总是要维修电源，但是修好之后不知道电源能不能正常满功率运行，于是就有了一个DIY电子负载仪的想法。（电路板后面会开源）

电路原理及元件选用

想制作的爱好者一定得先把原理看完，原理非常简单的，我觉得小学六年级的学生都可以看懂，不过前提是得学完模拟电路的运算放大器这一章节，这样可以在制作时、找bug时节省很多时间

其中Q是输出管子，Rs是检流电阻，Vref是代表电流设定值的电压信号，当外加电压后，由运放控制Q，保持Rs上的电压与Vref一致，即Vref=Iout*Rs，因此有
Iout=Vref/Rs
由于在工作中可以认为Vref和Rs是恒定的，所以该电路吸收的电流也为恒定。改变Vref就可以成比例的改变恒流电流。可以承受的最大电压要看晶体管的耐压和能承受的功率，而能够保持恒流的最低电压要看Rs的电压和三极管的饱和电压。（这里原理的讲解引用的是BG2VO《电子负载仪基础知识》的内容。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/70869   ）

Vref的产生（见下图，这个图是简化后的模型）：先由1V稳压管D4和限流电阻R12来产生4.2V的基准电压，送入电压跟随器来消除负载效应，电压跟随器的输出端连接至精密电位器R，电位器内部构成分压电路，分压电路输出连至另一个电压跟随器，这个电压跟随器的输出就是Vref。计算公式：Vref=1v*Rp/Rmax（Rp是电位器实际阻值，Rmax是电位器最大阻值）

因为要线性地实现电流“粗调与细调的功能” ，所以电路中使用了两个精密电阻器与电压跟随器的联级 ，原理与上面的模型本质是一样的（见下图）。

有的时候，需要对电池进行放电，以测试其容量，所以增加了欠压断电功能（好吧，其实是后面在制作的时候发现原计划使用的机箱放不下，于是买了个大机箱，结果发现有很多空余的位置，不利用就可惜了，于是增加了这个功能）请看下面的整体电路图，两个电压跟随器（u11.1andu11.3）来产生参考电压（原理同上面的Vref的产生），同时数显电压表负责在前面板上显示参考电压的大小，参考电压经过1/4分压之后进入比较器（u11.4）的同相端，输入端子处的电压经过另外一个1/4分压器分压之后送入比较器的反相端，当参考电压比输入端电压低时，可控硅不动作，三极管基极有电流通过，三极管导通，所以继电器吸合。当参考端电压比输入端电压高时可控硅被触发，导通并且维持导通状态（有人会问：为什么要维持导通状态使继电器一直释放，这是因为电池在断电之后电压又会升高，如果电压一升高，负载仪又导通，电压又降低，负载仪关闭，这样就形成震荡，会搞坏电池），三极管基极无电流通过，三极管关闭，继电器释放（这样就实现了欠压保护功能，实际上欠压保护最高只可以设置到33.5v左右，达不到36v），在下一次使用时，得事先按一下复位开关KEY2，使可控硅关闭。这个功能也同样起到输入极性接反自动断电保护的功能。

实际制作中，三极管Q由场效应管irfp250代替，Rs取0.2Ω，Vref由4.2v稳压管、3个lm358构成的电压跟随器和2个精密电位器产生（如图），运放使用lm324芯片（正好四个运放控制四个功率管）。整体电路图如下：

由于在设计电路板时，我将控制部分与功率部分分开了，控制部分电路板对应的电路图如下：（功率部分很简单，搭棚焊即可，后面加了欠压保护功能，在洞洞板上焊电路，麻烦的要命，所以之后有时间会画一版完整的电路）

制作步骤等后面会更新，已经介绍完原理了。

制作过程

焊电路板（其实用这种插座简直就是浪费，而且很占位置，于是装配的时候把上面那一排给拔掉，直接焊线了。可能是画电路板的时候脑子有点抽筋吧）：

测试电路板（可以看见，电压改变，但是电流不变，实现了恒流的功能）：

VID_20210813_192308.mp4 点击下载 ‎

给散热器攻丝（这个也很费力气，攻完之后手臂都酸了）：

装散热风扇：

开面板，这种铁板子只有夹在台钳上切才安全，不然要顺便把手开出一道口子

大台钳就是好用

修整面板，并且给面板装上零件：

焊接功率部分的电路（嘉立创一个月两次的免费机会被我用完了，电路板简单，于是用的是环保蚀刻剂蚀刻的电路板）：

将散热片装到外壳上，顺便把功率部分的电路一起固定上去了：

注意，这个irfp250与铝散热片之间的绝缘不能使用硅胶皮，要用氧化铝陶瓷片，硅胶皮的导热性能不是很好。

在外壳上安装控制部分的电路：

给功率部分与控制部分接线：

然后盖上外壳，就做好了:

然后进行测试

在25V 12A这个参数下运行：

由于是大电流，导线上电压降比较大，于是采用四线测试法，这样比较准确，四线测试法就是香！（看来指针表头有些不准确呀）由于欠压设置的电压莫名其妙地表坏了，这个只有等寒假或者其他时候有时间再来换了（马上开学就是高一，感觉时间不太够）。现在只能用可调电源来“试探并且设置欠压保护的参数”。

满功率测试一个小时之后，散热器上的温度逐渐稳定，在88至85摄氏度左右（室温32摄氏度），电流向上飘了103mA（估计是因为0.1欧姆电阻受热导致阻值变化而引起的）这里有待改进，要给电阻加一个补偿。目前只有最大12A的电源，没有30A的电源，所以无法测试30A下运行的参数，不过应该与这个差不多，满功率300w运行没有什么问题，那么在最大30A电流下运行也应该不会有什么问题。

其它细节

散热器用的是两个6*6*20cm的风道散热器，再加上两个风扇

设计的电子负载仪后面等我学会单片机之后可以增加其他功能，而且不用改动太多东西，看起来可以与之后写程序，显示的电路兼容。

液晶屏的电压电流表是买的成品，不过看见数码之家上面有人开源了电路图和代码，东西在附件里面，网址也被放在下面。

开关按键作用：上面那一排是控制液晶屏显示用的，下面那一排从左到右分别是：2/4线测量方式切换、负载仪通断控制、可控硅复位。

边上的散热网罩用的是不锈钢纱窗的边角料，直接厚着脸皮向纱窗店老板白要即可。个人感觉挺美观的：

三视图：

用的外壳与上面电源的外壳差不多，是不是看起来很和谐呢？

附件以及网址

负载仪控制板的开源现在只有主要控制部分，没有欠压保护功能的，立创开源的网址先放在这里（后期会画一版整合在一起的板子，接线可以减少很多，所以各位先不要着急去做）：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX/NICKLAO/dian-zi-fu-zai2-0

附件（希望20多年之后不要像38hot一样，BG2VO在上面的文章，图片大部份出问题）：

Gerber_电子负载仪控制板.zip 206.33KB ZIP 23次下载

Schematic_电子负载2.0_2021-08-30.zip 314.85KB ZIP 32次下载

第二个文件是需要用AD软件打开的，我还暂时没有AD，希望有的朋友帮忙打开，看看是否正常。

1602液晶屏电压电流表开源：

网址：（有好几个供大家参考）

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXp?tid=1062736

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/simple/XXXXXXXXp?XXXXXXXXXXXml

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/simple/?XXXXXXXXXXXml

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/simple/?XXXXXXXXXXXml

108_1731462_983748291d552a6.zip 525.81KB ZIP 25次下载

108_808696_52036697307adfc(1).rar 43.65KB RAR 16次下载

这两个文件就是全部电路图和代码，你们得研究一下，我还没有仔细看，而且我对代码一窍不通，你们谁画了pcb记得分享出来，我记得闲鱼上有卖全套资料的，要不众筹10元，我去把它买下来（现在我只有25元了，舍不得花，呜呜）要是谁可以改成彩屏的就高端大气上档次了。

特别感谢：

科创基金（提供资助）

BH4ILP 李教授（为散热部分的改进提出了宝贵建议）

还有虎哥“客服般的帮助”（不然要被拨款信息的填写折腾好久）和科创仪表群的群友的观看提供的动力。

后面还会改进电路板的，敬请期待！

完