自己动手做个恒流电子负载机

自己动手做个恒流电子负载机

电子负载机是很多从事电子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调节，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，最便宜的也要近1000 元。笔者自己动手做了一台电子负载机，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

电路如图 1 所示。VT4 提供整个电路的 2 ．5V 基准电压。IC 1A 、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Load 端的电流为{[2 ．5 ÷ (100k+10k)] × 10} ÷0 ．1 ≈ 2 ．3A 。

IC1B 起低压保护作用。平时G 点电位高于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VT1 、VT2(E 点) 的驱动电压拉低，VT1 、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。

IC 1C 的作用为最高电压限制，原理同IC1B ，它用于保护VT1 、VT2 安全工作。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，所以必须进行最高电压限制。

IC1D 起最大电流限制作用，原理同IC 1C 。图1 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 的最大限制电流={[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，最好选 1 ％精度的。其中的R8 、R10 、R18 、R11 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 ．5k Ω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VT1 、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 的最大电流，以保护它们安全可靠的工作。可以在Load 端接一只电流表以方便监测电流。图 2 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。