自制一个大功率的电子负载

自己做一个电子负载这个想法已经有很久了，之前做的电子负载存在很多问题，而且只有恒流模式，保护也只有反接保护，不怎么实用，所以下定决心自制一个实用的电子负载出来。

先说说这次准备自制的负载的主要参数吧

最高输入电压：150V最大测试电流：40A最大耗散功率：600W，支持四个负载模式和电池测试模式，支持数控，显示用TFT液晶屏来做。至于电压和电流的分辨率的问题只有做出实物后再来看效果如何了，自己用不需要做到0.1这种程度。

保护功能就基本的保护，过压，过流，反接，过温，过功率和空载保护。这些保护都准备由硬件电路来完成，这样保护速度才快。

单片机现在先用STC的STC8A系列，要是效果好的话就用32来做控制系统，增加一些功能。

原理图还在优化中，很多细节地方真的让人头疼

器件和工具都准备的差不多了，来两张图，哈哈哈，桌子有点凌乱

哈哈哈，最贵的可能就是那个示波器了，买它主要是看中了他的四通道，另外那四个电阻电容本还是小贵。最气的是散热片没有买合适，到手后才发现太小了，估计两个合起来最大散热300W吧，散热齿也很密集，把风扇的风挡了好多。

原理图再检查检查，没问题就可以自制PCB了，这是个大工程，估计一直做也要做个两三天吧，分成两块板子，功率版和单片机控制板，单片机板子的东西很少，就一个单片机，按键，显示器可能会加一个485通信芯片和存储芯片，ADDA都放到功率板上去了。

这第一版PCB画的我脑壳疼，很多时候走线长度，走线方式要和布局相互妥协，交叉线也多中间散热片占了老大的面积，其他的小芯片只能在一旁瑟瑟发抖，板子尺寸都有340*180了。

相比较于上一版，第二版把功率降了一点，之前是十个管子600W，现在这个板子只有6个功率管，最大300W的功率耗散，不过散热片感觉散热能力不太行，还没带过300W的功率，110W的时候MOS的晶圆温度就有六十多度了。

先来两个版本的PDF，之前的版本把四个模式都做了，后来调试的时候发现用的均流方式有问题，环路和运放部分也有问题，就放弃了，重新画了一板，现在这个版本能够稳定工作，小毛病还是有，所以，第三版已经在日程上了。（关于PDF两个版本，这里不方便分享，有需要的朋友可以私聊我，我发给大家。）

说说这个负载的设计思路吧，思路呢也很简单，恒流模式是所有模式的基础，所以如何设计好均流电路是一个关键，我的第一版均流思路也不复杂，总共有十路负载，以其中一路作为基准，把他的电流采样输出作为后面的九路负载的基准输入，这样就能实现均流了，但是实际调试的时候发现这个电路不太稳定，而且因为运放单电源供电，在基准为0的时候实际负载电流不为0，就放弃这个版本了。

均流完了就是各种保护电路和检测电路了，输入总电流检测这儿用了一个反相放大器，反接用的MOS和比较器，都是常规电路，温度保护第一版用的LM35D和NE555做的，觉得太麻烦了第二版就只用了LM35D，用单片机检测温度来保护。

功率保护对于电子负载来说是很重要的一个保护功能，第一版的功率保护用的是集成三极管和运放做的一个模拟乘法器，但是做出来效果不怎么好，线性度可以，就是输入输出有个倍率关系，比如两个2V输入应该输出4V才对，结果输出电压是五点几V，郁闷，第二版用的乘法器芯片，花五十大洋买回来的两片芯片是假的，郁闷死了。

目前遇到了几个问题

第一个问题就是电源部分，我的电源是用一个双15V变压器整流后直接稳压得到12V，-5V，-12V的控制供电，风机供电是从正电压取电经过TPS5430降压后得到12V的风机电源，现在的问题就出在12V供电和风机供电上面，不知道是不是我的滤波电容太小了还是怎么回事，12V稳压出来的纹波电压特别大，都快1V了，这个纹波电压造成的影响就是用431稳压出来的基准电压的文波也很大，连贯的影响就是MOS的驱动端可以看到一个很明显100HZ振荡，顺带的负载电流也有100HZ的振荡。

至于风机供电，原本的设想是风机在工作的时候又可能会干扰负载，所以在风机供电的供电输入输出端和地线都加了磁珠进行隔离，但是万万没想到的是，在负载板的风机接口哪儿忘了加磁珠了，所以风机工作的时候还是把负载干扰了，最明显的就是风机启动后负载电流会减小个几十mA,MOS的驱动波形上会有很多毛刺。

第三个就是温度保护和功率保护部分，温度保护部分为了省事儿就把温度保护放在了单片机里面，去掉了硬件的温度保护，所以现在工作的时候散热风扇不管负载功率大小，一直是全开的，略微感觉不爽，哈哈哈。

功率保护这儿，一直想用硬件的乘法器来做，但是用运放做的没成功，用芯片的话贵不说还容易买到假芯片，头疼。。。。。

不知道是不是因为我用的MOS里面的晶圆太小了，单颗MOS负载20W左右的功率我测MOS的D脚温度都有60度以上了。emmmmm.

最后就是关于反接保护和空载保护的问题，我用的MOS来做的防反接，所以这个MOS选择有点蛋疼，它的耐压和负载的耐压是一致的，但是它又要承受整个负载的电流输入，所以选择的时候就需要选高耐压和高耐流的管子，最开始想用IRFP4668来做，不过这管内阻还是不够小，40A电流的时候他的功耗可以达到13W左右，这就需要一个大散热片了。

空载保护用的393来做的，因为最低输入电压在1~2V左右，所以从电压采样电阻分压出来的电压很小，所以加载393的25脚电压也会很小，2脚电压小倒是没多大影响，蛋疼是5脚的电压，当初设计时候为了省事儿就和2脚共用了一个电压，万万没想到的是393的低压输出比我的5脚电压高，这就导致了我的负载电源不管接还是不接我的负载都是处于工作状态，于是空载保护就失效了，最后还是使劲儿加大上拉电阻来解决的，后面版本这个地方需要改一下。

左边的是之前做的，比现在的看着大了好多，后面的电池就是拿来测试的，50AH的锂电池。后续的计划就是把现在遇到的问题一并解决，同时把单片机加入进去，让电子负载支持四种负载模式。

单片机暂时用STC8单片机，显示屏本来准备用2.4寸的TFT显示屏的，但是51单片机跑不动，所以还是改成LCD2004，单片机和显示屏都有啦，就差板子咯。顺便把旋转编码器加上去，操作起来方便点.

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