電子負載電路,電子負載制作圖文分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-06-18
在恒流模式下，不管輸入電壓是否改變，電子負載消耗一個恒定的電流。我們利用MOS管的線性區(qū)，把它當(dāng)作可變電阻來用的，把電消耗掉。MOS管在恒流區(qū)（即放大狀態(tài)）內(nèi)，Vgs一定時Id不隨Vds的變化而變化，可實現(xiàn)MOS管輸出回路電流恒定。只要改變Vgs的值，即可在改變輸出回路中恒定的電流的大小。
在實際當(dāng)中，我們一般通過運放對MOS管進行驅(qū)動和電壓控制，也就是實現(xiàn)電壓-電流的轉(zhuǎn)換。為了實現(xiàn)較高的穩(wěn)定性，可以用電壓基準固定住輸入電壓。
如圖1所示，采樣電阻Rs、運放構(gòu)成一個比較放大電路，MOS管輸出回路的電流經(jīng)Rs轉(zhuǎn)換成電壓后，反饋到運放反相端實現(xiàn)Vgs，從而MOS管輸出一定的電流。
當(dāng)給定一個電壓VREF時，如果Rs上的電壓小于VREF，也就是運放的-IN電壓小于+IN，運放加大輸出，使MOS導(dǎo)通程度加深，使MOS管輸出回路電流加大。
如果Rs上的電壓大于VREF，-IN電壓大于+IN，運放減小輸出，MOS管減少輸出回路電流，這樣電路最終維持在恒定的給值上，也就實現(xiàn)了恒流工作。
所以，輸出電流Id=Is=VREF/Rs。由此可知只要VREF不變，Id也不變，即可實現(xiàn)恒流輸出。如果改變VREF就可改變恒流值，VREF可用電位器調(diào)節(jié)輸入或用DAC芯片由MCU控制輸入，采用電位器可手動調(diào)節(jié)輸出電流。
實用的電子負載電路圖如圖2所示。原理和上述類似，R1、U2構(gòu)成一個2.5V基準電壓源，R2、Rp對這2.5V電壓分壓得到一個參考電壓送入運放同相端，MOS管輸出回路的電流Is經(jīng)Rs轉(zhuǎn)換成電壓后，反饋到運放反相端，實現(xiàn)控制電壓Vgs，從而控制MOS管輸出回路的電流Is的穩(wěn)定。
電容C1主要作用有2個，一方面是消除雜波，另一方面使得電壓變化速度減緩，盡量減少MOS管的柵極電壓高頻變化引發(fā)振蕩的可能。根據(jù)分壓公式，可以自行計算負載能吸收的最大電流。
器件選型
運放：因為是直流，可以不考慮單電源工作的問題。但是要考慮運放輸出電壓的范圍，使得MOS管工作在線性區(qū)，另外，既然是DIY，一定要低成本，所以可以選擇LM358，內(nèi)置的另一個運放可以用來做保護用。
MOS管：負載輸入電壓主要受MOSFET的漏極到源極電壓（Vds）額定值和電流檢測電阻器的值的限制。注意，將電源連接到負載時，應(yīng)小心地計算功耗，使MOSFET始終處于安全操作區(qū)域（SOA）中，否則會在其管芯溫度超過安全余量時將會爆炸。這里MOS管選擇常用的IRFP462。為了實現(xiàn)大電流的輸出，可以把多個MOS管并聯(lián)起來。
電壓基準：TL431是一款輸出電壓可調(diào)的基準電壓源，輔以合適的外圍電路它可以在很大范圍內(nèi)輸出質(zhì)量較好的基準電壓。
功率電阻：電阻的功率一定要留有余量，最好選擇黃金鋁殼電阻。如果想做幾十安培的大負載，可以考慮用分流器電阻。
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