电子负载达到0 Ω

2012年5月1日

电子负载是电子可控电阻，用于测试负载电阻接近零时的功率电路行为。这个短片展示了如何建立一个使用两个运放，一个FET，一个锅，一个固定电阻和一个辅助(电池)供应。

亨利·桑塔纳

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电子负载的一般方法是在输入端使用晶体管，使电流从漏极(集电极)流到源极(发射极)。电阻是由电流与施加的电压成比例的方式产生的，电阻I = V/R。控制器监控施加的电压并相应地调整电流(图1)．

1.电子负载通常在输入端采用晶体管，因此电流从漏极(集电极)流向源极(发射极)。

为了实现0 Ω，在电流存在的情况下，终端电压必须为0。在这种情况下，通管晶体管遭受工作电压损失而不能导电。为了保持通型晶体管的导通，连接了一个辅助电源(图2)．所需电压，VB≥I_(最大)×R_年代+ V_{DS@I (max)}，足以维持正向传导与V_在= 0和0 < I_在≤我_(最大)．这个条件对应的是有效的零输入电阻。

2.为了在零负载条件下保持晶体管的导通，电路使用一个辅助电源。

可以证明，R_在= α × k × R_年代当0≤α≤1时，其中k乘以R_年代因此，它可以做得很小，以减少功率损失。例如，如果R_年代= 1.0 Ω， k = 100，则0≤R_在≤100 Ω对于0≤α≤1。如果我_(最大)= 1 A和V_{DS@I (max)}= 2v，则V_B≥3 V。

在几乎所有的应用中，通管晶体管必须散热，因为耗散的功率是I_(最大)×(V_(最大)+ V_B),我_(最大)²×R_年代．如果在这个例子中V_(最大)= 15 V时，通管晶体管的最大耗散为17 W。这将显示为一个15 w的可调电阻超过0到100 Ω。

您可能想知道为什么在MOSFET的源和电流检测电阻之间引入一个额外的电源，以实现“0-Ω负载”的条件(本质上是一个短的跨输入电压)，如图2所示。毕竟，为什么你需要一个电子负载可以下降到0v(即短路)的条件?

如果你想做空一个电子负载，你总是可以使用一个继电器直接跨越输入电压。或者，如果你想要它是全固态，你可以放置另一个MOSFET，有更高的电流容量(和非常低的R_DS(上)这接近几毫欧姆)直接穿过输入，并使用开关打开它。这种方法将是更简单的(和成本效益)比添加第二个电源串联传感器电阻。那你为什么要用额外的电源呢?

这是答案。这种电子负载可以检查低压电源(即3.3 V及以下)，当电压负担(即1 V)不允许在短路条件下进行测试。这对测试电源的短路响应、电流跳闸水平和过载保护的有效性是有用的。

而且，即使R很低_DS(上)， MOSFET在0 V (V_DS)．在高电流下，MOSFET需要非零电压(见注释a)来维持导通。这个电路将VDS保持在一个虚拟短路状态。

最后，像继电器这样的硬开关不允许电阻的平稳过渡。这里描述的电路更像一个变阻器，但有能力从远程控制电压(见注释B)。控制器不需要承载负载电流。这将需要多个继电器来应用一个范围的负载。该电路可以在包括0 Ω在内的大范围内提供平滑(无级)有效电阻负载。

这个电路可以放大到更高的电压和电流。图3显示了一个应用程序。

3.这样的应用电路实现了测试低压电源的零负载条件。

注:例如，RFP30N06 MOSFET的指定RDS(on)为0.047 Ω。在30a时，该设备至少需要2v的VDS。这将不是一个有效的短路在3.3 v, 30 a电源。在1.8 v电源下，它不会传导这种电流。

注B:有效电阻可由电压控制放大器控制(见“运放和两个jfet组成一个压控放大器”)。