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如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

2020-12-15 10:33 公司动态 已读

  论坛中的许多人只发出带完成后的电子负载的完整图纸和电路图,但是虽然在在文章中发出原理图,但没有解释为什么这样做,阻值是怎么样的?现在大家普遍都将MOS管用作电子负载,今天我们将用达林顿管做一个电子负载。

  电子负载的原理说明如下,如有不对,请指示。

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  首先发出电路图。该电路图与所有原理图基本相同,但有一些细微变化。 (我的手绘文章中有一些图片,所以让我们看看是否可以做到)

  整个原理图可分为两部分:左侧的TL431构成的电压基准电路及右侧的运算放大器构成的反馈电路。

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  运算放大器是模拟集成电路中非常广泛使用的设备,运放可以创建各种电路,包括同相放大器,反相放大器,滤波器,积分器,微分器,加法器,减法器等。相信大家都与运放有很多联系,此处仅显示LM358的引脚排列,其他不再详细说明。

  让我们谈谈下面的反馈。

  反馈是将电路输出的部分(或全部)功率(电压或电流)通过反馈电路发送回输入端的过程,从而影响输入功率(电压或电流)。
 

  首先,根据反馈的效果,反馈可以分为两种类型:正反馈和负反馈。

  正反馈:与没有引入反馈时相比,净输入信号会增加,这会导致系统振动。

  负反馈:与未引入反馈相比,输入信号的净量减少了,这具有使系统稳定的作用。

  当然,我们希望系统尽可能稳定,因此在实际使用中经常会使用负反馈。
 

  根据反馈信号的不同采样方法,反馈电路可以分为电压反馈和电流反馈。

  根据输入端子的连接方式,可以分为串联反馈和并联反馈。

  因此,有四种类型的反馈:

  电压串联反馈,电压并联反馈,电流串联反馈,电流并联反馈。

  电压反馈具有稳定输出电压的作用,而电流反馈具有稳定输出电流的作用。

  我们通常使用运算放大器形成电流串联负反馈电路,以产生用于恒定电流放电的电子负载,如下图所示。

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  假设当输入Vi恒定时,负载电阻RL增加而输出电流减小,那么在引入负反馈之后的调整过程如下:

  RL增大→io电流减小→vf电压减小(vf = io * Rf)→Vi增大,因为Vi恒定→io增大

  随着RL的降低,反馈过程正好相反。

  负电流反馈的特征是保持输出电流基本恒定,满足电子负载恒定电流放电的要求,但运算放大器的输出输出电容有限,通常为几十毫安,因此我们需要找到一种放大此电流的方法。因此,将上图中的负载电阻器RL替换为达林顿晶体管以放大电流。

  达林顿晶体管基本上将前一个晶体管的发射极电流引导到下一级的基极,作为下一级基极的输入,并将该放大倍数乘以两个晶体管的放大倍数。此处使用的TIP122的热量消耗上限为65W。如果没有达林顿,可以选择两个放大倍率合适的晶体管来形成达林顿。通常,第一阶段使用低功率晶体管,例如9014,第二阶段使用高功率晶体管,例如:13005等。

  这是TIP122的引脚排列图

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  如果查看手册,您会发现TIP122的放大倍数是1000倍。假设电子负载的工作电流为0-5A,则基本输入电流为0-5mA。对于运算放大器,输出电流很好。

  如果电流在0至5A之间变化,则Rf(以及原理图中的R4和R5)处的电压为Vf = I * Rf,即0至0.5V。从上面的反馈过程来看,只要Vi范围改变,它就应该在0-0.5V范围内。当然,可以根据需要适当地调节Rf的电阻。

  现在您有了一个恒定电压源,电子负载就完成了。实际上,获得恒定电压源(例如LM7805,LM317,齐纳二极管或某些稳压器模块)非常容易。在这里,我们使用TL431,如下所示。

  TL431的参考电压为2.5v,TL341作为可调输出电压源的典型示意图如下所示。

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  此处仅需要恒定电压源。设置R2 =∞,R1 = 0,并且Vout =(1 + 0 /∞)* Vref = 2.5v。这等效于下图。

如何用达林顿管制作一个简易的电子负载呢?

  手册指出,引脚2上的电流不得超过1mA或超过100mA,以确保TL431正常工作。否则会损坏TL431,必须选择合适的电阻器。

  通常情况下,设计的电子负载的工作电压应在3V至30V之间,其中U = 3V,I = 1mA,R = U / I = 3 / 0.001 =3000。也就是说,如果工作电压为3V ,不得超过电阻。 3K欧元。当使用3K欧姆电阻器时,此电阻值合适,因为在30V电压下电流为10mA,并且不超过100mA。实际上,我图中的R1是一个1K欧姆的电阻。

  Vi的最大值计算为0.5V以上。在这里,计算R2和R3的电阻值。 Vi是电阻R3的分压电压,R2 = 50K欧姆,R3 =(Vi * R2)/ 2.5 = 10K,这意味着R3可以在0-10K范围内变化。

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