自制恒流电子负载机

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  电子负载机是很多从事电予设计尤其是电源设计与制作的朋友们必备的工具,在设计中有时需要给电池等器件放电,如果用个水泥电阻进行电流凋节,不但不能恒流还不够方便,而买一台市场上的成品电子负载机,*便宜的也要近1000元。笔者自己动手做了一台电了负载机,该负载机的制作元件易找,制作后不用调试就能使用,还具有恒流及各项保护功能。经过试用效果十分理想,不但可以用来对电池恒流放电,还可以用在工厂对生产的电源产品做老化实验用等。在此将制作方法同大家分享。

  电路原理

  电路如下图所示。VT4提供整个电路的2.5V基准电压。IClA、R9、VT1、VT2等组成开关式恒流电路。例如当Load端接入电池,并且刚开始电流在R9上产生的压降(C点)没有B点的电压高,此时D点输出为高电位,VT1、VT2持续导通,于是R9上的压降(C点)将持续增加直到超过B点电压,此时D点输出为低电位,VT1、VT2关断。这个过程一直重复下去,所以恒流电流={[2.5÷(R7+R8)]×R8}÷R9。以图中为例,流过L0ad端的电流为{[2.5÷(100k+10k)]×10}÷O.1≈2.3A。


  IC1B起低压保护作用。平时**电位高于H点,所以F点为高电位,VT3不动作,VT1、VT2正常工作。当Load端的电压低于设定值时F输出为L,VT3动作,将VTl、VT2(E点)的驱动电压拉低,VTl、VT2将不导通,无负载电流流过Load端口,起到了低压保护作用。例如在对一块铅酸电池放电时,将12V的电池放到电压只有3V时,该电路就会发挥低压保护作用,终止放电电流。希望终止的放电电压可通过[U÷(R13+R10)】×R10=2.5V来计算,其中的U就是希望终止的放电电压。

  IClC的作用为*高电压限制,原理同IClB,它用于保护VT1、VT2**工作。设想一下,流过VT1、VT2的电流是恒定的,当Load端的电压无限制地升高时,VT1、VT2的功耗也就无限制地升高了,而VT1、VT2的功耗是有限制的,VT1、VT2就很可能损坏,所以必须进行*高电压限制。

  IC1D起*大电流限制作用,原理同IClC。上图中的R8可调电阻开路时,B点的电压为2.5V。这时的限流值是25A,VT1、VT2如果功耗不够,也一定损坏。这部分公式为:希望流过R9的*大限制电流:{[2.5÷(R14+R11)]×R11}÷R9。

  制作方法


  制作该电路选用的都是普通元件,但VT4对电流的限制精度很重要,*好选1%精度的。其中的R8、R10、R18、R1l都可以用可调的电阻,以实现你的不同需求。但在制作时要调到合适的位置,以免给制作后期带来不必要的麻烦。选用的VT1、VT2原则上Rds(on)越小越好,但不要强求,可根据你的放电电流需求降低标准。

  当Load端的电流流过VT1、VT2时,这两个元件容易产生很高的热量。例如当Load端的电压为12V,如果流过R9的电流为2A(R8≈8.5kΩ时),则VT1、VT2将分别将产生约11.7w的功耗。如果Load端的电压为24V,则将分别产生约24w的功耗,所以强烈要求在制作时给VTl、VT2加上足够大的散热片。另外如果你没有足够功耗的MOSFET,可以通过调整R11的值来限制流过VT1、VT2的*大电流,以保护它们**可靠的工作。可以在Load端接一只电流表以方便监测电流。右图是笔者制作的电路板,可供参考。另外如果需要这个电路的Protel线路图与Layout图,或者PSpice仿真模型的朋友可以到本刊网站下载。

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