【完结DIY】25W * 4MOS(TO-247)100W电子负载

时间:2016-11-29 13:29来源:世纪电源网

摘要:从材料到测试,世纪电源网资深版主教你如何DIY电子负载!

 为什么突然想弄个电子负载呢,有几个原因: 
  1. 之前的8节充电器,功能基本调试完成,有点时间了。

  2. 充电器需要个电池放电容量测试的东西。(之前的该淘汰了)

  3. 几年前做的那个,用了几年,发现一些该改进的地方。

  4. 趁这次做电子负载,先把外壳的结构件确定好,后边用同样的外壳做可调电源。

  5. 趁这次活动,也参与一把。
     

把最新的面板实物图,贴上来:由于拍摄问题,有点偏黄。

先看看4年前做的:正面

内部:

原理图(可能非最终版):

程序基本流程(可能非最终版):

按键程序流程(可能非最终版):

之前做的,有几个问题:

  1. 精度不高。(所有基本都是以7805在基准,LM324失调电压过大)

  2. 显示有个低级错误。(当电压在1.9~2.0V之间跳动时,偶尔会显示:1.0V,2.9V等)

  3. 采用这种卧式外壳,比较占地方。

  4. 电流为换档方式控制。(因功率分配问题,有时会在两个档之前跳动)

  5. 电流反馈控制没有做好,负载电流不稳定,如下图(1A/V): 


YIDFWANGWEI:

这么有规律,而且好像100HZ。


楼主:

是哦,我也发现是100Hz,都怀疑是不是供电没有滤好波。

 

YIDFWANGWEI:

估计是基准造成的吧,基准应该跟输入交流电有关系。

 

楼主:

基准是7805,估计7805不会弄不掉这100Hz吧。
我怀疑是驱动那边的可能性比较大点。

 

YIDFWANGWEI:

不好说,驱动那边能正好产生100HZ的自激震荡?

 

楼主:

有可能是驱动反应太慢,不能对100Hz做响应,然后就受运放的供电影响。
当然,这是我猜的,有空我验证一下。
那东西这几天一直在测电池,所以要过些天才能拆来开测。

 

YIDFWANGWEI:

我个人认为,还是基准存在波动,及时如你所说,反应慢,那也是基准有100HZ的的纹波,如果没有这个纹波,及时反映慢一些,也不会出现这个问题吧?

 

楼主:

基准真的有问题。

 

YIDFWANGWEI:

嗯,如果是标准的100HZ,或者300HZ这样的,我一般考虑基准。因为环路不会这么准,正好在100HZ震荡。

 

楼主:

我开始是想,78L05应该是能稳住的。
所以就估计是运放供电,然后影响到运放输出驱动MOS。
因为,运放供电是没有经过稳压的,工频整流就直接供电了。
看来,78L05 也不是什么可以信赖的东东,又或者买到的这个太差。

 

YIDFWANGWEI:

对于这么低频率的东西,7805也应该无能为力吧?

 

楼主:

低频率的,应该没问题才对。
高频的,只能靠电容。

 

司马仲达:

用钽电容还是电解电容?

 

楼主:

用的是电解呢。

 

司马仲达:

会不会那大号工频变压器有问题?

 

楼主:

也有可能。
但工频的话,一般只能是线路干扰,比如我画板时,走线没有走好,那就有可能。

 

QQ394003567:

你好,我作为一个新手,你说的第一个问题,精度不高,请问要怎么做才能把精度做高呢?

 

楼主:

首先,要有一个比较准确的基准电压,原来用的7805是不行的。
新版打算用 AD680。
然后是运放,原来的LM324,失调电压都是 mV级的,做电压反馈还马马虎虎。
但要是对电流采样电阻上的电压采样(一般只有100~200mV),那就不行了,误差会很大。
所以,新版找了个运放 OP27,它的失调电压是 uV级的。

 

正在准备材料。说来准备这些东西,还真不容易啊。

  1. 液晶屏,说实话,并不喜欢这种蓝底白色的屏,因为可视角度一般,而且在较强的光下边会看不清。

  2. 接线柱,买过好几种,最后选上了这种。

  3. 电源开关,这个也买了好多种,选上的这个手感还过得去,做工也还可以。

  4. 按键,也买过几种,还是 小鬼子产的好按一些,唉。

  5. 按键帽,买过2种,这种看起来质感比较好。

  6. 编码器,直接买的 ALPS 的,也不知是不是正品,手感还可以。

  7. 旋钮,这个一般般,暂时找不到更合意的,只能先将就用。

  8. 控制IC,之前没有算好,买了个32脚的,结果脚位紧张,又买了44脚的回来。

 

今天,把目标规格大概列了一下:

  1. 功率:100W (100.0V,10.00A)

  2. 负载模式:CC(预留CV)

  3. 功率分配:25W * 4MOS(TO-247)

  4. 存储数据:7组

  • 0组:输出数据

  • 1~5组:常用电流数据(待调用)

  • 6组:动态测试用,双电流值,8位数据*2,双时间1~100ms

  1. 定时关闭:99小时59分钟(最长时间)

  2. 最低电压限制(默认<0V,电池放电用)

  3. 功率显示(电子负载用)

  4. 容量mAh数显示(电池放电用)

  5. 辅助电源(4组)

  • 运放:正负12V

  • MOS驱动:+10V

  • MCU供电:+10V降5V(TL431)

  • LCD供电:+10V降5V (78L05)

  • 采样基准:AD680

  • 风扇:+12V

 

楼主:

今晚开始画原理图,才刚刚画了一个MOS管的相关驱动,还没画完整。
觉得好复杂啊。

比几年前做的要复杂多了。

几年前一个MOS配一个运放,这回一个MOS配4个运放。
防反接,还没想好要怎么装呢。

散热器已淘回来。

20mm * 120mm * 33片
理论面积:1584 cm2
按100W,20的散热系数(有风扇的话一般还会高些),温升约为 30多度。
应该够用。

外壳就用120*83*320

 

QQ80644864:

有风扇的功率可以搞大点咯

 

楼主:

目前暂定100W。
如果温度还可以的话,会适当加大到120W或150W。

规划好安装方式,算好螺丝长度,才能去淘螺丝:

打孔,固定MOS管。

等螺丝和陶瓷片到了,就可以装散热器。

控制板原理图(非最终):

今天开始画电源部分原理图,还没完成,画了个大概:

把驱动电路又改进了一下。

原来的驱动电路工作于 甲类状态,损耗较大。
改进后,驱动能力没有下降,还更省电。

最新负载部分原理图:

和之前的电路相比,做了些改进:

  1. 由原来的单管甲类驱动,改为上下管驱动方式。速度加快(主要是关断速度)的同时,还降低了电路损耗。大约比原来的设计,节省2~3W的驱动损耗。体积和成本应该也有所降低。

  2. CC模式的两个运放,增加了输出电压限制电路。这样,应该可以有效提高负载响应速度。

 

司马仲达:

  1. 减少损耗的原因是下降沿更快了?

  2. 限制保护能提高速度?

 

楼主:

  1. 原来的驱动电路是单三极管在正极,一个电阻在负。也就是上拉是靠三极管,下拉是电阻,这样为了下接速度快,就要选比较小阻值的电阻。之前设计是正常驱动时,有50~100mA电流,流过这个电阻。如果电源是10V的话,那最少也是 0.5W每路,4个MOS管就有2W了。

  2. 之前做别的产品时有发现,当运放进入饱和后,要花很长时间才能退到线性区。 这就会影响速度了。

为了不想 稳压管那几百pF 的电容捣乱,又把电路改了一下。改用三极管,理论上电容将减小到 几十pF 。

加入防反接保护电路。

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