电子负载电流精准控制电路、方法及电子负载与流程

本发明涉及电源测试领域，特别涉及一种电子负载电流精准控制电路、方法及电子负载。

背景技术：

1、传统的电子负载是通过dac和误差放大器来控制反馈电阻的压差从而控制电流的大小。同时会通过乘法器、误差放大器等来控制电压、电阻、功率等不同的模拟量。

2、由于电流控制值是有限的。例如100a的负载，如果采用16位的dac和adc控制，adc和dac的一个数据位就是大于100a/2的16次方≈1.5ma，那么就只能控制1.5ma整数倍的电流值，加上线性失真及adc本身的跳动及信号传递误差，因此现有的电子负载的电流控制只能保持在0.03％精度，目前市面上的电子负载无法实现更高精度的电流拉载，例如100a的负载设定1ma的电流。

3、因此，目前的电子负载的缺点在于电流控制精度较低，此外现有的电子负载控制方案采用多电路多量程方案实现更大范围的电流控制及采集电路。一方面增加了器件成本及开发成本，同时切换不同量程时有延时，且不能带载切换，限制了电子负载的应用局限性，同时降低了电子负载的适配性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电子负载电流精准控制电路、方法及电子负载，能够提高电流控制的精度，并且减少了多量程的自动切换过程，且可以带载切换，保证了电子负载的适配性及可靠性。

2、根据本发明第一方面实施例的电子负载电流精准控制电路，包括：控制单元，所述控制单元具有多个电流控制信号输出端；信号控制单元，所述信号控制单元包括加法器和多个不同倍率的dac模块，所述电流控制信号输出端分别连接一个dac模块的输入端，多个所述dac模块的输出端皆连接所述加法器的输入端；被测功率单元，所述被测功率单元包括误差放大器、差分放大器、mos管单元和被测电源端，所述加法器的输出端连接所述误差放大器的同相端，所述误差放大器的输出端连接所述mos管单元的栅极，所述mos管单元的漏极连接所述被测电源端的正极，所述mos管单元的源极通过电流采样电阻连接所述被测电源端的负极，所述被测电源端用于连接被测电源，所述差分放大器的同相端和反相端分别连接所述电流采样电阻的两端，所述差分放大器的输出端连接所述误差放大器的反相端；信号采集单元，所述信号采集单元包括多个不同倍率的adc模块，所述差分放大器的输出端分别连接多个所述adc模块的输入端，多个所述adc模块的输出端分别连接所述控制单元的电流采样端。

3、根据本发明第一方面实施例的电子负载电流精准控制电路，至少具有如下有益效果：

4、本发明实施方式在信号控制单元中设置多个不同倍率的dac模块，在信号采集单元中设置多个不同倍率的adc模块，电源测试过程中控制单元通过信号采集单元采集多路不同放大倍数的电流adc值，然后选择一路电流adc值作为电流采样值；接着根据电流采样值同时输出多路dac值，多个不同倍率的dac模块的输出通过加法器进行叠加后得到电流精确控制值，通过电流精确控制值控制被测功率单元拉载输出电流。本发明通过设置多个不同倍率的dac模块，提升了dac控制的分辨率，通过设置多个不同倍率的adc模块提升了adc的采样率，从而提升了电子负载在的控制电流精度，同时减少了多量程的自动切换过程，且可以带载切换，保证了电子负载的适配性及可靠性。

5、根据本发明的一些实施例，所述信号控制单元包括第一dac模块、第二dac模块和第三dac模块，所述第一dac模块的倍率为1，所述第二dac模块的倍率为10，所述第三dac模块的倍率为100。

6、根据本发明的一些实施例，所述mos管单元包括多个mos管模块，所述误差放大器、差分放大器和所述电流采样电阻的数量与所述mos管模块的数量相同且一一对应，所述加法器的输出端分别连接对应所述误差放大器的同相端，所述误差放大器的输出端连接对应所述mos管模块的栅极，多个所述mos管模块分别通过对应的电流采样电阻连接所述被测电源端的负极。

7、根据本发明的一些实施例，所述信号采集单元包括第一adc模块、第二adc模块和第三adc模块，所述差分放大器的输出端通过倍率100的放大器连接所述第一adc模块的输入端，所述差分放大器的输出端通过倍率10的放大器连接所述第二adc模块的输入端，所述差分放大器的输出端通连接所述第三adc模块的输入端，所述第一adc模块的输出端、所述第二adc模块的输出端和所述第三adc模块的输出端皆连接所述控制单元的电流采样端。

8、根据本发明的一些实施例，所述信号采集单元还包括基准电源端vref，所述第一adc模块的输入端通过二极管d1连接所述基准电源端vref，所述第二adc模块的输入端通过二极管d2连接所述基准电源端vref，所述第三adc模块的输入端通过二极管d3连接所述基准电源端vref。

9、根据本发明的一些实施例，所述控制单元包括人机交互模块、mcu和fpga，所述人机交互模块与所述mcu通信连接，所述mcu通过总线与fpga相连，所述fpga的spi接口作为电流控制信号输出端和电流采样端。

10、根据本发明第二方面实施例的电子负载电流精准控制方法，包括以下步骤：

11、控制单元获取电流参数，并根据电流参数生成设定的电流dac值发送给信号控制单元中倍率为1的dac模块，通过倍率为1的dac模块控制被测功率单元拉载输出电流，开始进行电源测试；

12、电源测试过程中控制单元通过信号采集单元采集多路不同放大倍数的电流adc值，然后根据电流采样选择算法选择一路电流adc值作为电流采样值；

13、控制单元根据电流采样值同时输出多路dac值，多个不同倍率的dac模块的输出通过加法器进行叠加后得到电流精确控制值，通过电流精确控制值控制被测功率单元拉载输出电流。

14、根据本发明第二方面实施例的电子负载电流精准控制方法，至少具有如下有益效果：

15、本发明实施方式在信号控制单元中设置多个不同倍率的dac模块，在信号采集单元中设置多个不同倍率的adc模块，电源测试过程中控制单元通过信号采集单元采集多路不同放大倍数的电流adc值，然后选择一路电流adc值作为电流采样值；接着根据电流采样值同时输出多路dac值，多个不同倍率的dac模块的输出通过加法器进行叠加后得到电流精确控制值，通过电流精确控制值控制被测功率单元拉载输出电流。本发明通过设置多个不同倍率的dac模块，提升了dac控制的分辨率，通过设置多个不同倍率的adc模块提升了adc的采样率，从而提升了电子负载在的控制电流精度，同时减少了多量程的自动切换过程，且可以带载切换，保证了电子负载的适配性及可靠性。

16、根据本发明第三方面实施例的电子负载，所述电子负载内设置有上述的电子负载电流精准控制电路。

17、根据本发明第三方面实施例的电子负载，至少具有如下有益效果：

18、本发明实施方式在信号控制单元中设置多个不同倍率的dac模块，在信号采集单元中设置多个不同倍率的adc模块，电源测试过程中控制单元通过信号采集单元采集多路不同放大倍数的电流adc值，然后选择一路电流adc值作为电流采样值；接着根据电流采样值同时输出多路dac值，多个不同倍率的dac模块的输出通过加法器进行叠加后得到电流精确控制值，通过电流精确控制值控制被测功率单元拉载输出电流。本发明通过设置多个不同倍率的dac模块，提升了dac控制的分辨率，通过设置多个不同倍率的adc模块提升了adc的采样率，从而提升了电子负载在的控制电流精度，同时减少了多量程的自动切换过程，且可以带载切换，保证了电子负载的适配性及可靠性。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。