在開(kāi)始主題之前，我們需要了解的是：負(fù)載電阻是什么？

將其拆分：負(fù)載和電阻；

負(fù)載，顧名思義，是指連接在電路中的電源兩端的電子元件。主要功能就是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能，以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。負(fù)載電阻是電阻的一種，是指電路中的“負(fù)載”也就是電路里的工作設(shè)備的電阻。例如，照明電路中燈泡的電阻就是負(fù)載電阻。

從廣義上定義，負(fù)載就是給電源制造負(fù)擔(dān)的實(shí)體，電子負(fù)載包括各種電器；從狹義上定義，電子負(fù)載就是一個(gè)可調(diào)(或者等效于)的電阻，一般也可以工作于一種或者多種工作模式，有恒定電流，恒定電壓，恒定電阻，恒定功率等。

1：電子負(fù)載的用途：

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)所有的電源輸出類產(chǎn)品都需要進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試就需要用對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品(或者合適的負(fù)載)，對(duì)此可以用一個(gè)固定電阻來(lái)模擬實(shí)際的產(chǎn)品,對(duì)特定的電源參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和老化,但要測(cè)試電源產(chǎn)品各種參數(shù)，輕載、滿載、重載、特別是參數(shù)需要變化的時(shí)候，這時(shí)候就必須要一個(gè)電子負(fù)載了，電子負(fù)載能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，恒壓，恒流，恒阻，恒功率等。

2：電子負(fù)載常用的模式：恒流模式，恒壓模式，恒阻模式。

恒流模式(見(jiàn)下圖)

CC 模式原理圖

圖中，R1是限流電阻，Q1 是功率管子,當(dāng)運(yùn)算放大器的正端比負(fù)端電壓高時(shí)，輸出高電壓推動(dòng)Q1 拉載電流，當(dāng)B 點(diǎn)檢測(cè)的電壓值和A 端檢測(cè)的電壓近似時(shí)，達(dá)到一個(gè)平衡值，此時(shí)MOS 管子的電壓是恒定的，當(dāng)A 端電壓升高時(shí)，B 點(diǎn)的電壓也升高，電流增加；B 的的電壓值被限制在和A 點(diǎn)基本一致時(shí)，達(dá)到平恒，從而達(dá)到恒流的目的。因此，在控制的時(shí)候只需要用一個(gè)小電阻控制A 端的電壓就可以達(dá)到恒定電流的目的。表1 是輸入電壓和輸出電流的比例一欄表

由表1 可以看出輸出電流只有電壓有關(guān)系，而于輸入電壓無(wú)關(guān)。表1

恒流的電子負(fù)載模式應(yīng)用于需要恒流放電的電子產(chǎn)品，比如各種充電器，電源輸出產(chǎn)品。

恒壓模式(見(jiàn)下圖)

CV 模式原理圖

圖中，R1 是限流電阻,Q1 是功率管子，當(dāng)運(yùn)算放大器的正端比負(fù)端電壓高時(shí)，輸出高電壓推動(dòng)Q1 拉載電流，當(dāng)A 點(diǎn)檢測(cè)的電壓值和G 端檢測(cè)的電壓近似時(shí)，達(dá)到一個(gè)平衡值,此時(shí)MOS 管子的電壓是恒定的。當(dāng)電源VCC 電壓升高時(shí)，造成A 端電壓上升，由于G 端電壓不變，此時(shí)運(yùn)算放大器導(dǎo)通，Q1 拉載電流加大，將電源電壓拉低，A 端電壓減低,最后使A 點(diǎn)電壓等于G 點(diǎn)電壓，達(dá)到平衡。改變電阻R2，R3 的分壓比,可以改變控制電壓和輸出電壓的比值。

電源電壓，輸出電壓，控制電壓的關(guān)系表(見(jiàn)表2)

可以看出，輸出電壓和輸入電壓沒(méi)有關(guān)系,輸出電壓只和控制電壓有關(guān)系。

表2

恒壓模式主要應(yīng)用于各類LED 產(chǎn)品，因?yàn)長(zhǎng)ED 電壓要考慮各種不同配置的LED 的個(gè)數(shù)，如果設(shè)置電子負(fù)載為各個(gè)電壓點(diǎn)，從而能檢測(cè)出在某個(gè)電壓點(diǎn)的電源運(yùn)行情況。

恒阻模式(見(jiàn)圖5、圖6)

CR 模式原理圖

圖中，R1 是限流電阻,Q1 是功率管子，當(dāng)運(yùn)算放大器的正端比負(fù)短電壓高時(shí)，輸出高電壓推動(dòng)Q1 拉載電流，當(dāng)A 點(diǎn)檢測(cè)的電壓值和G 端檢測(cè)的電壓近似時(shí)，達(dá)到一個(gè)平衡值。

當(dāng)控制的電壓值是0.1V，輸入的電源電壓是12V 時(shí)，輸出電流時(shí)1A，則計(jì)算出其電阻值是

12V/1A=12R；單電源電壓升高至24V 時(shí)，再來(lái)計(jì)算一下，此時(shí)A 點(diǎn)電壓由于VCC 的升高也跟著升高變成0.2V；從而使B 點(diǎn)電壓升高到0.2V 此時(shí)電流變成2A，達(dá)到一個(gè)平衡，計(jì)算出其電阻為

24V/2A=12R，由實(shí)際可知，輸入電壓的變化，造成檢測(cè)電壓也成比例升高，電流成比例升高，最終的結(jié)果是電阻不變，達(dá)到恒阻的目的。

表3是輸入電源電壓和電阻設(shè)定在特定值時(shí)的參數(shù)表

由上表可知，設(shè)置電阻=輸入電壓/輸出電流，也就是說(shuō)電壓變化時(shí)電流也隨著變化，整個(gè)階段電阻值保持不變，當(dāng)改變電阻時(shí)，電流也隨之改變，恒阻的電子負(fù)載在實(shí)現(xiàn)起來(lái)時(shí)相對(duì)比較困難,因此有些電子負(fù)載并不設(shè)專門(mén)的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是采用MCU通過(guò)CC模式計(jì)算出來(lái)，這種恒阻的方式響應(yīng)會(huì)比較慢，可以在要求不高的環(huán)境下使用，專業(yè)的恒阻電子負(fù)載都是由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

其實(shí)電子負(fù)載還有很多變種的模式，如恒功率，恒壓恒流等等，基本上都是上面那幾種都通過(guò)計(jì)算出來(lái)的。

3：工業(yè)電子負(fù)載的設(shè)計(jì)

負(fù)載設(shè)置是一個(gè)比較復(fù)雜的電路，需要完成以下幾個(gè)方面：

(1)與電腦通信一個(gè)完整的設(shè)備，除了實(shí)用，還要有更友好的界面，如下所示，需要讓用戶看到各項(xiàng)參數(shù)，這就涉及通信，工業(yè)常用的可靠簡(jiǎn)單的通信接口是485 接口，采用Mudbus 通信協(xié)議。

(2)電源穩(wěn)定電路電子負(fù)載作為產(chǎn)品老化的測(cè)試設(shè)備，首先需要保證自身產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，電

源一定要穩(wěn)定，當(dāng)需要個(gè)電子負(fù)載同時(shí)使用時(shí)，還需要相互的隔離，所以每一個(gè)電子負(fù)載必須要保證自身與電源的有效隔離。

(3)PWM 穩(wěn)定與調(diào)節(jié)電路目前大多數(shù)電子負(fù)載均采用MCU 控制電路，調(diào)節(jié)的電壓值大多數(shù)

都是PWM 輸出后濾波所得，此時(shí)一定要保證濾波后的直流穩(wěn)定，波動(dòng)小，否則最終做出的電子負(fù)載會(huì)有很大的波動(dòng)，甚至崩潰，損壞整個(gè)產(chǎn)品。

(4)信號(hào)采集對(duì)此除了需要輸出特定的電壓控制電壓電流外，一個(gè)完整的電子負(fù)載還必須能

夠采集到實(shí)際的電流電壓值,這樣便于構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制，也才能知道實(shí)際的產(chǎn)品是否符合要求。

(5)實(shí)際電路下面是筆者設(shè)計(jì)的一個(gè)電流在0-8A 電子負(fù)載的實(shí)際電路，其原理(參見(jiàn)圖8)：

圖中，MCU 經(jīng)過(guò)PWM 濾波后的信號(hào)通過(guò)R7，R8 分壓輸入到運(yùn)放OP07 的第三腳，老化后的電流在電阻R14 撿測(cè)出來(lái)，通過(guò)R13 輸入到OP07 的第2 腳，經(jīng)過(guò)比較后的電壓經(jīng)OP07 的Out 輸出到Q4 的柵極控制著輸出的電流,電源電壓通過(guò)電阻R10，R11 分壓后輸入到單片機(jī)的AD 端口，電流信號(hào)通信R15 輸入到單片機(jī)的AD 端口，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理后，再將信號(hào)輸出到控制級(jí)，完成整個(gè)過(guò)程。

總結(jié)

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