实用的无源可调恒流电子负载

在电子产品尤其是电源产品的生产检验过程中,经常需要对产品的各项电气性能进行测试,如输出特性参数等,其中经常要用到电子负载,象滑动变阻器就是最常用也是最简单的一种电子负载,但由于它不具有恒流负载的特性,在许多测试场合并不适用,同时由于它是绕制的,还带有一定的感性。为此有不少电子工程师购买了专用的有源电子负载,但这类设备通常比较昂贵,而且体积较大、携带不便,同时还必须在有外部电源的场合才能使用,本文给大家介绍一种无需外部电源的可调式恒流电子负载,其成本很低,电路体积小,具有纯阻特点,并且容易自制。
其电路如下图所示:



 
 


图1图2

图中的 N1 为三端可调精密稳压二极管AZ432,其特性类似于TL431,只是它的基准电压为1.25V,而TL431为2.5V ,它的等效电路如下图。当AZ432的R输入端电压大于1.25V的基准电压时,等效电路图中的运放输出电压变高,使NPN三极管由截止向导通转变,反之,当R端电压小于1.25V时,该三极管由导通向截止转变,使之达到调整的目的。
  整个电路工作原理分析如下:
  将电源按图示极性接入该电路,此时N1呈截止状态,V1迅速导通,并使V2也导通,电流经R2、V2的C极、V2的E极、R5返回到电源负极。随着电流迅速增大,R5上的电压也越来越高,当R5两端的电压在R3、R4上的分压值达到1.25V时,N1导通,使V1基极的电压下降,V1、V2的基极电流都减小,流过V2的C极电流也随之减小,并保持恒定,使N1的R端保持在1.25V,而一旦电流变大或变小,会使N1的R端电压偏离1.25V,此时N1的导通状态就会改变,并控制V1与V2的基极电流,从而使V2的C极电流在R5上的压降保持恒定,成为一个非常稳定的恒流电子负载。
  R3起调节恒流值的作用,如图中所设参数,当R3为0Ω时,该电子负载可设的最小恒流值为Imin=1.25V/R5=0.379A,当R3为最大30k时,电子负载可设的最大恒流值为Imax=(R3+R4)/R4*1.25V/R5=1.51A。通过调整R3或R5,就可以改变可调整的恒流值范围。
   该电路适用于给大于4V电压以上的电源作恒流电子负载,若电源电压较低,可调的恒流范围会比较有限,在电源电压较高时,由于V2工作在放大状态,管子上会有较大的功耗,因此需要加散热片,R2电阻为帮助V2降低功耗用,可以不用,在电路中将其短路即可,这样电路的可调范围会更大。若所要求的电流负载电流较大,可以适当减小R5 的阻值。
   笔者曾用该电路对笔记本电脑电池进行恒流放电,计算其放电时间,可以得到电池准确的容量值。


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