Ivan's blog
·
电子负载开发笔记
内容提要
本文记录了电子负载的开发过程，重点包括运算放大器SGM8552的选型、USB-PD供电设计、LC滤波电路的干扰减少、STM32G431CB信号采集的优化，以及电压和电流的准确检测。最终实现了硬件功能验证和软件初步实现。
关键要点
-
运算放大器SGM8552被选为电子负载的主选，OPA2277为备选，采用双电源方案。
-
供电设计使用USB-PD方案，支持5V到12V的输入电压，负电源通过电荷泵生成。
-
在输入端口附近增加LC滤波电路以滤除高频干扰，确保模拟电路的稳定性。
-
信号采集使用STM32G431CB，两个ADC分别用于负载电压和电流、温度采集，采用差分输入以抵抗干扰。
-
负载电流信号采集使用低阻值的采样电阻，选择25mΩ以降低功耗，同时使用INA193放大信号。
-
电压检测电路设计为双端输入，使用差分放大器提升输入阻抗并抑制共模电压。
-
DAC输出电压用于控制N-MOS的导通程度，实现硬件恒流模式，解决了DAC无法输出0V的问题。
延伸解读
运算放大器的选择与应用
在电子负载的开发中，运算放大器的选择至关重要。SGM8552被选为主运放，因其具有较低的输入失调电压和高开环增益，适合高精度应用。相比之下，OPA2277作为备选，虽然性能稍逊，但在特定情况下仍可使用。开发者需根据实际需求和可用性进行合理选择。
USB-PD供电设计的优势
采用USB-PD供电设计为电子负载提供了灵活的电压输入范围（5V至12V），这使得设备能够适应不同的应用场景。通过电荷泵生成负电源，简化了电源管理，提升了系统的稳定性和可靠性。开发者在设计时应考虑USB-PD的兼容性，以确保设备的广泛适用性。
信号采集的优化策略
在信号采集过程中，使用STM32G431CB的两个ADC分别处理电压和电流信号，采用差分输入以提高抗干扰能力。这种设计不仅提升了测量精度，还能有效降低噪声影响。开发者应关注ADC的配置和采样策略，以确保数据的准确性和实时性。
延伸问答
为什么选择SGM8552作为电子负载的主运算放大器？
SGM8552具有较低的输入失调电压和高开环增益，适合电子负载的需求。
电子负载的供电设计是怎样的？
电子负载采用USB-PD供电设计，支持5V到12V输入电压，负电源通过电荷泵生成。
如何减少电子负载电路中的高频干扰？
在输入端口附近增加LC滤波电路，以滤除高频干扰，确保模拟电路的稳定性。
STM32G431CB在电子负载中有什么作用？
STM32G431CB用于信号采集，两个ADC分别用于负载电压和电流、温度采集，采用差分输入以抵抗干扰。
如何实现电子负载的恒流模式？
通过控制DAC输出的电压与增益后的电流采样分压对比，运放控制N-MOS的导通程度，实现恒流模式。
选择25mΩ采样电阻的原因是什么？
选择25mΩ的低阻值采样电阻是为了降低功耗，同时保持良好的信号采集精度。
