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可调功率!20个元件打造恒流电子负载

2016-04-18  寻找幸福1...

可调功率!20个元件打造恒流电子负载

2015-02-09 来源: 电源网新媒体

  电子负载对于电路的调试时不可或缺的。通常,都是使用电阻来对电子负载进行代替,虽然可行,但是却存在着较明显的缺点。造成电阻替代电子负载的主要原因是,专用的电子负载价格较高,对于新手或者作为生产使用来说成本上是不划算的。其实我们不必花费多余的财力,就可以自己制作一个简易的电子负载,以便用来测试电源。


  设计当中经常出现的电子负载有如下几种模式:恒流模式、恒压模式、阶跃模式。恒流电子负载一般用于恒压输出的电源;恒压电子负载一般用于恒流输出的电源;阶跃负载一般用于测量电路的瞬态响应,测量过冲与欠冲。由于大多数的电源都是恒压电源,或者是恒压限流电源。最常用的也莫过于恒流电子负载。后文将介绍一种简易的恒流电子负载的设计全过程。


  首先说一下使用电阻作为电子负载的缺点。


  采用电阻作为负载的缺点:


  1、电阻作为负载要把电能转换为热能,本身会发热,产生很高的温度,可能会导致人员烫伤,或者是物体烧毁。


  2、过高的温度会使电阻本身的阻值发生变化,而且通常还是非线性的变化,一般来说是温度越高,阻值越大。这个阻值的变化,导致测量结果不准确。


  3、电阻负载一般是水泥电阻或者绕线电阻,自身体积大、笨重,工作时要远离人员与物体,造成大量麻烦。


  4、电阻器本身阻值固定,不可以随意调节,需要多个电阻串并联实现不同的阻值。


  这是全部完成的成品,已经使用的很长时间,效果非常棒。


  这个DIY的简易电子负载使用了一个电位器调节恒流电流,恒流电流是可调的。电路比较简陋,一共不到20个元件。



图1 原理图



基本原理


  IN端子为负载的接口,由于是恒流负载,所以电源一般都是恒压电源。为了防止烧坏风扇与运放,这里加入7805作为稳压输出,为运放和风扇提供低压工作电压。


  FAN端子接入风扇,推荐使用旧电脑里面的CPU风扇,顺带CPU散热器。实测采用65W的旧CPU散热器,在MOSFET耗散功率40W,30度室温连续工作3小时情况下,温升仅为10度以下。


  LM358只是用了其中的一个运放,另一个没有用到的管脚全部悬空,当然如果加上一个电平防止输出紊乱,那会更好的。


  这里的IRF540N是负载功率管,也可以换为其他型号的MOSFET,一直工作在恒流区。这个MOSFET主要限定了耗散功率,输入电压,以及恒流电流。另外输入电压还受到7805的限制。如果需要做功率更大的,或者是电流、电压更高的,可以通过修改这几个元件的参数来实现。


  控制回路是恒流工作+5A限流保护。


  5A限流保护:R1、R2是采样电阻,采用了0.22欧姆的5W水泥电阻。当流过MOSFET的电流超过5A,R1、R2两端电压将会超过0.6V,Q2将导通,将MOSFET的G极拉低,从而完成了5A限流保护。


  恒流反馈:U2B组成的电路不是比较器,而是一个同相比例运算电路,放大倍数由VR进行调节。Vo=(1+VR/R3)*VFB。Q3三极管不是工作在开关状态,而是工作在放大状态。假如VR调整好了,当MOSFET电流Iq1增加时->VFB增大->运放输出增大->Q3的基极电流增大->Q3的集电极电流增大->Q3的集电极电压减小->MOSFET的GS电压减小->MOSFET的电流减小。从而形成一个负反馈的调节过程,从而实现恒流。


  实物安装过程



图2


  需要准备的材料:废旧台式电脑上的散热器、风扇。



图3


  把板子焊接完毕,如图3所示。



图4


  然后把IRF540N的三个管脚使用三根线焊接出来,注意套上热缩管或者玻纤管绝缘。



图5


  把IRF540N的铁帽处涂导热硅脂,按在CPU散热器的中间的平面上,然后周糊上704硅橡胶,然后通过四个螺丝钉,连同风扇一起固定在一个板子上。这样散热器就妥妥的固定好。最后把控制板和散热器固定在一起,一个恒流电子负载就OK了。


  这样,一个简易的电子负载就完成了。制作过程简单,用料少,总共使用了不到20个元件。并且还能通过修改参数来实现不同的功率和电流大小。大家可以参照文中的原理图和制作过程来试一试,不仅节省了实验成本还增长了姿势。

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