DIY福音!隻要20個元器件打造恒流電子負載
發布時間:2015-02-10 責任編輯:sherryyu
【導讀】本文介紹的是一個恒流電子負載打造全過程,該DIY製作過程簡單,用料少,總共使用了不到20geyuanjian。bingqiehainengtongguoxiugaicanshulaishixianbutongdegonglvhedianliudaxiao。dajiakeyicanzhaowenzhongdeyuanlituhezhizuoguochenglaishiyishi,bujinjieshengleshiyanchengbenhaizengchanglezishi。
電dian子zi負fu載zai對dui於yu電dian路lu的de調tiao試shi時shi不bu可ke或huo缺que的de。通tong常chang,都dou是shi使shi用yong電dian阻zu來lai對dui電dian子zi負fu載zai進jin行xing代dai替ti,雖sui然ran可ke行xing,但dan是shi卻que存cun在zai著zhe較jiao明ming顯xian的de缺que點dian。造zao成cheng電dian阻zu替ti代dai電dian子zi負fu載zai的de主zhu要yao原yuan因yin是shi,專zhuan用yong的de電dian子zi負fu載zai價jia格ge較jiao高gao,對dui於yu新xin手shou或huo者zhe作zuo為wei生sheng產chan使shi用yong來lai說shuo成cheng本ben上shang是shi不bu劃hua算suan的de。其qi實shi我wo們men不bu必bi花hua費fei多duo餘yu的de財cai力li,就jiu可ke以yi自zi己ji製zhi作zuo一yi個ge簡jian易yi的de電dian子zi負fu載zai,以yi便bian用yong來lai測ce試shi電dian源yuan。
設計當中經常出現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於恒壓輸出的電源;恒壓電子負載一般用於恒流輸出的電源;階(jie)躍(yue)負(fu)載(zai)一(yi)般(ban)用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying),測(ce)量(liang)過(guo)衝(chong)與(yu)欠(qian)衝(chong)。由(you)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)的(de)電(dian)源(yuan)都(dou)是(shi)恒(heng)壓(ya)電(dian)源(yuan),或(huo)者(zhe)是(shi)恒(heng)壓(ya)限(xian)流(liu)電(dian)源(yuan)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)也(ye)莫(mo)過(guo)於(yu)恒(heng)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)。後(hou)文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)一(yi)種(zhong)簡(jian)易(yi)的(de)恒(heng)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)的(de)設(she)計(ji)全(quan)過(guo)程(cheng)。
首先說一下使用電阻作為電子負載的缺點。
采用電阻作為負載的缺點:
1、電阻作為負載要把電能轉換為熱能,本身會發熱,產生很高的溫度,可能會導致人員燙傷,或者是物體燒毀。
2、過guo高gao的de溫wen度du會hui使shi電dian阻zu本ben身shen的de阻zu值zhi發fa生sheng變bian化hua,而er且qie通tong常chang還hai是shi非fei線xian性xing的de變bian化hua,一yi般ban來lai說shuo是shi溫wen度du越yue高gao,阻zu值zhi越yue大da。這zhe個ge阻zu值zhi的de變bian化hua,導dao致zhi測ce量liang結jie果guo不bu準zhun確que。
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,不可以隨意調節,需要多個電阻串並聯實現不同的阻值。

這是全部完成的成品,已經使用的很長時間,效果非常棒。
這個DIY的簡易電子負載使用了一個電位器調節恒流電流,恒流電流是可調的。電路比較簡陋,一共不到20個元件。

圖1 原理圖
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基本原理
IN端子為負載的接口,由於是恒流負載,所以電源一般都是恒壓電源。為了防止燒壞風扇與運放,這裏加入7805作為穩壓輸出,為運放和風扇提供低壓工作電壓。
FAN端子接入風扇,推薦使用舊電腦裏麵的CPU風扇,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度室溫連續工作3小時情況下,溫升僅為10度以下。
LM358隻是用了其中的一個運放,另一個沒有用到的管腳全部懸空,當然如果加上一個電平防止輸出紊亂,那會更好的。
這裏的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。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的限製。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來實現。
控製回路是恒流工作+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。當流過MOSFET的電流超過5A,R1、R2兩端電壓將會超過0.6V,Q2將導通,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,放大倍數由VR進行調節。Vo=(1+VR/R3)*VFB。Q3三極管不是工作在開關狀態,而是工作在放大狀態。假如VR調整好了,當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節過程,從而實現恒流。
實物安裝過程

圖2
需要準備的材料:廢舊台式電腦上的散熱器、風扇。

圖3
把板子焊接完畢,如圖3所示。
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圖4
然後把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的鐵帽處塗導熱矽脂,按在CPU散熱器的中間的平麵上,然後周糊上704矽(gui)橡(xiang)膠(jiao),然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)四(si)個(ge)螺(luo)絲(si)釘(ding),連(lian)同(tong)風(feng)扇(shan)一(yi)起(qi)固(gu)定(ding)在(zai)一(yi)個(ge)板(ban)子(zi)上(shang)。這(zhe)樣(yang)散(san)熱(re)器(qi)就(jiu)妥(tuo)妥(tuo)的(de)固(gu)定(ding)好(hao)。最(zui)後(hou)把(ba)控(kong)製(zhi)板(ban)和(he)散(san)熱(re)器(qi)固(gu)定(ding)在(zai)一(yi)起(qi),一(yi)個(ge)恒(heng)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)就(jiu)OK了。
這樣,一個簡易的電子負載就完成了。製作過程簡單,用料少,總共使用了不到20geyuanjian。bingqiehainengtongguoxiugaicanshulaishixianbutongdegonglvhedianliudaxiao。dajiakeyicanzhaowenzhongdeyuanlituhezhizuoguochenglaishiyishi,bujinjieshengleshiyanchengbenhaizengchanglezishi。
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