给想做电子负载的朋友们提供一个思路（带过压欠压过流保护）

ZhangYMo

电子负载这个东西说没用，有时候也没啥用但要用的时候那是真的用处很大。这点大家应该都是认同的，而这东西在网上卖的又不便宜就有很多的朋友想DIY，但又没什么思路，今天就带大家DIY 1台带过压欠压过流保护的电子负载。

大家看下图，你的这款电子负载是分为上下两个板子，上面的这块儿是负责保护，下面的这块儿是负责接收上块板产生的信号之后处理给后面的电路和电子负载的控制板。


咱们先看这块儿控制板如第一张图（抱歉，由于拍照的问题，大家看指示灯顺序的时候把手机倒过来看，或者把照片旋转过来），可以看到它主要分为四个部分，第一部分就是电位器参数调节部分以及状态指示以及保护指示是部分，第二个部分就是左边那个长条的LM324部分，这一部分主要负责电流采样端的信号放大、对电流采样的放大信号进行比较以及过压欠压的电压信号比较。第三部分是LM 324右边那个LM 358，它的作用是将LM 324端产生的信号升高三伏进行输出，因为LM 324那里供电是7812产生的，所以他的输出电压最高是12v，LM 358这一端供电是7815产生的15v电压，这样做的目的是给后面的电路一个更加明显的电压信号，以及给后面的电路供电用15伏可以防止电子负载电流调不上去。还有一个部分就是最靠近电路板边上的那个LM 358那个是控制板的保护电路，它会对电压输入端输入的电压信号进行比较，当电压采样输入端的电压超过了67.8伏之后，它会通过指示部分的蓝色LED提示我们，还有就是他会对电流采样输入端的电压信号进行比较，当超过一伏之后也会通过蓝色的LED提醒我们电路有故障需要检修。之后看第二张图，把图横过来之后从左边开始，蓝色的LED就是上面的保护电路的输出指示，他右边的那颗是下层电路工作指示（正常情况下是常亮，保护情况下在经过延时后会熄灭）。

之后再往右一个是欠压保护（这个灯如果你不在他的电压采样输入端，输入电压的话一上电就会一直亮也会导致下层的板不工作）。之后再往右一个就来到了过压保护指示（正常情况下，只要你不把它的电压调到零在上电之后它是不会亮的），再往右一个就是他的过流保护（这个灯是过流保护的指示灯，正常情况下应该熄灭不接电流采样也是熄灭状态），之后最右边这个就是供电指示了，这个灯只要你一上电就会亮。然后来到电位器区域，左边第一个是欠压保护参数调节（调节的范围是0v-60v），往右边一个是过压保护参数调节（范围是0v-60v），最右边这个就是他的过流保护参数调节（他这个参数设置的话，没有具体范围0a-几百安，这个只要你的分流器够大的话，问题都不大甚至可以做到上千安）。



好，接下来分析原理，下面这张电路图就是保护板的电路图手画的有点难看大家将就。首先，电流采样端的信号输入进来之后，会经过LM 324的第一个运放，放大100倍输出給LM 324的第二个运放，这个运放会把输出的电压信号和电位器产生的信号进行比较，如果运放输出的电流采样放大的信号比电位器产生的信号电压要大的话它就会输出低电平，之后这个低电平来到了LM 358的第一个运放，这时候，经过r7，r8，r9分压会产生一个四伏的电压，到它的正向输入端。这时候因为324的第二个运放产生的电压信号接近于零伏所以358的正向输入端电压就比反向输入端电压高这时它就会输出一个15伏的高电平，然后这个电压信号经过了r10，这个100Ω电阻限流之后就给到了限流保护的灯和后面的电路。

之后来看下面的电路，电压信号输入端也就是xj3-1，输入的电压信号会经过r11，r12，r13和r14这四个10k的电阻分压，最后会在LM 324的第三个运放中输入一个电压采样信号，1/4的电压，这个电压会和欠压参数调节的电位器的输出电压进行比较，如果这四个电阻分得的这个电压比电位器产生的电压低的话，它就会输出一个高电平，这个信号经过了r15，这个20欧的电阻来到了LM358这个运放，如果他是高电平，那么它的正向输入端就会比反向输入端的电压信号要高，这时候他就会输出一个高电位，经过r17这个100欧的电阻限流之后就给到了欠压保护的灯上面以及后级电路。之后再看下面，r十三和r十四，中间那个点产生的电压经过了，r18，来到了d3-d，这个也是LM 324的最后一个运放，他输入到了他的正向输入端，反向输入端接到了过压保护电位器参数调节的输出电压上，当它的电压高于定位器产生的电压之后，它就会输出一个高电平然后点亮LED灯。

然后来看一下我个个板子的保护的电路怎么做的？首先，他直接在电流采样信号的输入端那里接出来一根线，经过了r22，23和24之后来到了d5-a的正向输入端他的反向输入端是一个10k，两个1k的电阻分压产生的，一个一伏基准电压当输入端的电压比反向输入端的电压高的时候，它会输出一个高电平经过了d6这个1n4007二极管之后输出给了灯。之后再往下看，有一根线直接从电压采样端接出来，之后经过了r28，29，30，32，32，33，这六个电阻分压之后来到r34之后到了LM 358的d5-b之后原理同上。然后图中最最下面的那个是一个过温保护的电路，大家可要可不要反正我没有做。最后就是跟大家说一下，平时使用的话，买一个100安75毫伏的分流器就够了然后引出来两根线，如图中一样


好的，咱们接下来就讲讲下层电路的控制原理（我这儿忘记画他的原理图了大家就将就着听一下）。首先，通过上层板的六根信号线会输入下来，以下几个信号：过流欠压过压，地线和15v的供电线以及一个信号反馈线。他向下输出的这几个过压过流和欠压信号，每个前面都会连接一个二极管，之后会把这几个二极管的输出端联起来（这几个二极管的作用就在这里如果不用的话，其中某一个保护触发了之后，会带动别的几个灯一起亮）。之后这三个信号的汇总信号会去到下面的一个光偶，这个光偶的正电压输入端就连接在这儿，之后如果有保护信号进来之后，它就会开启后面串了两个1.5k的电阻，来到了一个电容，当它开启之后，这个电容就会开始充电，然后就会来到下面这层板的一个LM 358上面，下面这层板上面也有一个电位器是用来调节延时的，当这个电容的电压充到了这个电位器输出的电压以上的时候，这个LM 358就会输出低电平，这个低电平信号会来到下面的一个场效应管的控制角上面，这时候他会关闭关闭了之后后面的电子负载部分就会失去负极，同时，这个输出的低电平信号也会来到上层板子的下层板状态指示灯上面这时候灯会熄灭，并且下层的电子负载部分会失去负极，这就起到了一个保护作用因为失去了负极之后后面的两个LM 324就会无法工作就会强制关闭电子负载。而当你的保护电路都正常之后，那颗光耦的供电就会为低电平它就会关断之后那颗延时电容会通过他旁边的一个电阻给他放电，当电压低到电位器的电压以后，LM 358输出一个高电平，这时候这个高电平会来到长效应管的控制极场效应管就开启。同时这个高电平也会来到上层的状态指示灯上面这时候整个电路就正常工作。这就是整块电子负载板的工作原理。

之后大家看一下下面这张图，图中可以清晰的看到有一个连接件插在上面，这个连接件是在它的保护电压信号和光偶之间的，如果你不需要上述的保护电路，只想要单独使用电子负载的话就把它拔了这样就相当于直接把上面的保护电路屏蔽了。


然后接下来看一下它的功率部分。功率部分的散热我直接选用的是水冷头是40×120的。负载管用的是irfp260n（网上的假管子非常多，之前我就踩过这个坑买回来的管子不耐用砸开之后芯片跟个芝麻似的如果大家也找不到，可以买到正品管子的渠道的话，看我评论区置顶），然后采样电阻使用的是0.01欧姆的5w水泥电阻，输入的正极线和负极线用的是10 awg的硅胶线。好，接下来跟大家说一下，如何把这个管子固定在这上面。这个水冷头买回来之后，上面是非常光滑的，一个孔都没有而且因为他要走水路也不能钻孔，接下来跟大家说一下如何固定。首先，电子负载的话散热必须要好，这点非常非常非常非常重要！别心疼那几个钱，一定要往上涂散热硅脂，但是不能涂太多薄薄一层就行太多了反而也会不太好，大家看一下，我下面图中的这个管子上面有一个分界线，下面的这个部分就是芯片所在的部分，大家在这上面涂一层薄薄的硅脂，之后在上面那一部分点一滴502但是不要点太多，稍微一滴就够了。
然后把他要安装到水冷头上的那个位置清理干净，有条件的可以把它再打磨打磨成镜面效果最好，之后直接把管子摁上去，一定要摁紧有台钳的可以轻微拿台钳夹着一点点但是不要用力太大，轻轻夹住就够了（别觉得没有压住然后就使劲搁那转之后把管子压碎了）之后稍微往里扭一小点点，作用就是可以在压力的作用下让它胶水干了之后更牢固，并且可以把多余的硅脂挤出来也可以使它的贴合更好。这种120毫米的左右，两边留1.5cm的宽度，然后中间均匀的粘贴上管子，然后用手按住管子，把管子的中间那个角往上翘让他和别的腿呈垂直状态把所有管子都处理好之后，拿出10awg的硅胶线（红色）比划一下从最左边那个管子到最右边那个管子有多长之后在这个长度上加1.5厘米把皮剥掉，然后就把它放上去，这时候就可以把那个翘起来的腿往下压，如果你的操作都是正确的话，这时候这根线就会被所有管子的中间那个腿压住之后就直接往上焊接就可以但是一定要焊接牢固因为要走大电流还有就是起一个固定导线的作用（这里推荐使用JBC245的马蹄头）焊接完成之后把它长的管角给它剪掉就可以。
之后在管子的上面的硅胶线上放上一个0.01欧姆的水泥电阻，把他的一个角往下拉拉到相对应的管子的第三个角之后焊接上一定要焊接牢固，焊锡别舍不得要多给一点因为这地方要过大电流，如果焊接的不牢固分分钟烧给你看！（还有一个点要注意，就是拉下来的那个腿不要和中间的那个线碰到一起，不然会短路）。完事之后的话就拿捆扎带在水泥电阻上面捆两个，在两个管子中间的电线上面再捆一个这样子绑完之后很牢固。做完这些之后，就拿出220k的电阻和104的瓷片电容（这俩玩意儿是用来防震荡的之前我就为了图省事没加结果电压一调高电流就开始不受控制，就算是电流调到零他也会有电流输入，但是如果你直接把管子焊在板上的话这样中间的距离就很短，就不需要再去在管子上加一个了，只需要在板子上做一个）。把一个220k的电阻和一个瓷片电容并连在一起焊接在管子的第一角和第三角，之后再在每个管子的第一角和第三角上面焊接出来一根控制线来连接到控制板。然后就把输入线和控制线整理整理捆扎一下就可以了，完事后在水冷头上面接上水管通上冷却水，接下来就可以开始试机了。（注意，这里一定要用水泵让水在一直流，冷却水找一个大点的锅在里面装上水，把水泵放进去，水冷头的出水口连接的水管也放在锅里就行这里这个装水的容器千万不能小，因为小了的话功率大一小会儿就被烧热了也就没有散热效果了）


之后再在下面给大家附上一张电子负载的图，有需要的完全可以根据我上面讲的原理和我画的那张图来自制一个


然后完全按照我说的做的话，只要散热做好，散热水的温度控制在10度20度以下的时候功率可以做到600瓦（6管）。大家可别觉得小感觉六个管子才600瓦，炬*这个品牌大家应该都知道一个大品牌了，他们四个管子的板子只有到150瓦，所以我这个真的已经不小了，而且600瓦的功率日常已经够用了，当然，我用的是两个LM 324，正常来说是可以装下八颗管子，装八颗的话要买40×200的水冷头。给大家看一下他的控制信号输出端，从右往左数的第三个这个倒过来装，是因为它是地线，这根线要连接在功率管的功率输入负极。可以看到加上这个接口一共有九个也就是说他最多是可以装八颗管子的。


接下来就是功率测试：因为我这里只是临时测试一下，所以散热用的只是一个烧杯里面装满水这个是肯定不行的所以我不敢把功率拉满图中的功率是24伏电压，20安电流也就是480瓦上下

好的，本帖到这儿也就结束了大家有什么看法和心得可以一起交流有疑问的可以提问，楼主尽快会回答！（然后大家如果也要做保护的话，可以直接用我的那张电路图，和实物没有区别完全正常的就按照图中给的做就行了）

ZhangYMo

功率管的购买的话，大家在淘宝上面搜索这家店铺：三极管之家。
我用的所有管子都是在他们家购买的，全都是正品。回来我都打开看过芯片，都市大芯片以后买的话认准他们家就行了，进去之后就搜irfp260n就可以了。

csbestwish

讲解得很细。虽然还没写完。先搬板凳等待。谢谢分享！

ZhangYMo

csbestwish 发表于 2024-5-3 00:25
讲解得很细。虽然还没写完。先搬板凳等待。谢谢分享！

好了，现在已经写完了，内容已经全部更新完了

lingyer1

先收藏再看。
一直想做个电子负载，就是懒

斌歌

字太多了，搂主辛苦了，不过说实话，我都是快速滑过了，如果能分成若干小段会更好。

ZhangYMo

斌歌 发表于 2024-5-4 05:58
字太多了，搂主辛苦了，不过说实话，我都是快速滑过了，如果能分成若干小段会更好。 ...

感谢建议，下次发帖会采用！

csbestwish

ZhangYMo 发表于 2024-5-3 01:19
好了，现在已经写完了，内容已经全部更新完了

看完了。谢谢！辛苦了！
描写上面指示灯的那段，用不着让读者转图看，贴的图是啥样就照样讲。当然，最好在图上面直接标注一下就更清晰了。
原理部分可以将段落分小一点。每一小段都配上原理图，这样对有些读者来说看起来会轻松一些。最后再来总图。因为坛友们的水平是参差不齐的。对我个人没有什么影响，我喜欢总揽全局。

ZhangYMo

csbestwish 发表于 2024-5-4 11:24
看完了。谢谢！辛苦了！
描写上面指示灯的那段，用不着让读者转图看，贴的图是啥样就照样讲。当然，最好 ...

好的，感谢建议，下次发帖我会采用的！

dang

前排观摩能人力作

yangtopp

不错很详细

阿粗

谢谢分享，技术贴

lbys518

原来用电动车有刷控制器改过一个，当然没有像LZ这么高大上的，但基本功能都有，

jessons

想搞一个测试我的板子输出能力

纯今

感谢楼主文中各种探索尝试

楼主，你是简化了水冷的水泵了吗？
采用温差自然流动来散热吗？
还有楼主你看图，我感觉可以精确计算测量
在散热器没有水道的部分打孔再攻丝，你看可行吗？

ZhangYMo

纯今 发表于 2024-5-7 11:12
感谢楼主文中各种探索尝试

楼主，你是简化了水冷的水泵了吗？

这个是肯定不可以的哈，然后图中是有水泵的功率测试的，那张图中烧杯旁边那个就是，自然回流效果不好。他这个打孔是不可以的，这个我问过商家，我也是这么问的，说计算之后能否进行打孔，他告诉我是不可以的，而且就算这个打完孔攻完丝之后有可能还会漏水，后期问题一大堆

13863122785

电子负载超压保护没有太大意义吧，超功率保护比较重要

ZhangYMo

13863122785 发表于 2024-5-8 14:32
电子负载超压保护没有太大意义吧，超功率保护比较重要

超压保护和过电流保护这两个调整好不就可以成过功率保护吗

13863122785

ZhangYMo 发表于 2024-5-8 22:13
超压保护和过电流保护这两个调整好不就可以成过功率保护吗

多一个调节项，容易忘

ZhangYMo

13863122785 发表于 2024-5-9 13:22
多一个调节项，容易忘

一般不需要管电压的，因为超压的话，一般不会存在，只要你知道电压大概在哪个范围之内就行了，直接用电压去乘以电流就可以了呀，直接调电流其实也就是过功率保护了