实用的无源可调恒流电子负载

gzykdy

  在电子产品尤其是恒流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，该恒流电源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。
        笔者曾用该恒流电源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。