出端、电容C203的一端连接，电容C203 的另一端与地线连接，5脚分别与6脚、电容C202的一端、电容C201的一端和电源模块的 +2. 5V输出端连接，获取转换基准电压，电容C202的另一端与电容C201的另一端连接，并连 接到地线，2脚、13脚和1脚分别与第二运算放大器0P177FP的3脚、2脚和6脚连接，实现 电压跟随，第二 0P177FP芯片的1脚经电阻与电阻R200的一端连接，电阻R200的另一端与 可调电阻WR200的1脚连接，可调电阻WR200的3脚分别与第二运算放大器0P177FP的7 脚、电源模块的+5V输出端和电容C204的一端连接，电容C204的另一端与地线连接，可调 电阻WR200的2脚与电阻R201的一端连接，电阻R201的另一端与第二运算放大器0P177FP 的8脚连接，第二运算放大器0P177FP的4脚分别与电源模块的-5V输出端、电容C206的 一端连接，电容C206的另一端与地线连接，第二 0P177FP芯片的6脚与电阻R202的一端连 接，电阻R202的另一端与电容C205的一端、第二 D/A转换模块3的输出端VCV连接，并输 出到补偿电源调整模块7，电容C205的另一端与地线连接；所述的补偿电源调整模块由第三运算放大器0P177FP构成；第三运算放大器0P177FP 的3脚与电阻R301的一端连接，电阻R301的另一端与第二 D/A转换模块6的输出端VCV 连接；第三运算放大器0P177FP的2脚分别与电阻R302、电容C301和电容C300的一端连 接，电容C300的另一端与第三运算放大器0P177FP的6脚连接，电容C301的另一端与电阻 R300的一端连接，电阻R300的另一端与第三运算放大器0P177FP的6脚连接；第三运算放 大器0P177FP的7脚分别与电容C302的一端和电源模块的+15V输出端连接，电容C302的 另一端与地线连接；第三运算放大器0P177FP的4脚分别与电容C303的一端和电源模块 的-15V输出端连接，电容C303的另一端与地线连接；电阻R302的另一端分别与可调电阻 XR300的调整端、可调电阻XR300的另一端、电阻R304的一端和电容C304的一端连接，可调 电阻)(R300的第三端与电阻R303的一端连接，电阻R303的另一端与地线连接，电阻R304 的另一端和电容C304的另一端连接，构成补偿电源调整模块的反馈端OutputHI，并与补偿 电源输出模块的输出端连接；第三运算放大器0P177FP的6脚输出调整信号V_Comp到补偿 电源输出模块；所述的补偿电源输出模块由第四NPN晶体管2N2222A、第五NPN晶体管2N2222A、第 六NPN晶体管2N2222A、第二 NPN晶体管2N3440、第三NPN晶体管2N!M40和第二达林顿管 TIP142组成；第四NPN晶体管2N2222A的2脚与补偿电源调整模块的输出端V_Comp连接， 3脚分别与电阻R313、电阻R310和电容C315的一端连接，电阻R313的另一端与电容C315 的另一端连接，并连接到地线，第四NPN晶体管2N2222A的1脚与电阻R305的一端连接，电 阻R305的另一端与电源模块的+38V输出端连接，电阻R310的另一端与第五NPN晶体管 2N2222A的2脚连接，第五NPN晶体管2N2222A的3脚与电阻R311的一端连接，1脚与电阻 R306的一端连接，电阻R306的另一端与电源模块的+38V输出端连接，电阻R311的另一端 分别与第二 NPN晶体管2N3440的2脚、第六NPN晶体管2N2222A的1脚和电阻R312的一 端连接，电阻R312的另一端分别与第二 NPN晶体管2N3440的3脚和第二达林顿管TIP142 的1脚连接，第二 NPN晶体管2N3440的1脚与电源模块的+38V输出端连接，第二达林顿管TIP142的2脚与电源模块的+38V输出端连接，3脚与电阻R307的一端连接，电阻R307的另 一端分别与电阻R314的一端、可调电阻WR300的2脚和3脚连接，可调电阻WR300的1脚 与第六NPN晶体管2N2222A的2脚连接，第六NPN晶体管2N2222A的3脚分别与电阻R314 的另一端、电容C306的一端、电容C307的一端、第三NPN晶体管2N3440的1脚连接，并连 接到偿电源输出模块的输出端/反馈端0UTPUTHI，电容C306的另一端与电容C307的另一 端连接，并连接到地线，第三NPN晶体管2N3440的2脚与地线连接，3脚与可调电阻WR301 的2脚和3脚连接，可调电阻WR301的1脚与电阻R315的一端连接，电阻R315的另一端与 电源模块的-15V输出端连接；所述的A/D转换模块由A/D转换芯片ADS8505IBDB构成；ADS8505IBDB芯片的1脚分 别与电阻RlOl的一端、电阻R103的一端和电容C106的一端连接，电阻RlOl的另一端与补 偿电源输出模块8的输出端/反馈端0UTPUTHI连接，电容C106的另一端与地线连接，电阻 R103的另一端分别与ADS8505IBDB芯片的4脚和电容C108的一端连接，电容C108的另一 端与地线连接，ADS8505IBDB芯片的3脚和电容CllO的一端连接，电容CllO的另一端与地 线连接，ADS8505IBDB芯片的2脚、5脚和14脚均与地线连接，ADS8505IBDB芯片的6 13 脚、15 22脚分别与微处理器模块的ADO AD15端连接，ADS8505IBDB芯片的23脚均与 地线连接，24脚、25脚和沈脚分别与微处理器模块2的AD_RC1端、AD_CS1端和AD_BUSY1 端连接，ADS8505IBDB芯片的27脚分别与电容C102的一端、电容C103的一端和电源模块 的+5V输出端连接，电容C102的另一端与电容C103的另一端连接，并连接到地线，观脚分 别与电容ClOl的一端、电源模块的+5V输出端连接，电容ClOl的另一端与地线连接；所述的串口通讯模块由串口芯片SP3232EEY构成；微处理器模块的LPC2214芯片的 42脚、49脚、75脚和76脚分别与串口芯片SP3232EEY的11脚、12脚连接、10脚和9脚连 接，串口芯片SP3232EEY的1脚与电容C141的一端连接，电容C141的另一端与串口芯片 SP3232EEY的3脚连接，串口芯片SP3232EEY的4脚与电容C142的一端连接，电容C142的 另一端与串口芯片SP3232EEY的5脚连接，串口芯片SP3232EEY的2脚与电容C144的一端 连接，电容C144的另一端分别与串口芯片SP3232EEY的16脚、电容C143的一端和电源模 块的+3. 3V输出端连接，电容C143的另一端与地线连接，串口芯片SP3232EEY的6脚与电 容C145的一端连接，电容C145的另一端分别与串口芯片SP3232EEY的15脚和地线连接； 串口芯片SP3232EEY的7脚、8脚分别输出信号COMPJ和C0MP_R到PC机的串口，实现与 PC机的互连通讯，串口芯片SP3232EEY的14脚、13脚分别输出信号HMI_T和HMI_R到人机 界面的串口。
全文摘要
本发明涉及一种带补偿电源的程控电子负载装置。目前的电子负载装置分辨率低，自动化程度低。本发明中的微处理器模块与第一D/A转换模块、电子负载调整模块、电子负载输出模块连接，构成可程控调整的电子负载。微处理器模块与第二个D/A转换模块、补偿电源调整模块、补偿电源输出模块、A/D转换模块连接，构成闭环、可程控调整的电子负载补偿电源。微处理器模块与串口通讯模块连接，实现与上位机及其它CPU的通讯。本发明利用达林顿管的响应速度快、稳定性好、功耗小、噪声低、寿命长的特点，实现了一种无机械触点和运动部件、响应快速、灵敏度高、噪声低、寿命长、性能可靠的带补偿电源的电子负载装置。
文档编号G01R1/28GK102141578SQ201010613638
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者薛凌云, 黄伟 申请人:杭州电子科技大学