在開始主題之前，我們需要了解的是：負載電阻是什么？

將其拆分：負載和電阻；

負載，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，以實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。負載電阻是電阻的一種，是指電路中的“負載”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載電阻。

從廣義上定義，負載就是給電源制造負擔(dān)的實體，電子負載包括各種電器；從狹義上定義，電子負載就是一個可調(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：電子負載的用途：

嚴格來說所有的電源輸出類產(chǎn)品都需要進行測試,測試就需要用對應(yīng)的產(chǎn)品(或者合適的負載)，對此可以用一個固定電阻來模擬實際的產(chǎn)品,對特定的電源參數(shù)進行測試和老化,但要測試電源產(chǎn)品各種參數(shù)，輕載、滿載、重載、特別是參數(shù)需要變化的時候，這時候就必須要一個電子負載了，電子負載能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)各項參數(shù)，恒壓，恒流，恒阻，恒功率等。

2：電子負載常用的模式：恒流模式，恒壓模式，恒阻模式。

恒流模式(見下圖)

CC 模式原理圖

圖中，R1是限流電阻，Q1 是功率管子,當運算放大器的正端比負端電壓高時，輸出高電壓推動Q1 拉載電流，當B 點檢測的電壓值和A 端檢測的電壓近似時，達到一個平衡值，此時MOS 管子的電壓是恒定的，當A 端電壓升高時，B 點的電壓也升高，電流增加；B 的的電壓值被限制在和A 點基本一致時，達到平恒，從而達到恒流的目的。因此，在控制的時候只需要用一個小電阻控制A 端的電壓就可以達到恒定電流的目的。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，而于輸入電壓無關(guān)。表1

恒流的電子負載模式應(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(見下圖)

CV 模式原理圖

圖中，R1 是限流電阻,Q1 是功率管子，當運算放大器的正端比負端電壓高時，輸出高電壓推動Q1 拉載電流，當A 點檢測的電壓值和G 端檢測的電壓近似時，達到一個平衡值,此時MOS 管子的電壓是恒定的。當電源VCC 電壓升高時，造成A 端電壓上升，由于G 端電壓不變，此時運算放大器導(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 點電壓等于G 點電壓，達到平衡。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(見表2)

可以看出，輸出電壓和輸入電壓沒有關(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，因為LED 電壓要考慮各種不同配置的LED 的個數(shù)，如果設(shè)置電子負載為各個電壓點，從而能檢測出在某個電壓點的電源運行情況。

恒阻模式(見圖5、圖6)

CR 模式原理圖

圖中，R1 是限流電阻,Q1 是功率管子，當運算放大器的正端比負短電壓高時，輸出高電壓推動Q1 拉載電流，當A 點檢測的電壓值和G 端檢測的電壓近似時，達到一個平衡值。

當控制的電壓值是0.1V，輸入的電源電壓是12V 時，輸出電流時1A，則計算出其電阻值是

12V/1A=12R；單電源電壓升高至24V 時，再來計算一下，此時A 點電壓由于VCC 的升高也跟著升高變成0.2V；從而使B 點電壓升高到0.2V 此時電流變成2A，達到一個平衡，計算出其電阻為

24V/2A=12R，由實際可知，輸入電壓的變化，造成檢測電壓也成比例升高，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，也就是說電壓變化時電流也隨著變化，整個階段電阻值保持不變，當改變電阻時，電流也隨之改變，恒阻的電子負載在實現(xiàn)起來時相對比較困難,因此有些電子負載并不設(shè)專門的硬件電路來實現(xiàn)，而是采用MCU通過CC模式計算出來，這種恒阻的方式響應(yīng)會比較慢，可以在要求不高的環(huán)境下使用，專業(yè)的恒阻電子負載都是由硬件來實現(xiàn)的。

其實電子負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計算出來的。

3：工業(yè)電子負載的設(shè)計

負載設(shè)置是一個比較復(fù)雜的電路，需要完成以下幾個方面：

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

(2)電源穩(wěn)定電路電子負載作為產(chǎn)品老化的測試設(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，當需要個電子負載同時使用時，還需要相互的隔離，所以每一個電子負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，此時一定要保證濾波后的直流穩(wěn)定，波動小，否則最終做出的電子負載會有很大的波動，甚至崩潰，損壞整個產(chǎn)品。

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

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

(5)實際電路下面是筆者設(shè)計的一個電流在0-8A 電子負載的實際電路，其原理(參見圖8)：

圖中，MCU 經(jīng)過PWM 濾波后的信號通過R7，R8 分壓輸入到運放OP07 的第三腳，老化后的電流在電阻R14 撿測出來，通過R13 輸入到OP07 的第2 腳，經(jīng)過比較后的電壓經(jīng)OP07 的Out 輸出到Q4 的柵極控制著輸出的電流,電源電壓通過電阻R10，R11 分壓后輸入到單片機的AD 端口，電流信號通信R15 輸入到單片機的AD 端口，單片機經(jīng)過處理后，再將信號輸出到控制級，完成整個過程。

總結(jié)

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