電子負(fù)載原理

電子負(fù)載是測(cè)試電源和供電系統(tǒng)的常用電子儀器，下圖電子負(fù)載原理框圖。

電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)功率MOSFET或晶體管的導(dǎo)通量（量占空比大小），靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備，它能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)模擬負(fù)載短路，模擬負(fù)載是感性阻性和容性，容性負(fù)載電流上升時(shí)間。

靜態(tài)的電子負(fù)載可以是電阻性（如功率電阻、滑線變阻器等）、電感性、電容性。但實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載形式就較為復(fù)雜，如動(dòng)態(tài)負(fù)載，消耗功率是時(shí)間函數(shù)，或電流、電壓是動(dòng)態(tài)的，也可能是恒定電流、恒定電阻、恒定電壓，不同峰值系數(shù)（交流情況下），不同功率因數(shù)或瞬時(shí)短路等。目前市面上的電子負(fù)載均有基本的四項(xiàng)功能：恒流、恒壓、恒阻和恒功率。

電子負(fù)載電路原理圖

原理圖如圖2所示，基本電路為除虛線框⑤和兩個(gè)萬(wàn)用表以外的部分，由恒壓電路、恒流電路、過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路組成。V=12V輸入電壓，經(jīng)過(guò)限流電阻R1到三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1（TL431）的陰極K后，由參考端R得到輸出基準(zhǔn)電壓VR為2.5V，經(jīng)電阻R1到調(diào)整滑動(dòng)變阻器R6，一路經(jīng)電阻R2為U3A提供電壓，另一路經(jīng)電阻R7為U3C提供電壓。

1、恒壓電路

如圖2虛線框①所示。當(dāng)負(fù)載端輸入電壓增大時(shí)，U3A同相輸入端電壓增大。當(dāng)同相輸人端電壓大于反相輸入端電壓（基準(zhǔn)電壓）時(shí)，U3A輸出高電平，在場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的柵極G電壓VG上產(chǎn)生壓降，使得漏極D和源極S之間的電壓VDS減小，從而達(dá)到恒壓的目的。

2、恒流電路

如圖2虛線框②所示。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，R19、R22、R25、R28上的電壓增大。即R18、R21、R24、R27上的取樣電壓增大，也即是U3C反相輸入端電壓增大，當(dāng)U3C反相輸入端電壓大于同相輸入端電壓時(shí)，U3C輸出低電平，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的柵極G電壓VG減小，Q1、Q2、Q3、Q4的內(nèi)阻RDS增大，負(fù)載電流減小，從而達(dá)到恒流的目的。

3、過(guò)流保護(hù)電路

如圖2虛線框③所示。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，R19、R22、R25、R28上的電壓增大，即R18、R21、R24、R27上的取樣電壓增大，U3B反相輸入端電壓增大，但電流繼續(xù)增大。當(dāng)反相端電壓大于所設(shè)定過(guò)流保護(hù)電流的基準(zhǔn)電壓（同相端輸入電壓）時(shí)，U3B輸出低電平，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4的柵極G電壓VG減小，Q1、Q2、Q3、Q4的內(nèi)阻RDS增大，負(fù)載電流減小，從而起到過(guò)流保護(hù)作用。

4、驅(qū)動(dòng)電路

如圖2虛線框④所示。Q1、Q2、Q3、Q4選用大功率場(chǎng)效應(yīng)管IRF540作為功率器，但是多管并聯(lián)后，由于極間電容和分布電容相應(yīng)增加，使放大器的高頻特性變壞，通過(guò)反饋容易引起放大器的高頻寄生振蕩。為此，并聯(lián)復(fù)合管一般不超過(guò)4個(gè)，而且在每管基極或柵極上串接防寄生振蕩電阻。R17、R20、R23、R26為驅(qū)動(dòng)電阻，R18、R21、R24、R27為取樣電壓電阻，R19、R22、R25、R28為限流電阻。C9一端接場(chǎng)效應(yīng)管IRF540漏極，另一端接地，用于防震蕩。