DIY一个50V 50A 最大300-500W的恒流电子负载
时间：10-02
整理：3721RD
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首先来推敲一下我所需要的电气参数吧~~~~
有时我会修修5V40A 200W的电源，所以负载电流应该达到50A，功率要达到300W
有时候可能会测试一下48V电动车电池组，所以耐压应该要达到60V以上，具体要看负载管的耐压了
至于检流电阻么，由于50A不是个小电流，所以直接采用手头上现有的10毫欧2512贴片电阻，5组分流，5个MOS负载管，5个散热器，分散功率，每个电阻最大耗散1W功率，MOS管的参数要求也可以放低，也容易散热。
功率部分大概就是这样，然后是控制部分。
由于我还懂一些电脑C++编程，51单片机C语言，STM8单片机编程，数字电路啥的。所以决定用单片机做控制板了。
51单片机直接PASS，已经被STC这丫的伤了我的心，BUG真多，已经不敢用了。所以决定采用STM8，便宜量又足，外设多，IO多，稳定。
然后嘛，电脑联机通讯应该是要有的，利用电脑的强大功能，实现数据记录、数据处理、还有多种多样的功能。
既然都用到电脑通讯了，干脆连屏幕、按键啥的都省了，全部功能用电脑控制，电脑不是有个大到用不完的屏幕和多到用不完的按键吗?哈哈哈哈....
下一步，选择拓扑结构。
我的宗旨是，使用常见、易得的器件，做出精度尽量高的仪器。
下面就是简化版的拓扑示意图：
到这里就暂告一段落了，因为遇到了一个难题。这个问题就是，拓扑图中所谓的“高精度PWM”到底要如何实现。
我的PWM精度目标是，50A的电流范围内，控制能力要达到1mA，也就是说，PWM的精度应该要达到16位（65536级）。
如果使用传统的PWM方法，以STM8单片机的16M时钟频率来使出16位PWM，频率只能达到244HZ，这么低的频率，先不说那超垃圾的RC滤波响应速度，光是纹波都大的要命，还谈何“高精度”?
这个问题，在我的N次蹲坑静思之后，终于想出了解决方案！
此电路图经过multisim 11 模拟验证过，滤波后纹波低至20uV
为了达到最好的PWM精度，有几点地方要注意
1、高8位与低8位电阻的阻值选择，它们的阻值比例应该尽量接近256:1，否则会出现“越级失真”，比方说0xAAFD、0xAAFE、0xAAFF值的PWM输出还是有序、平滑的，到了0xAB00就突然偏差了几个字
2、PWM驱动器的内阻应该尽量低，避免因为驱动器的高低电平驱动能力有区别而导致线性失真，尤其是高8位PWM，我的做法是使用74HC04反相器多门并联驱动。
现在主要结构已经想的差不多了，下一步就是完善详细参数。以下就是当时写的参数表，直接贴上来算了
【检流电阻】
单个电阻阻值：10mR
电阻并联数量：5
等效总阻值：2mR
最大总电流：50A
电阻最大压降：100mv
【差分电流放大】
输入失调电压：0.15mv
放大倍数：49
放大后的失调电压：7.35mv
最大差分输入电压：0.1v（放大后为4.9v）
最佳输出偏置电压：+50mv（容许范围：+30mv ~ +70mv）
【单片机ADC】
基准电压：5v
最大分辨率范围：10位（1024级）
使用的分辨率范围：1000/1024（4.8828125v）
最小电压分辨率：4.8828125mv（48.828125ma电流）
【PWM DAC】
基准电压：5v
数字分辨率：16位（65536级，最小步进76.3uV）
低8位电阻值：2.56M欧
高8位电阻值：10K欧
线性精度：优于千分之一（误差小于5mv）
高8位PWM输出内阻：小于10欧（两片74HC04，共12个门并联）
RC滤波结构：10K + 22nF + (4 * (1K + 22nF))
滤波后总内阻：14K（带载3nA 偏移42uV）
纹波：小于20uV
最大响应时间：15mS（误差值达到1个字以内）
【在PWM DAC基础上的逐次逼近型ADC】
最大转换时间：15mS * 16位 = 240mS
采样限流电阻：1K
采样保持电容：10uF
采样保持时间：3nA负载，250mS偏离量小于74uV
采样最大充电时间：113mS（误差值达到1个字以内）
关于琢磨具体电路，此处省略一万字...
电路图什么的考虑到可能还不成熟，可能有BUG，还需要长时间调试、修改，暂时还是先不贴出来误人子弟，直接上制作照片吧。
PCB是直接从Protel 99 SE画的，没有电路图纸。
画好之后激光打印、热转印机，出来实物了
有时我会修修5V40A 200W的电源，所以负载电流应该达到50A，功率要达到300W
有时候可能会测试一下48V电动车电池组，所以耐压应该要达到60V以上，具体要看负载管的耐压了
至于检流电阻么，由于50A不是个小电流，所以直接采用手头上现有的10毫欧2512贴片电阻，5组分流，5个MOS负载管，5个散热器，分散功率，每个电阻最大耗散1W功率，MOS管的参数要求也可以放低，也容易散热。
功率部分大概就是这样，然后是控制部分。
由于我还懂一些电脑C++编程，51单片机C语言，STM8单片机编程，数字电路啥的。所以决定用单片机做控制板了。
51单片机直接PASS，已经被STC这丫的伤了我的心，BUG真多，已经不敢用了。所以决定采用STM8，便宜量又足，外设多，IO多，稳定。
然后嘛，电脑联机通讯应该是要有的，利用电脑的强大功能，实现数据记录、数据处理、还有多种多样的功能。
既然都用到电脑通讯了，干脆连屏幕、按键啥的都省了，全部功能用电脑控制，电脑不是有个大到用不完的屏幕和多到用不完的按键吗?哈哈哈哈....
下一步，选择拓扑结构。
我的宗旨是，使用常见、易得的器件，做出精度尽量高的仪器。
下面就是简化版的拓扑示意图：
到这里就暂告一段落了，因为遇到了一个难题。这个问题就是，拓扑图中所谓的“高精度PWM”到底要如何实现。
我的PWM精度目标是，50A的电流范围内，控制能力要达到1mA，也就是说，PWM的精度应该要达到16位（65536级）。
如果使用传统的PWM方法，以STM8单片机的16M时钟频率来使出16位PWM，频率只能达到244HZ，这么低的频率，先不说那超垃圾的RC滤波响应速度，光是纹波都大的要命，还谈何“高精度”?
这个问题，在我的N次蹲坑静思之后，终于想出了解决方案！
此电路图经过multisim 11 模拟验证过，滤波后纹波低至20uV
为了达到最好的PWM精度，有几点地方要注意
1、高8位与低8位电阻的阻值选择，它们的阻值比例应该尽量接近256:1，否则会出现“越级失真”，比方说0xAAFD、0xAAFE、0xAAFF值的PWM输出还是有序、平滑的，到了0xAB00就突然偏差了几个字
2、PWM驱动器的内阻应该尽量低，避免因为驱动器的高低电平驱动能力有区别而导致线性失真，尤其是高8位PWM，我的做法是使用74HC04反相器多门并联驱动。
现在主要结构已经想的差不多了，下一步就是完善详细参数。以下就是当时写的参数表，直接贴上来算了
【检流电阻】
单个电阻阻值：10mR
电阻并联数量：5
等效总阻值：2mR
最大总电流：50A
电阻最大压降：100mv
【差分电流放大】
输入失调电压：0.15mv
放大倍数：49
放大后的失调电压：7.35mv
最大差分输入电压：0.1v（放大后为4.9v）
最佳输出偏置电压：+50mv（容许范围：+30mv ~ +70mv）
【单片机ADC】
基准电压：5v
最大分辨率范围：10位（1024级）
使用的分辨率范围：1000/1024（4.8828125v）
最小电压分辨率：4.8828125mv（48.828125ma电流）
【PWM DAC】
基准电压：5v
数字分辨率：16位（65536级，最小步进76.3uV）
低8位电阻值：2.56M欧
高8位电阻值：10K欧
线性精度：优于千分之一（误差小于5mv）
高8位PWM输出内阻：小于10欧（两片74HC04，共12个门并联）
RC滤波结构：10K + 22nF + (4 * (1K + 22nF))
滤波后总内阻：14K（带载3nA 偏移42uV）
纹波：小于20uV
最大响应时间：15mS（误差值达到1个字以内）
【在PWM DAC基础上的逐次逼近型ADC】
最大转换时间：15mS * 16位 = 240mS
采样限流电阻：1K
采样保持电容：10uF
采样保持时间：3nA负载，250mS偏离量小于74uV
采样最大充电时间：113mS（误差值达到1个字以内）
关于琢磨具体电路，此处省略一万字...
电路图什么的考虑到可能还不成熟，可能有BUG，还需要长时间调试、修改，暂时还是先不贴出来误人子弟，直接上制作照片吧。
PCB是直接从Protel 99 SE画的，没有电路图纸。
画好之后激光打印、热转印机，出来实物了
多谢了，学习下
学习下。
小编，你有没有简易的直流电子负载图，用PI 调节实现的