设计一个电子负载,通过控制基极电流来控制发射极输出电流
设计一个电子负载,满足的要求是:通过控制基极的电流来控制发射极的输出电流,使发射极输出的电流0--30a连续可调,我想着基极的控制采用A/D转换器,看起来比较直观,如果加上单片机可以自动控制就更好了,现在只是有这个思路,但是操作起来不知道如何下手,我想着先用电位计来控制基极的电流,用电流表观察发射极的输出,从在这里最简单的入手,我想请高手指导一下.
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上圖這線路是以前工作時,自己做的電子式負載機,但只能以可調式定電流放電,如果配合MCU的話,就可改裝成可定電阻、定電流、定功率、脈沖放電等等的功能.
負載機通常都是用來做放電用,如測試電池、電源器輸出、測量輸出功率等,一台電子式負載機要好幾萬,對於生產線,或個人要用,一般用途的話,是滿貴的,所以自己製作負載機,價格便宜又簡單,用於生產及簡單測試就很足夠了.
所需零件:
運算放大器: 358 1棵
電壓參考器: TL431 1棵
小訊號電晶體: 945 1棵
功率晶體: 1012 (TOSHIBA編號)1棵或2棵(視放電功率)
功率電阻: 0.1 ohm一棵
可變電阻: 1K 1棵.
電阻、電容: 若干
變壓器 12VDC輸出,任何電流值的都可以,只供電給TL431及OP用,不需多大電力.
工作原理:
12VDC輸入後,TL431電壓參考器,會產生一固定2.495V的參考電壓,再經電阻及VR分壓後,輸入OP AMP的+ input,這點的電位決定放電電流,如果設定最大3A放電,則這點電壓最高就等於R1*3A=0.3V,可自己分配R6及VR值來設定.
功率晶體主要做為消耗功率之用,當LOAD+及LOAD-接上電源後,放電電流由LOAD+,經功率晶體E極到C極,再到功率電阻R1到地 LOAD-,因負載未接上時,OP AMP的+ input電位高於- input,輸出為高電壓,Q1會導通,並驅動Q2及Q3也導通,構成迴路放電,但當放電電流* R1值大於VR中間抽頭的電位時(OP AMP + input),就會使OP AMP 輸出轉為低電位,使Q1 OFF,並使Q2及Q3也OFF,電流就停止,如此 ON-OFF-ON-OFF 快速的切換,就會達成固定電流放電功能.
因放電時,所有的功率都消耗在功率晶體上,所以功率晶體必需使用大型散熱片,必要時用風扇散熱.
功率晶體可選用其他型號,但除了要注意耐電流值外,功率這規格也是必需要注意的! 如放電規格需到10V/3A,功率晶體就需要能耐到30W以上功率,不然就需並聯使用.
0.1ohm功率電阻的瓦數也必需要符合規格,以3A最大放電電流來說,至少要1W,計算公式為I^2*R=所需瓦數.
如果用於較高電壓負載運用,可以不必使用變壓器,由待測負載本身直接供電給TL431及OP AMP即可( V+直接接到LOAD + ),但負載電壓值必需大於2者的工作電壓.
於輸入串一個電流表,及並聯上一個電壓表後,就可以清楚看出放電狀態.
此線路不適用於交流電源,請注意!上圖粗線部分為主要放電電流行經路線,必需以大片銅泊或18號以上線材接線.
此圖僅供參考,如有錯誤地方,還請各位指正.
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