电子假负载电路原理

电子假负载基本思路

电子假负载的功率器件，一般选用所需控制功率小的场效应管和IGBT管、选用时一定要有超过满载时的功率余量，避免使用中烧毁；电子假负载工作时产生大量的热量，需要加装散热器，并且功率器件与散热器之间的热阻要尽量小，必要时可安装散热风扇；电子假负载的功率器件极易发生寄生自激振荡，一旦产生振荡，不但工作状态完全变了，还会烧坏功率器件。所以防寄生自激振荡非常重要的，也是制作电子假负载成功与否的决定因素。本制作产生一个基准电压分别送到三个运放，通过恒压、恒流实现电子假负载的基本功能。总原理框图如图1所示。

电子假负载电路原理

原理图如图2所示，基本电路为除虚线框⑤和两个万用表以外的部分，由恒压电路、恒流电路、过流保护电路、驱动电路组成。V=12V输入电压，经过限流电阻R1到三端可调分流基准源U1（TL431）的阴极K后，由参考端R得到输出基准电压VR为2.5V，经电阻R1到调整滑动变阻器R6，一路经电阻R2为U3A提供电压，另一路经电阻R7为U3C提供电压。

1、恒压电路

如图2虚线框①所示。当负载端输入电压增大时，U3A同相输入端电压增大。当同相输人端电压大于反相输入端电压（基准电压）时，U3A输出高电平，在场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG上产生压降，使得漏极D和源极S之间的电压VDS减小，从而达到恒压的目的。

2、恒流电路

如图2虚线框②所示。当负载电流增大时，R19、R22、R25、R28上的电压增大。即R18、R21、R24、R27上的取样电压增大，也即是U3C反相输入端电压增大，当U3C反相输入端电压大于同相输入端电压时，U3C输出低电平，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG减小，Q1、Q2、Q3、Q4的内阻RDS增大，负载电流减小，从而达到恒流的目的。

3、过流保护电路

如图2虚线框③所示。当负载电流增大时，R19、R22、R25、R28上的电压增大，即R18、R21、R24、R27上的取样电压增大，U3B反相输入端电压增大，但电流继续增大。当反相端电压大于所设定过流保护电流的基准电压（同相端输入电压）时，U3B输出低电平，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG减小，Q1、Q2、Q3、Q4的内阻RDS增大，负载电流减小，从而起到过流保护作用。

4、驱动电路

如图2虚线框④所示。Q1、Q2、Q3、Q4选用大功率场效应管IRF540作为功率器，但是多管并联后，由于极间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性变坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联复合管一般不超过4个，而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。R17、R20、R23、R26为驱动电阻，R18、R21、R24、R27为取样电压电阻，R19、R22、R25、R28为限流电阻。C9一端接场效应管IRF540漏极，另一端接地，用于防震荡。

电子假负载电路测试

电子假负载制作后需进行测试，测试电路接线图如图2所示。虚线框⑤和两个万用表部分。万用表1测电源输出电压，万用表2测电源输出电流，两个滑变电阻都打在50％处。单刀双掷开关J1打在1端时，为恒压模式，所选的被测电源的输出电压保持在12.501V，说明该电子假负载有恒压功能。单刀双掷开关J1打在2端时，为恒流模式，所选的被测电源的输出电流保持在19.993A，说明该电子假负载有恒流功能。定电流模式能用于测试电压源及电源的负载调整率。改变滑变电阻R6的抽线位置，可以改变预置的恒定电压电流值。过流保护的预置电流值可以通过滑变电阻R14来改变。

图中虚线框⑤部分为列举的测量电源（也可以用其他电源作为测量电源），V∞为15V交流电压，经桥式整流电路D1、D2、D3、D4整流后，由电容滤波后得到直流电压，再经三端稳压器U2（ML7812）稳压，得到稳定的+12V直流电压。