基于PWM的开关型单MOS电子负载实践

猪小呆

在上一个帖子中，提出了“单MOS+灯泡”方案的电子负载的设想，用以解决MOS发热问题。本来是想在目前坛子里普遍的那种DIY方案上外挂灯泡来实现的，后来网上找资料，在一家国外网站找到了一个类似的方案，但是他采用的是PWM的方式，开关管工作在开关状态，这让我眼前一亮，因为这样的话开关管发热问题就可以完全解决了：
https://www.nutsvolts.com/magazine/article/July2016_Adjustable-Electronic-Load-Using-Light-Bulbs





但是他这个方案用到了芯片，需要对芯片编程，需要专门的工具，这可难倒我了。后来坛子里的大神温总提示可以用555芯片来实现PWM部分，网上又查资料，找到了这个基于555的调光电路，一想这不是跟我想做的原理是一样的嘛，于是立马淘宝下单买555芯片：

http://www.elecfans.com/d/672790.html


在等待555芯片的期间又有坛友交流说可惜这个电路不能恒流，要是能加上反馈机制就好了，于是又琢磨能不能加上限流。一个偶然的机会间脑子里灵光一闪想起了白菜白光的调温电路，前边产生PWM加热脉冲，后边通过热电偶的电压反馈回来控温，那照理说用普通的运放也能产生PWM的，再用一个电阻将电流取样出来反馈回去进行限流控制，也应该是完全可行的啊。于是又上网找资料，运气好又找到了一个，用一个LM324实现了PWM生成和限流控制，频率可调，占空比可调，限流可调，堪称完美啊，这不正是我想要的嘛！

http://www.alt-nrg.org/pwm-v2.html



于是555也不想搞了，打算搞这个，手上缺7810和一些电位器，于是又淘宝下单，并且一边等零件一边开始先焊一部分，这是零件到之前焊的半成品：


后来零件到了之后就继续焊，中间过程也忘拍了，直接上焊好的成品图吧，这是负载部分，单独做在一个板子上：


这是控制部分，其实很简单的，零件并不多。为了能上高压，控制板是通过一个DC口用12V电源单独供电的：



整体图：



板子背面，渣渣焊功请忽略：




接下来开始测试，先用电动车充电器测试。这个充电器是前不久刚修好的，好多年前就坏了，后来不知道给放哪了找不到了，前不久收拾东西在一个盒子里发现了它，还是西普尔的，做工不错，于是修了一下，只坏了一个0欧的跳线电阻和3842，别的啥都没坏。一开始用了一个浴霸灯泡，试了后发现电流只能达到零点几A上不去，于是又加了一个灯泡。

先将电流调到最低，这有两种方式可以实现，一个是调占空比，另一个是调限流，二者效果一样，至于频率嘛调好了就不去管它了。我是将占空比调最大，然后通过调限流来控制电流，这样的话也算是一定程度上实现了“恒流”吧。另外要吐槽的是这个9块多包邮买的表头不准，怎么调都调不准，没办法凑活看吧。

电流调最低，充电器绿灯，电压55V左右：


当电流调到0.25A（是表头显示的但不一定准）左右的时候，充电器转红灯，电压也上升到60V左右：


继续调大电流，灯泡也慢慢变亮：



电流达到1.16A左右的时候就再也上不去了，如果想继续加大电流，还得并更多的灯泡:sweat:：



灯泡看上去还挺漂亮的，摸起来很烫，但是摸MOS散热片则很凉一点都不热，这个时候的功率差不多是60W左右：


由于没办法再并更多的灯泡了，充电器就测到这里了，接下来再用可调电源测一下看看。测之前我还想将两个表头调成显示一致，电压还可以勉强调一致，电流都拧到头了也没法调一致，这破表头果然便宜没好货。这里的测试方式是电流不限制调最大，通过调电压来看该电压下能达到的最大电流以及二者显示的对比。

5V:


10V:


20V:


30V，这可调电源最大也就30几伏了，没法继续加大了:


以上就是大概的测试情况了，总体说来，这种PWM方式最大的优点就是MOS的散热问题给解决了。根据国外网站的使用情况，加个稍微再大点的散热片以及散热风扇，可以在几十A电流的情况下长时间稳定工作，当然电压可能是12V左右，反正我在60W的情况下散热片摸上去是冷的。但是用灯泡作为负载的缺点大家也看到了，就是灯泡在很热的状态下内阻会变大，这限制了电流的提升，如果想要测更大的电流，就得并联更多的灯泡才行，我不知道有没有一种灯泡是内阻比较小但是功率比较大的。如果不用灯泡，其他还有什么更理想的可以代替？电炉丝？

就我个人而言，我更喜欢这种PWM方式的，我没有精度上的要求，能测个大概就可以了，现在需要解决的就是找到更合适的负载，能让电流提上去，如果负载的问题解决，后期考虑的优化方向是加上第一个图里电路中的电容电感等元件来平滑电流，大家有什么建议也可以说说，一起改进

南飞

用555做也可以恒流，功率管可以直接用场管，对地加取样电阻放大反馈给555的2、6脚就是了。其实用3842/3843芯片推场管也可以做。用lm324运放这个电路，用运放振荡相对来说稍显复杂，还用了三个电位器去调整。
电子负载，mos发热 电阻发热或者是加了灯泡的话灯泡发热，总归会有东西要发热，相对来说mos发热更好处理，加大散热片、风扇主动散热等等。

huowawa

收集了些18V115W小灯泡，也买好了灯泡灯座、MOS管，找来了324旧板和散热器，准备做个负载测试电源用，特意回来再学习一下

北仑河畔

这个不能设置放电电流大小，实用性不大，还不如用电炉丝两只夹子选取适当长度电炉丝放电。

jackenjoy

lorn丁 发表于 2019-8-29 15:22
我不会告诉你用DCDC做电子负载的办法的，发热很小，但是你得找到能量的去路 ...

给3000F的超级电容充电或者锂电池，最后给电子负载本身供电，实现能量循环利用最大化

QQ虫

多并灯，然后测量灯的内阻，再加一个运放来做恒流，是否可行?

QQ虫

楼主，最终的电路是怎样的？动手和设计很牛
但感觉没达到恒流的目标

猪小呆

梅花一党 发表于 2024-4-28 15:39
1.如果用MOS管的，其实也可以用大功率电阻做负荷，而少点MOS管的负荷。。。

2,。买几个不同功率的热得快， ...

几年前的帖子回它作甚？请不要扒坟。。。

梅花一党

1.如果用MOS管的，其实也可以用大功率电阻做负荷，而少点MOS管的负荷。。。

2,。买几个不同功率的热得快，放水里。不同电阻的

add

大佬厉害了

wang8472493

不是不发热，而是发热量大帽减少。可以看在线性调压和开关调压中降压管的发热对比。

tomyluo

可以做成一个充电器，在输出限压的同时，控制输入电流不变，测试电池时就可以用一个待测的电池给另一个电池充电，不浪费一点电

黑背

用电制冷模块可以吗？？

command123

猪小呆 发表于 2019-8-29 11:56
哈哈，手里刚好有坏热得快，等我把它拆了用里面的发热丝搞试试

10w小阻值电阻，泡水里面

huowawa

猪小呆 发表于 2019-8-29 21:40
淘宝上找了一下，这种2块钱左右1000W的灯估计只需要一个就可以实现5A左右的电流了，打算买两个回来试试， ...

有种通信电源改可调好像就用到了类似的灯管

轻烟

这种方案就是把MOS管发热转移到灯泡，不用能量回馈方式就始终会存在发热问题

lht6531080

感觉好像用传统UC3842之类更简单些？

wpll

大功率低压灯泡 比如 货车的大灯 上百瓦很多的吧 我不知道 蒙的
在不行 电炉丝 放水里 或者油里面 水便宜 油贵  电阻丝也不贵
。。。不知道说啥了 大家继续

xuyapple

要想MOS发热不那么大，搞能量回馈吧，把能量逆变到电网，电子负载功耗就没那么大了

protel2

:praise: 我也是本着 PWM恒流源来的, 如果MOSFET不用pwm方式去驱动 发热量真的很难控制 我之前做500W的电子负载 MOSFET都用上水冷了.