一个简单实用的DC电子负载设计和制作 第二更:原理图设计

      哈哈哈,第二更来晚了,手上杂事太多了,下面来说说关于电子负载的一些原理图设计,下面是正文。

     电子负载在设计原理图时可以简略的分为功率、控制、电源等几大部分,功率部分主要是MOS的控制电路,控制部分就很杂乱,几乎所有的保护电路和辅助控制都在这一部分,然后就是电源部分,之所以将电源拿出来单独说是因为电源对负载的影响还是很大的,如果电源质量很渣的话负载很有可能导致负载振荡,情况好的话就是负载电流不准确,严重的就是直接炸鸡。。。。。

    先说功率部分吧,这部分来来回回改了三次,算是比较满意的,先看图

      哈哈哈,直接QQ截图快捷又简单,这是MOS管部分的电路,一共十只管子,每个管子的电路都是一样的采样电阻用的直径2mm的20mR锰铜丝(或者康铜丝?)电阻,每个管子设计的电流最大会有5A,直径太细了估计温飘会很大。

      这部分就是实现电子负载恒流、恒压、恒功率、恒阻等一系列负载模式的关键电路。电流采样信号IFB1经过运放进行放大,放大后的电压经过R1送到358的2脚与基准电压REF进行比较并输出一个误差电压去控制MOS管栅极G1来控制电流大小,最终将电流稳定在设定值。

      之所以说这个电路关键就在于这个电路是实现MOS管均流的基础,大功率的电子负载都是通过增加MOS管数量来增加功率的,MOS管并联就会存在均流问题,特别是CV、CP、CR三个模式更需要MOS管有很好的均流效果。

     仔细看看上图,会发现他和网上常见的恒流控制有点小区别,可以和下图进行对比

     首先一个,运放的供电变化了,当然并不是指供电电压值,而是供电方式由单电源变为双电源供电了,另一个就是放大部分的区别,可以看到他们一个是差分放大,一个是同相放大器。现在来说说做这些修改的原因,关于供电,普通运放单双电源供电的区别就在于输出摆幅和输出0V的区别,在电子负载中输出摆幅我们并不关心,而输出0V的能力我们就很关心了,单电源供电的运放是没有办法输出一个很接近0V的电压的,哪怕是轨到轨运放也不行,当是双电源供电就可以解决这个问题,它可以输出一个真正的0V,双电源供电的另一个作用就是可以输出负压将MOS“关死”,在一些控制和保护中很有用,这部分在后面的叙述中有讲。

      然后就是同相放大改差分了,因为MOS数量较多而且距离很远,这个时候地平面就是个问题了,如果采用同相放大电路,会因为地平面的问题造成MOS管不均流,这个问题已经在我的第二版负载中体现出来了,离REF近的MOS电流最大,离最远的那个MOS电流最小。差分放大就不存在这个问题,差分放大不存在参考地这个问题,这样的话地平面的对MOS的均流影响就很小了。

~~~~~~~~我是分隔符~~~~~~~~

     前面是对功率部分的简单叙述,现在来说说一些控制和保护方面的,电子负载第一个需要考虑的就是反接保护,因为反接后电流会从功率MOS的体二极管流过,完全不受控,简单的反接保护就是串保险丝或串二极管,串保险丝的问题就是要么反接炸保险,炸一次换一次保险,麻烦,要么保险余量选大了熔断不及时,串二极管的主要缺点就是过电流能力受限于二极管的电流大小和散热处理,小于10A的电流用二极管还是最划算的。复杂点就是用MOS或者继电器,继电器存在的问题也是过电流的能力以及触点的寿命,但是它也有优点,就是出现过压或者因MOS损坏出现过流时可以完全将负载和被测电源断开,用MOS做反接保护的优点就是可以过很大的电流,体积也可以相对的做小,缺点嘛就是过压时不能断开负载,或者MOS损坏时不能断开与电源的连接,与继电器的优缺点是相对的。

    这次电子负载的反接保护用的是MOS,因为电流比较大(虽然后来发现电子负载并带不了那么大的电流。。。。),反接保护用的普通比较器LM393,电路图如下

R3 R4从5V基准哪儿分得一个很小得电压(大约20mV)送入LM393得2脚,3脚同相端为电压采样输入,当没有输入电压或者输入反接时比较器输出低电平到6脚,因为5脚为5V,比较器输出一个高电平作为空载保护信号至控制端。具体保护电路如下

                                           图中D1为6.2V稳压管

       输入启动为高时,D1被击穿三极管导通将REF拉低至负电压,负载停止工作,当由正确的输入电压时,输入启动为低电平,D1截止,三极管关闭,REF恢复为正常的电压,负载开始正常的工作。

     启动控制和过温保护原理和上述保护一样。

     过流和过功率保护电路图如下

                       由于设计时考虑不周,R6在实际调试中更换为1N4148

 他的保护原理很简单,MUL为乘法器输出的功率信号或者为输入总电流的电流信号,当出现过功率或者过流时Q1导通将REF电压拉低进行功率或者电流限制,这部分的环路速度需要快一点,才能保证出现故障时能够快速的将REF降低。

       最后就是电源部分,这部分设计的很简单,控制部分直接用三端稳压得到+12V和-5V,如图

因为后续会加一个数控功能,所以另外用一颗降压芯片稳压出一个12V给单片机供电。如下图

风机供电被我独立出来了,连同风机控制也独立出来了,因为在之前的版本中发现风机启动后对负载部分的干扰还是很大的,特别是环路没有调试的很好的时候可以直接将环路干扰的振荡,风机部分如下图

原理图设计基本就这些,后续单片机部分要是做好了的话我会更新到这篇文章的后面。这一更就到这吧,如果有问题的话欢迎大家在评论区讨论,当然,要是原理图有问题的话我更欢迎大家在评论区提出来,避免将别人误导了,哈哈哈。

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  • 瓦西大坏蛋 2023-09-26 22:08
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  • 蔡徐坤 2023-07-14 15:13
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  • dy-vPjECiFC 2023-06-27 21:41
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  • 小人儿 2023-06-18 15:22
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  • dy-ySrAAK7M 2023-03-15 11:24
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  • 一个马铃薯 2022-12-05 00:43
    毕设做这个,想系统的学习一下
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  • 一个马铃薯 2022-12-05 00:42
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  • Peter huang 2022-12-03 01:18
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  • 万物智联 2022-10-29 02:52
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  • dy-nTPFDaPX 2022-10-24 13:59
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  • 琉璃凤凰1 2022-08-07 22:47
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  • dy-JJ4pSbMD 2022-05-14 05:23
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  • dy-LFYpplAi 2022-04-02 12:19
    我是ddy,你又在摸鱼🤓
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  • 蔡徐坤 2022-03-15 01:41
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  • 一起玩吧 2021-12-23 00:02
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  • 年少有你1234 2021-09-02 14:26
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  • 荆鹏飞 2021-04-11 11:37
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