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DIY福音!只要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來實現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,不僅節省了實驗成本還增長了姿勢。
 
電子負載對于電路的調試時不可或缺的。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響應,測量過沖與欠沖。由于大多數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計全過程。
 
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、過高的溫度會使電阻本身的阻值發生變化,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,導致測量結果不準確。
 
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,不可以隨意調節,需要多個電阻串并聯實現不同的阻值。
原理圖
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。
原理圖
圖1 原理圖
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基本原理
 
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。為了防止燒壞風扇與運放,這里加入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,推薦使用舊電腦里面的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。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來實現。
 
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
實物安裝過程
圖2
 
需要準備的材料:廢舊臺式電腦上的散熱器、風扇。
需要準備的材料
圖3
 
把板子焊接完畢,如圖3所示。
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板子焊接完畢
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
圖5
 
把IRF540N的鐵帽處涂導熱硅脂,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來實現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,不僅節省了實驗成本還增長了姿勢。
 
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