(有用)电子负载原理.doc

电子负载原理直流电子负载是控制功率MOSFＥT的导通深度，靠功率管的耗散功率（发热）消耗电能的设备,它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种下文讲述直流电子负载恒流模式原理在恒流模式下，不管输入电压与否变化,电子负载消耗一种恒定的电流一、 功率ＭOS管的工作状态 电子负载是运用　MOS 的线性区，当作可变电阻来用的,把电消耗掉MOＳ管在恒流区（放大状态)内，Vgｓ一定期Iｄ不随Vds的变化而变化,可实现MOS管输出回路电流恒定只要变化Vｇｓ的值,即可在变化输出回路中恒定的电流的大小二、 用运放控制Ｖgs采样电阻Rs、运放构成一比较放大电路，MOS管输出回路的电流经ＲＳ转换成电压后，反馈到运放反向端实现控制vgs,从而MＯＳ管输出回路的电流当给定一种电压VＲEF时,如果Rs上的电压不不小于 ＶＲEF,也就是 运放的-IN不不小于+IN,运放加大输出,使MOS导通限度加深,使ＭＯS管输出回路电流加大如果 Ｒs　上的电压不小于 VREＦ时,－ＩＮ不小于+ＩN，运放减小输出，也就MOＳ管输出回路电流，这样电路最后维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作下面推导Ｉd的体现式：Un=Is*RsUp=Un=ＵrefＵref=Is*RｓIs=Iｄ－Iｇ对于MOS管，其输入电阻很大,Ｉg近似为0，则：Ｉd=Is=Uref/Ｒs由此可知只要Uｒｅf不变,Ｉd也不变，即可实现恒流输出。

如果变化 UREＦ就可变化恒流值,UREF可用电位器调节输入或用DＡC芯片由ＭＣU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流若采用　DAC输入即可实现数控恒流电子负载三、 实用的运放恒流电子负载基本原理：MOＳ和电阻Rs构成负反馈电路，MOＳ管工作在恒流区,运放同相端调节设定恒流值，ＭＯS管的电流在电阻Ｒs上产生压降,反馈到运放反向端实现控制输出电流 R１、U２构成一2．5Ｖ基准电压源，R2、Rｐ对这2.5V电压分压得到一参照电压送入运放同相端，MOS管输出回路的电流Iｓ经Rｓ转换成电压后,反馈到运放反向端实现控制vgｓ，从而控制ＭOS管输出回路的电流Is的稳定电容C1重要作用有２个,一方面是消杂波,另一方面也是对运放输出的梯波进行补偿,使得电压变化速度减缓，尽量减少ｍosfet的G极电压高频变化引起振荡的也许下面给出多种参数的体现式:Urｅf=2．5*(Rｐ’／(R２+Rp))其中Ｒp’为Rp抽头对地的电阻Is=Uｒeｆ/RS=2.5＊（Ｒp’/(R２+Rp))／Rs当Ｒp抽头在最上端时，Uref、Iｓ有最大值Urefmax=2．5*(Rp／(R2+Ｒp))Ｉsmax=Urefmaｘ／RS＝2.５*（Ｒp/(Ｒ2+Rｐ))/Rｓ如果已知最大电流Is可用Rs=Urefmａx/RS=2.5*(Rp/(R2+Rp））/Ｉｓmax按图中元件参数计算，可以得到Ｕrｅfmax＝2.5*（４.7/（2７+4.7)）=0.3７vIsmax=Uｒefmax/RS=2.５＊(　Ｒp／(R2＋Rp)）/Rs = 2．5＊( ４．7／（27＋４．７)）/0.1=3.7A即图中电路最大恒流值约为3.7A。

四、 多MOS管并联 　　 电子负载是靠功率管的耗散功率(发热）消耗电能的,流经MOS管电流过大会导致耗散功率过大,容易烧坏ＭOS管为此可以采用多管并联的方式来均分电流由于元件具有离散性和差别性，流经每个MOS管的电流实际并不一致，可以在电路中加入均流电阻,图中Ｒ4、R５、R6、R7为均流电阻注意，在这种电路中，按上文式子计算出来Ｒs是总电阻，Id是总电流 　 其实上图是有缺陷的:一是不能较好解决每个MOS电流的不一致的问题,二是运放的输出能力有限,不能驱动多种MOS管每个MＯS管独立用一套运放驱动即可解决在这一电路中,按上文式子计算出来Rｓ是总电阻,Id是总电流附一:恒压模式原理在恒压模式下,电子负载将消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上电压工作模式的状况与电流模式相似,只但是检测的变量是输出电压, 这一输出电压是通过电阻R1、Ｒ2分压得到的检测出的电压（Ｒ１4两端)被反馈到运放的同相输入端, MＯS管再次工作性区如图所示,Vｒeｆ为参照电压值，Uf为功率控制电路的反馈电压值当Uf>Vreｆ时,运放加大输出，MＯS管导通限度加深,使得MＯS管输出回路上的电压下降；当Uf

通过变化Vreｆ的值,可以使电压变化,并恒定恒压值Ｕ=Vreｆ ＊((Ｒ1＋Ｒ2)/Ｒ２） 由Vref=Ur2=Ｕ　＊(R2/(R1＋R2)) 可以推导出附二：恒阻模式原理在定电阻模式下，电子负载被等效为一种恒定的电阻，电子负载会随着输入电压的变化来线性变化电流　如图所示，Uiｎ为外加信号，调节滑动变阻器R17设定阈值电压，当Ｕin变化时,负载R５0上的电流也会随之线性变化；由于　 U+ = U-U+=Uｉn*R１7下/(Ｒ16+R1７）Ｕ-=Ｉiｎ＊R５０因此 Uin /Iin ＝　Ｒ5０ ＊（Ｒ1６+Ｒ17）/ R17下 　 可以看到输入电压与输入电流呈现线性变化，并可通过滑动变阻器R17手动设立电阻值 例如，Uｉn ＝3sｉｎ1０ｔ,　Ｒ17下=２0K,则Iin=3sin10t； Ｕiｎ =3siｎ10ｔ, R17下=10K,则Iin=6sin10t；固定滑动变阻器R1７后，相应某一时刻而言，电压的变化，引起了电流的变化，且其比值固定不变。