电子负载原理

电子负载原理

电子负载是测试电源和供电系统的常用电子仪器，下图电子负载原理框图。

电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量（量占空比大小），靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟负载是感性阻性和容性，容性负载电流上升时间。

静态的电子负载可以是电阻性（如功率电阻、滑线变阻器等）、电感性、电容性。但实际应用中，负载形式就较为复杂，如动态负载，消耗功率是时间函数，或电流、电压是动态的，也可能是恒定电流、恒定电阻、恒定电压，不同峰值系数（交流情况下），不同功率因数或瞬时短路等。目前市面上的电子负载均有基本的四项功能：恒流、恒压、恒阻和恒功率。

电子负载电路原理图

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。