專利名稱：一種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子負(fù)載，特別是涉及一種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載。
背景技術(shù)：
對帶電體和電源、電池、電容體進(jìn)行負(fù)載特性測試時，一般需要電子負(fù)載對帶電體進(jìn)行放電，以便實(shí)驗(yàn)人員接觸帶電體，消除人身安全問題?，F(xiàn)有的電子負(fù)載功能簡單，大多屬于恒流、恒阻或恒功率通用模式，且大量使用如圖4所示的電子負(fù)載，該電子負(fù)載由運(yùn)算放大器OP1和連接有跟隨電阻Rsi的雙極性三極管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor，縮略詞為 MOSFET)仏級聯(lián)組成有源放電負(fù)載，通過輸入電壓控制電流對負(fù)載進(jìn)行放電。該電路的缺陷主要是大功率放電需要多管并聯(lián)；半導(dǎo)體器件Ql —旦失效，無法對放電電流進(jìn)行限制；而且必須適配連接輸入模擬信號源，不能適配連接輸入數(shù)字信號源；對于諸如高壓、特殊放電波形等場合難以滿足測量要求。此外，現(xiàn)有個別具備數(shù)字編程功能的商用電子負(fù)載，可以滿足測量要求，但需要符合某些通訊協(xié)議和采用數(shù)據(jù)總線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，包括由一運(yùn)算放大器和一連接有跟隨電阻的雙極性三極管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor，縮略詞為M0SFET)級聯(lián)組成的有源放電負(fù)載單元，用于對帶電體進(jìn)行放電。這種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載的特點(diǎn)是
包括電路結(jié)構(gòu)完全相同或近似相同的至少一組負(fù)載單元。各組負(fù)載單元分別設(shè)有各自獨(dú)立的輸入端以及相互共用的輸出端，所述輸出端與所述帶電體連接。各組負(fù)載單元還分別設(shè)有由一連接有負(fù)反饋電阻的運(yùn)算放大器和一連接有輸出電阻的光電耦合器級聯(lián)組成的輸入電路，所述輸入電路的輸入端與相應(yīng)的數(shù)字信號源或/ 和模擬信號源連接，所述輸入電路的輸出端與同組的負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸入端連接，所述連接有負(fù)反饋電阻的運(yùn)算放大器與所述負(fù)反饋電阻組成輸出與輸入保持線性比例關(guān)系的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，所述光電耦合器與所述輸出電阻組成電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，且提供電氣隔離。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述各組負(fù)載單元還分別設(shè)有輸出限流電阻，所述輸出限流電阻的一端與同組的負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸出端連接，所述輸出限流電阻的另一端與所述各組負(fù)載單元的相互共用的輸出端連接。所述輸出限流電阻用于對所述雙極性三極管或MOSFET的輸出進(jìn)行限流保護(hù)，且分擔(dān)其部分功率，提高有源放電負(fù)載單元的功率密度，改善其輸出性能。所述至少一組負(fù)載單元的各個輸出限流電阻的阻值依次為通項(xiàng)是！^父〗11—1的遞增等比級數(shù)，以全部適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Ra是第一組負(fù)載單元的輸出限流電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。所述至少一組負(fù)載單元的部分輸出限流電阻的阻值依次為通項(xiàng)是RaXZn-1的遞增等比級數(shù)，以部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其余部分適配連接輸入模擬信號源，其中Ra 是第一組負(fù)載單元的輸出限流電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。所述至少一組負(fù)載單元的各個跟隨電阻的阻值依次為通項(xiàng)是ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的遞減等比級數(shù)，以全部適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Res是第一組負(fù)載單元的跟隨電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。所述至少一組負(fù)載單元的部分跟隨電阻的阻值依次為通項(xiàng)是ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的遞減等比級數(shù)，以部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其余部分適配連接輸入模擬信號源，其中Rgs是第一組負(fù)載單元的跟隨電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。所述至少一組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)完全相同，是電路的連接及其元器件參數(shù)相同。所述至少一組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)近似相同，是電路的連接相同而元器件參數(shù)略有不同。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下再進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述光電耦合器是線性光電耦合器和數(shù)字光電耦合器中的一種，前者用于適配連接低速率運(yùn)行電路，后者用于適配連接高速率運(yùn)行的輸入數(shù)字信號源。所述數(shù)字信號源是晶體管-晶體管邏輯(Transistor-Transistor Logic，縮略詞為TTL)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體是(Complementary Metal Oxide kmiconductor，縮略詞為CMOS)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源中的一種。所述模擬信號源是任意參數(shù)的模擬信號源，所述參數(shù)包括電壓、頻率和相位。
所述帶電體是電源、電池和電容體中的至少一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是
本發(fā)明的電子負(fù)載可以全部或部分適配連接輸入數(shù)字信號源或模擬信號源，可以十分靈活組成不同波形、不同功率、不同用途的負(fù)載，還具有輸入輸出隔離功能，使用方便，可廣泛應(yīng)用于能源和實(shí)驗(yàn)儀表領(lǐng)域的高壓、動力、電力、元器件測試。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的電路組成圖2是圖1的第一組負(fù)載單元的輸入電路單元的放大圖； 圖3是圖1的第一組負(fù)載單元的有源放電負(fù)載單元與輸出限流電阻連接的放大圖； 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的一種電子負(fù)載的電路組成圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
一種如圖廣3所示的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，包括電路結(jié)構(gòu)完全相同或近似相同的N組負(fù)載單元(N是大于或等于2的正整數(shù))，各組負(fù)載單元分別設(shè)有各自獨(dú)立的輸入端以及相互共用的輸出端，相互共用的輸出端與帶電體連接。其中第一組負(fù)載單元包括由一運(yùn)算放大器OPl和一連接有跟隨電阻RSl的雙極性三極管Ql級聯(lián)組成的有源放電負(fù)載單元，用于對帶電體進(jìn)行放電。帶電體是電源、電池和電容體中的至少一種。其中第一組負(fù)載單元設(shè)有由一連接有負(fù)反饋電阻R2的運(yùn)算放大器0P2和一連接有輸出電阻R2的光電耦合器OFl級聯(lián)組成的輸入電路，輸入電路的輸入端與相應(yīng)的數(shù)字信號源或/和模擬信號源連接，輸入電路的輸出端與第一組負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸入端連接，運(yùn)算放大器0P2與負(fù)反饋電阻R2組成輸出與輸入保持線性比例關(guān)系的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，光電耦合器OFl與輸出電阻R2組成電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，且提供電氣隔離。光電耦合器OFl是線性光電耦合器和數(shù)字光電耦合器中的一種，前者用于適配連接低速率運(yùn)行電路，后者用于適配連接高速率運(yùn)行的輸入數(shù)字信號源。其中第一組負(fù)載單元還設(shè)有輸出限流電阻RD1，輸出限流電阻RDl的一端與第一組負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸出端連接，輸出限流電阻RDl的另一端與第一組負(fù)載單元的相互共用的輸出端連接。輸出限流電阻RDl用于對雙極性三極管Ql的輸出進(jìn)行限流保護(hù)，且分擔(dān)其部分功率，提高有源放電負(fù)載單元的功率密度，改善其輸出性能。數(shù)字信號源是TTL標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源和CMOS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源中的一種。模擬信號源是任意參數(shù)的模擬信號源，這些參數(shù)包括電壓、頻率和相位。N組負(fù)載單元的全部或部分輸出限流電阻RDi的阻值依次為通項(xiàng)為RaXZn-1的遞增等比級數(shù)，以全部或部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Ra是第一組負(fù)載單元的輸出限流電阻的阻值，i是依次排序的負(fù)載單元序號。N組負(fù)載單元的全部或部分跟隨電阻RSi的阻值依次為通項(xiàng)為ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的遞減等比級數(shù)，以全部或部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Res是第一組負(fù)載單元的跟隨電阻的阻值，i是依次排序的負(fù)載單元序號。N組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)完全相同，是電路的連接及其元器件參數(shù)相同。N組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)近似相同，是電路的連接相同而元器件參數(shù)略有不同。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，包括由一運(yùn)算放大器和一連接有跟隨電阻的雙極性三極管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET級聯(lián)組成的有源放電負(fù)載單元，用于對帶電體進(jìn)行放電，其特征在于包括電路結(jié)構(gòu)完全相同或近似相同的至少一組負(fù)載單元；各組負(fù)載單元分別設(shè)有各自獨(dú)立的輸入端以及相互共用的輸出端，所述輸出端與所述帶電體連接；各組負(fù)載單元還分別設(shè)有由一連接有負(fù)反饋電阻的運(yùn)算放大器和一連接有輸出電阻的光電耦合器級聯(lián)組成的輸入電路，所述輸入電路的輸入端與相應(yīng)的數(shù)字信號源或/和模擬信號源連接，所述輸入電路的輸出端與同組的負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸入端連接，所述連接有負(fù)反饋電阻的運(yùn)算放大器與所述負(fù)反饋電阻組成輸出與輸入保持線性比例關(guān)系的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，所述光電耦合器與所述輸出電阻組成電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，且提供電氣隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述各組負(fù)載單元還分別設(shè)有輸出限流電阻，所述輸出限流電阻的一端與同組的負(fù)載單元的相應(yīng)有源放電負(fù)載單元的輸出端連接，所述輸出限流電阻的另一端與所述各組負(fù)載單元的相互共用的輸出端連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述至少一組負(fù)載單元的各個輸出限流電阻的阻值依次為通項(xiàng)是RaXZn-1的遞增等比級數(shù)，以全部適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Ra是第一組負(fù)載單元的輸出限流電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)；所述至少一組負(fù)載單元的部分輸出限流電阻的阻值依次為通項(xiàng)是！^乂〗11—1的遞增等比級數(shù)，以部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其余部分適配連接輸入模擬信號源，其中Ra是第一組負(fù)載單元的輸出限流電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述至少一組負(fù)載單元的各個跟隨電阻的阻值依次為通項(xiàng)是Res^Zn-1的遞減等比級數(shù)，以全部適配連接輸入數(shù)字信號源，其中Res是第一組負(fù)載單元的跟隨電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)；所述至少一組負(fù)載單元的部分跟隨電阻的阻值依次為通項(xiàng)是Res^Zn-1的遞減等比級數(shù)，以部分適配連接輸入數(shù)字信號源，其余部分適配連接輸入模擬信號源，其中Rgs是第一組負(fù)載單元的跟隨電阻的阻值，η是負(fù)載單元的組數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述至少一組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)完全相同，是電路的連接及其元器件參數(shù)相同；所述至少一組負(fù)載單元的電路結(jié)構(gòu)近似相同，是電路的連接相同而元器件參數(shù)略有不同。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述光電耦合器是線性光電耦合器和數(shù)字光電耦合器中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述數(shù)字信號源是晶體管-晶體管邏輯TTL標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 CMOS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號源中的一種。
8.如權(quán)利要求7所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于所述模擬信號源是任意參數(shù)的模擬信號源，所述參數(shù)包括電壓、頻率和相位。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，其特征在于 所述帶電體是電源、電池和電容體中的至少一種。
全文摘要
一種數(shù)模兼容控制的電子負(fù)載，包括由一運(yùn)算放大器和一連接有跟隨電阻的雙極性三極管或MOSFET級聯(lián)組成的有源放電負(fù)載單元，用于對帶電體進(jìn)行放電，其特征在于包括電路結(jié)構(gòu)完全相同或近似相同的至少一組負(fù)載單元。各組負(fù)載單元分別設(shè)有各自獨(dú)立的輸入端以及相互共用的輸出端，輸出端與帶電體連接。各組負(fù)載單元還分別設(shè)有由一連接有負(fù)反饋電阻的運(yùn)算放大器和一連接有輸出電阻的光電耦合器級聯(lián)組成的輸入電路。本發(fā)明的電子負(fù)載可以全部或部分適配連接輸入數(shù)字信號源或模擬信號源，可以十分靈活組成不同波形、不同功率、不同用途的負(fù)載，還具有輸入輸出隔離功能，使用方便，可廣泛應(yīng)用于能源和實(shí)驗(yàn)儀表領(lǐng)域的高壓、動力、電力、元器件測試。
文檔編號G01R1/28GK102279293SQ20111007139
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者吳剛開 申請人:深圳市瑞雷特電子技術(shù)有限公司