有用電子負載原理

1、電子負載原理直流電子負載是控制功率MOSFET的導通深度，靠功率管的耗散功率（發(fā) 熱）消耗電能的設備，它的基本工作方式有恒壓、恒流、恒阻、恒功率這幾種。下文講述直流電子負載恒流模式原理。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。一、功率MOS管的工作狀態(tài)電子負載是利用 MOS的線性區(qū)，當作可變電阻來用的，把電消耗掉。MOS管在恒流區(qū)（放大狀態(tài)）內，Vgs 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。、用運放控制Vgs采樣電阻Rs、運放構成一比較放大電路，MOS管輸出回路的電流經RS轉 換成

2、電壓后，反饋到運放反向端實現(xiàn)控制 vgs，從而MOS管輸出回路的電流。當給定一個電壓VREF時，如果Rs上的電壓小于 VREF，也就是運放的 -IN小于+IN，運放加大輸出，使MOS導通程度加深，使MOS管輸出回路電流 加大。如果 Rs上的電壓大于 VREF時，-IN大于+IN，運放減小輸出，也就 MOS管輸出回路電流，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。下面推導Id的表達式：Un=ls*RsUp=U n=UrefUref=ls*RsIs=Id-Ig對于MOS管，其輸入電阻很大，Ig近似為0，貝U:ld=ls=Uref/Rs由此可知只要Uref不變，Id也不變，即可實現(xiàn)恒流輸

3、出。如果改變UREF就可改變恒流值，UREF可用電位器調節(jié)輸入或用 DAC芯 片由MCU控制輸入，采用電位器可手動調節(jié)輸出電流。若采用 DAC輸入即可 實現(xiàn)數(shù)控恒流電子負載。、實用的運放恒流電子負載基本原理：MOS和電阻Rs組成負反饋電路，MOS管工作在恒流區(qū)，運放 同相端調節(jié)設定恒流值，MOS管的電流在電阻Rs上產生壓降，反饋到運放反 向端實現(xiàn)控制輸出電流。R1、U2構成一 2.5V基準電壓源，R2、Rp對這2.5V電壓分壓得到一參 考電壓送入運放同相端，MOS管輸出回路的電流Is經Rs轉換成電壓后，反饋 到運放反向端實現(xiàn)控制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

4、用有2個，一方面是消雜波，另一方面也是對運放輸出的梯波進行補 償，使得電壓變化速度減緩，盡量減少 mosfet的G極電壓高頻變化引發(fā)振蕩的 可能。下面給出各種參數(shù)的表達式：Uref=2.5*( Rp 7(R2+Rp)其中Rp'為Rp抽頭對地的電阻ls=Uref/RS=2.5* ( Rp 7(R2+Rp) /Rs當Rp抽頭在最上端時，Uref、Is有最大值Urefmax=2.5* (Rp/(R2+Rp)lsmax=Urefmax/RS=2.5* ( Rp/(R2+Rp) ) /Rs如果已知最大電流Is可用Rs=Urefmax/RS=2.5* ( Rp/(R2+Rp) ) /Ismax按圖

5、中元件參數(shù)計算，可以得到)/Rs = 2.5* ( 4.7/(27+4.7)Urefmax=2.5* (4.7/(27+4.7) ) =0.37vIsmax=Urefmax/RS=2.5*( Rp/(R2+Rp) /0.1=3.7A即圖中電路最大恒流值約為3.7A 四、多MOS管并聯(lián)電子負載是靠功率管的耗散功率（發(fā)熱）消耗電能的，流經 MOS管電流 過大會導致耗散功率過大，容易燒壞 MOS管。為此可以采用多管并聯(lián)的方式來 均分電流。由于元件具有離散性和差異性，流經每個 MOS管的電流實際并不一 致，可以在電路中加入均流電阻，圖中 R4、R5、R6、R7為均流電阻。注意，其實上圖是有缺陷的：一是

6、不能很好解決每個 MOS電流的不一致的問題，二是 運放的輸出能力有限，不能驅動多個 MOS管。每個MOS管獨立用一套運放驅 動即可解決。在這一電路中，按上文式子計算出來 Rs是總電阻，Id是總電流。 附一：恒壓模式原理在恒壓模式下，電子負載將消耗足夠的電流來使輸入電壓維持在設定的電壓 上。電壓工作模式的情況與電流模式相同，只不過檢測的變量是輸出電壓，這一 輸出電壓是經過電阻 R1、R2分壓得到的。檢測出的電壓(R14兩端)被反饋到 運放的同相輸入端，MOS管再次工作在線性區(qū)。如圖所示，Vref為參考電壓值，Uf為功率控制電路的反饋電壓值。當Uf>Vref時，運放加大輸出，MOS?導通程度

7、加深，使得 MOS?輸出回路 上的電壓下降；當UfvVref時，運放減小輸出，MOST導通程度減小，使得 MOST輸出回路 上的電壓升高，最終維持在一恒定的值。通過改變Vref的值，可以使電壓改變，并恒定。恒壓值 U=Vref *(R1+R2)/R2)由 Vref=Ur2=U *(R2/(R1+R2) 可以推導出。附二：恒阻模式原理在定電阻模式下，電子負載被等效為一個恒定的電阻，電子負載會隨著輸入 電壓的改變來線性改變電流。如圖所示，Un為外加信號，調節(jié)滑動變阻器R17設定閾值電壓，當Uin改變時，負載R50上的電流也會隨之線性變化;因為U + = U-U=Un*Rl7下/ （ R16+R7）U = l in*R50所以 U in /I in = R50 *（ R16+R7） / R 17下可以看到輸入電壓與輸入電流呈現(xiàn)線性變化，并可通過滑動變阻器R17手動設置電阻值。例如，Un =3sin10t,