《定电流电子负载-欢迎莅临吴凤科技大学全球资讯网》由会员分享，可在线阅读，更多相关《定电流电子负载-欢迎莅临吴凤科技大学全球资讯网（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、定電流電子負載定電流電子負載定電流電子負載定電流電子負載 學生：陳威銘、卓昱宏 指導老師：黃昆松 四技電機四 A 摘要: 本專題製作一個定電流電子負載，由穩壓、比較器、電流控制三大功能組合而 成，它可以用來當作其他電路的負載而且電流可以任意擴增。透過實際測量，藉已 證實其功能運作。 一.前言： 市售電子負載般有定電壓、定電流、定功率與定電阻等四種功能，而台40W 的電子負載要價約 4 萬以上 。 電子負載最常使用是定電流的功能，如果能製作一 個低價格且電路架構簡易、功能穩定的電路的來替代之，將有定的應用價值 二. 工作原理： 本專題所製作的是定電流電子負載。負載可允許的電壓為直流0-100V，
2、在此範圍內負載電流由電路來設定。 圖1為定電流電子負載工作方塊圖。由 穩壓電路提供2.5V的穩定電壓經電阻分壓後供比較器參考電壓。比較器電路將某組之負載電流轉換為電壓後與參考電壓做比較，以調整電流控制電路之電流大小。電流控制電路由一個或多個模組組合而成，每個模組須取等量之電流，其電功率消耗 於模組之功率電阻。分壓電路之電阻可以為可變電阻，藉由可變電阻調整比較電路之參考電壓藉此改變比較器之輸出，亦及調整電流模組之電流。 圖1、電子負載功能方塊圖。 圖2、主要功能運作圖。 (1)穩壓： 本電路採用TL431穩壓器如圖2所示。平常使用方法會將參考電位端加兩個分壓電阻藉以調整其輸出電壓，其範圍可以由2
3、.5V至36V，而在此，參考電位直接接地， 使其輸出為內定參考電位2.5V。 (2)比較器： 本電路採用LM358比較器如圖2所 示。由穩壓器輸出2.5V之電壓接到一個可變電阻分壓，分壓所得之電壓直接接入比較器之正端，利用可變電阻可調節其輸出之電壓(最高至1.25V)進入比較器之正端。比較器負端來自電流控制模組之電流感測電阻(R6)所偵測之電流大小。比較器之輸 出接到電流控制模組之電晶體，藉以控制其電流。 (3)電流控制： 本電路採用POWER MOSFET IRF540作為電流控制元件如圖2所示。由比較器輸出之電壓接到MOSFET之閘極，其輸入電壓之大小將控制其電流大小。閘極電壓變動會使其工
4、作線產生高低浮動。本電路將 使MOSFET工作於飽和區，在飽和區工作時其汲極電流(Id)將不受汲極與源極電壓(VDS)影響而維持在固定值。 三.實測結果: TL431穩壓電路輸出電壓經量測為 2.15V，與原估計值略有出入。 比較器電路經由量測其正端輸入電壓(V+)、電流控制之MOSFET閘極與源極電壓(Vgs) 以及MOSFET源極電流(Id)。調整可變 電阻使得負載電流從1A到3A ， 結果發現V+ 電壓愈高Vgs則相對愈大，同時負載電流也相對提高如表1所示。 表1、比較器功能量測。 表2、IRF540量測。 電流控制電路運作狀態經由量測MOSFET源極電流(Id) 、 MOSFET閘極與
5、源 極電壓(Vgs)和汲極與源極電壓(Vds) 。 藉由調 整可變電阻R3使得Id從0.25A至1.25A間變 化，發現Vgs的變化在3.24V至3.6V之間，Vds變化範圍在10V到12V之間，參考IRF540之輸出特性曲線圖，証明它工作在 飽合區如圖4所示。 另外當調整負載電流為2A後，負載電 壓由16V變化至28V，發現其負載電流仍維持2A，已證實定電流之功能。 圖4、電晶體輸出特性曲線。 圖2中12V直流電源為交流市電110V經整流變壓後所得，負責供應運算放大器及穩壓器電源。 如圖2中所示之電流模組每組最大電 流輸出為2.5A，若欲加大負載電流，可以並連多個電流模組。 四.結論： 本專
6、題製作恆流電子負載經測試確實具有恆流之效果，而且負載電流可以持續擴增，雖然與市售電子負載相比較功能仍然遜色許多，例如無法變動負載等，然而它製造成本低廉，性能穩定在某先特定應用仍然有其一定的價值。 在這次的定電流電子負載研究中，學 習到了不少元件的應用，雖說只有幾個元件腦筋就有點轉不過來了，IFR的散熱也是 讓其是否能達到理想工作電流的問題所以Id Vgs V+ 0.25A 2.99V 0.26V 0.375A 3.005V 0.38V 0.5A 3.015V 0.49V 0.625A 3.125V 0.61V 0.75A 3.14V 0.72V Id Vgs Vds 0.25A 3.24V 1
7、1.8V 0.5A 3.3V 11.5V 0.75A 3.42V 11.2V 1A 3.52V 10.8V 1.25A 3.6V 10.4V 以後有機會的話，打算朝定電壓定電阻方 向研究，可以讓功能更加完整。 五.參考文獻: (1)王金松高瑞賢陳和瑞，“電子學”，全華出版社87年9月。 (2)曹恆偉，林浩雄，郭建宏，陳建中 “微電子電路(上)” 台北書局有限公司第5版 2004年9月。 (3)IRF540之規格表 http:/www.ortodoxism.ro/datasheets/stmicroelectronics/9387.pdf (4)TL431之規格表，參考其規格與應用 http:/
