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【龙腾原创】【非常简易实用的 恒流电子负载】

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forget
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LV8
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  • 2014-8-14 23:54:36
非常简易实用的 恒流电子负载

在调试电源时候,负载是必不可少的东西。一般来说,大多数采用的负载就是采用电阻进行代替。当然这有着很大的缺点。很多时候都被电子负载来取代了。专业的电子负载设备比较昂贵,我们其实完全可以DIY一个简易的电子负载,供我们的电源调试使用。
电子负载常见的模式有恒流模式、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了。后文将介绍一种简易的恒流电子负载的设计全过程。
先上一张完整的,这个已经使用的很长时间,效果非常棒。






YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-15 08:12:20
 
恒流模式的电子负载,论坛有好多个相关的帖子了,不知道恒压模式及阶跃模式的电子负载自己如何制作?
我是谁
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LV8
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  • 2014-8-15 08:23:47
 
恒压恒阻跟横流差不多,都是靠负反馈就可以。
阶跃控制一个mos开关就行,不过不知道变化速率怎么弄。网上有的文档说道没有电子负载时靠这种办法测量即可。
forget
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  • 2014-8-15 08:46:22
 
恒流最常用。恒压和阶跃同楼上所说,恒压把反馈稍微改变一下即可。阶跃我以前也做过一个,采用的是TL494输出PWM,驱动MOSFET进行开关。频率和占空比都是可调的。
forget
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LV8
副总工程师
  • 2014-8-15 08:47:26
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这个帖子只有恒流功能,没有加入别的功能。主要用于恒压电源和电池放电。
我是谁
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  • 2014-8-15 08:20:29
 
这东西主要靠的就是环路补偿方面的知识,运放加一个mos就可以搞定,但是这种结构是不容易稳定的,尤其大电流的时候,所以考研的稳定性的知识。有种简单的结构是不用补偿的,运放+三极管射随,因为反馈环节没有电压放大环节,所以很容易稳定。我做个1A的横流,当初补偿方面就做了2点,Cgs的补偿,运放0db下第二极点的补偿。小功率的用用就行,大功率的还是用大厂的。
forget
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LV8
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  • 2014-8-26 21:12:35
  • 倒数3
 
为什么说运放加一个mos结构不稳定呢?
我是谁
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  • 2014-8-15 08:21:54
 
楼主先上一张1A时横流的波形,测试电源用你做的电源不要用成品电源,看看横流精度怎么样。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-15 08:27:27
 
我这里给电池做的恒流放电,就是用这种方式。简单的用来放电还是可以的。恒流精度一般要求多少?
我是谁
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  • 2014-8-15 08:35:53
 
波动不要太大么,测量电池还好些,尤其测量开关噪声和文波比较大的电压,很容易干扰横流的环路,造成横流不稳定。考虑精密点,有的mos的漏电流都做了补偿。不过一般不需要。
forget
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  • 2014-8-15 08:48:46
  • 倒数9
 
这里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。
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  • 2014-8-15 08:50:11
  • 倒数8
 
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。
forget
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  • 2014-8-15 08:51:29
  • 倒数7
 
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40W30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:R1R2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5AR1R2两端电压将会超过0.6VQ2将导通,将MOSFETG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)*VFBQ3三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,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 -> MOSFETGS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。
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  • 2014-8-16 19:55:18
  • 倒数6
 
实物安装过程:
提前要准备好 废旧台式电脑上的散热器+风扇。




首先把板子焊接完毕,如下图所示:



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。



IRF540N的铁帽处涂导热硅脂,按在CPU散热器的中间的平面上,然后周糊上一坨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的。



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。
虎仔
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  • 2014-8-20 22:10:24
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完了吗,就这样?,输出功率可调吗
forget
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  • 2014-8-20 22:37:03
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只有恒流的功能。恒流电流可以通过电位器调节。
增大功率的话,只需更换MOSFET即可。
ilikerome
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本网技师
  • 2014-11-22 15:52:59
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感谢楼主,看了不少电子负载的帖子,你这个虽然简单,但是实用,也许我基础查吧,总之感谢了。
lai1689
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