電子負載對于電路的調(diào)試時不可或缺的。通常，都是使用電阻來對電子負載進行代替，雖然可行，但是卻存在著較明顯的缺點。造成電阻替代電子負載的主要原因是，專用的電子負載價格較高，對于新手或者作為生產(chǎn)使用來說成本上是不劃算的。其實我們不必花費多余的財力，就可以自己制作一個簡易的電子負載，以便用來測試電源。

 

設(shè)計當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的電子負載有如下幾種模式：恒流模式、恒壓模式、階躍模式。恒流電子負載一般用于恒壓輸出的電源;恒壓電子負載一般用于恒流輸出的電源;階躍負載一般用于測量電路的瞬態(tài)響應(yīng)，測量過沖與欠沖。由于大多數(shù)的電源都是恒壓電源，或者是恒壓限流電源。最常用的也莫過于恒流電子負載。后文將介紹一種簡易的恒流電子負載的設(shè)計全過程。

 

 

采用電阻作為負載的缺點：

 

1、電阻作為負載要把電能轉(zhuǎn)換為熱能，本身會發(fā)熱，產(chǎn)生很高的溫度，可能會導(dǎo)致人員燙傷，或者是物體燒毀。

 

2、過高的溫度會使電阻本身的阻值發(fā)生變化，而且通常還是非線性的變化，一般來說是溫度越高，阻值越大。這個阻值的變化，導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。

 

3、電阻負載一般是水泥電阻或者繞線電阻，自身體積大、笨重，工作時要遠離人員與物體，造成大量麻煩。

 

4、電阻器本身阻值固定，不可以隨意調(diào)節(jié)，需要多個電阻串并聯(lián)實現(xiàn)不同的阻值。

這是全部完成的成品，已經(jīng)使用的很長時間，效果非常棒。

 

這個DIY的簡易電子負載使用了一個電位器調(diào)節(jié)恒流電流，恒流電流是可調(diào)的。電路比較簡陋，一共不到20個元件。

圖1 原理圖

 

IN端子為負載的接口，由于是恒流負載，所以電源一般都是恒壓電源。為了防止燒壞風(fēng)扇與運放，這里加入7805作為穩(wěn)壓輸出，為運放和風(fēng)扇提供低壓工作電壓。

 

FAN端子接入風(fēng)扇，推薦使用舊電腦里面的CPU風(fēng)扇，順帶CPU散熱器。實測采用65W的舊CPU散熱器，在MOSFET耗散功率40W，30度室溫連續(xù)工作3小時情況下，溫升僅為10度以下。

 

LM358只是用了其中的一個運放，另一個沒有用到的管腳全部懸空，當(dāng)然如果加上一個電平防止輸出紊亂，那會更好的。

 

這里的IRF540N是負載功率管，也可以換為其他型號的MOSFET，一直工作在恒流區(qū)。這個MOSFET主要限定了耗散功率，輸入電壓，以及恒流電流。另外輸入電壓還受到7805的限制。如果需要做功率更大的，或者是電流、電壓更高的，可以通過修改這幾個元件的參數(shù)來實現(xiàn)。

 

控制回路是恒流工作+5A限流保護。

 

5A限流保護：R1、R2是采樣電阻，采用了0.22歐姆的5W水泥電阻。當(dāng)流過MOSFET的電流超過5A，R1、R2兩端電壓將會超過0.6V，Q2將導(dǎo)通，將MOSFET的G極拉低，從而完成了5A限流保護。

 

恒流反饋：U2B組成的電路不是比較器，而是一個同相比例運算電路，放大倍數(shù)由VR進行調(diào)節(jié)。Vo=(1+VR/R3)*VFB。Q3三極管不是工作在開關(guān)狀態(tài)，而是工作在放大狀態(tài)。假如VR調(diào)整好了，當(dāng)MOSFET電流Iq1增加時 -> VFB增大 -> 運放輸出增大 -> Q3的基極電流增大 -> Q3的集電極電流增大 -> Q3的集電極電壓減小-> MOSFET的GS電壓減小 -> MOSFET的電流減小。從而形成一個負反饋的調(diào)節(jié)過程，從而實現(xiàn)恒流。

 

圖2

 

需要準備的材料：廢舊臺式電腦上的散熱器、風(fēng)扇。

圖3

 

把板子焊接完畢，如圖3所示。

圖4

 

然后把IRF540N的三個管腳使用三根線焊接出來，注意套上熱縮管或者玻纖管絕緣。

圖5

 

把IRF540N的鐵帽處涂導(dǎo)熱硅脂，按在CPU散熱器的中間的平面上，然后周糊上704硅橡膠，然后通過四個螺絲釘，連同風(fēng)扇一起固定在一個板子上。這樣散熱器就妥妥的固定好。最后把控制板和散熱器固定在一起，一個恒流電子負載就OK了。

 

這樣，一個簡易的電子負載就完成了。制作過程簡單，用料少，總共使用了不到20個元件。并且還能通過修改參數(shù)來實現(xiàn)不同的功率和電流大小。大家可以參照文中的原理圖和制作過程來試一試，不僅節(jié)省了實驗成本還增長了姿勢。