手把手教你设计简易电子负载仪

    最近搞了一个DCDC电源,所以需要一个电子负载仪,在X宝上买了一个简易电子负载仪后,发现老板没做散热,电路板工作电源不是直流电源,为了解决这个问题,自己动手设计了输入12V,带散热的简易电子负载仪.

    这里直接上测试视频:https://www.bilibili.com/video/BV1BK4y1C7Pr/

    电路板电源输入:电路板输入为直流12V,用的是DC2.5街头,随便就能买到的那种AC220V转DC12V的开关电源,如果使用双风扇的话可能就要大一点电流,如果是只是单风扇的可以使用1A的电源.使用DC12V主要是两个原因,原因1.风扇使用的是主机散热器风扇,这个散热风扇本来就是12V供电,而且电流比较大,因此使用5V转12V的DCDC升压电路,对这个电源输入要求较高,假设效率是100%,如果12V单风扇电流为0.5A,那就要求5V的输入电流要大于等于1.2A.如果是12V的双风扇电机,电流为1A,要求5V输入电流为2.4A.原因2:LM324工作电压可以达到12V,直接接到场效应管的栅极,就可以直接将MOS导通,如果是5V的话就有点尴尬,即使是LM324输出电源电压可能场效应管还是处于半导通状态.

    测试电源输入:测试电源的输入电压理论上只与场效应管的最大,最小工作电压有关,测试电源输入功率只与散热有关,散热做的越好,可以支持的电流越高,测试功率越高.

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LM324先上图

这里开始说基本原理.J1接的是输入电源.U1接的是电流表.二极管是防止反解(其实没用),可以焊接一个3A(或更大)快速熔断器,防止过流导致场效应管烧坏.Q1是场效应管,型号用的是110N8F6.C1可以不焊接.R1,R2组成分压电路,让运放输出限制在12*(4.7/(4.7+1))=9.8V;R13和R17组成放大电路,放大23倍.R11是电流采集电阻.测试电流在mos上流过后流经采样电阻,在mos的S极得到采样电压.经过放大后的电压输出到运放的1脚上.因此这个电路起始是一个负反馈电路,电路可以认为是只有比例放大的PID控制器,因为这个PID控制器是由硬件直接组成,控制周期非常短,在实际使用中上升时间非常快,超调也不会有很大,能满足一般的要求.

这里还有一个调节的电压的电路就是V_SET

413是用来输出一个2.5V的电压的,优点是体积小,我用的是SOT23封装,也可以用ASM1117-2.5V代替,这个就是体积有点大.R2是用来分压的.RP1,RP2焊接一个就行,因为它们对应不同的封装,所以我就把他们放在一起.V_SET=2.5*(R/(20+4.7-R)).

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原理分析到这里,接下来就看看散热.

本此设计的散热是风冷.场效应管的金属接到铝合金散热器上,然后再用风扇使劲吹.

方案1,买一个风扇加一个散热器,优点便宜;缺点,这风扇不行,要换.后面换了一个大功率一点的风扇就好了.

方案2:直接上电脑散热器.优点散热还行,缺点:太贵了.

最后给出整个电路图

调试:

如果焊接的时候不小心把22K的电阻短接了,所有电流都会流经这个短接的电阻对应的场效应管,如果是在大电流,没散热的情况下,会导致场效应管发热严重,直到烧毁,因此,一开始上电,应该把电源输出电压调低,最大输出0.8A然后设置测试电流,最大不大于0.5A,测量每一个采样电阻的电压.看看他们的电压是否都差不多.

总结:要处理好测试电路的布线,做到短粗.解决散热问题,散热决定了输入功率.