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新年第一帖----撸一个大功率的电子负载!!!
阅读: 2900 |  回复: 65 楼层直达

2020/03/31 20:19:12
1
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

   自己做一个电子负载这个想法已经有很久了,之前做的电子负载存在很多问题,而且只有恒流模式,保护也只有反接保护,不怎么实用,所以下定决心撸一个实用的电子负载出来

   先说说这次准备撸的负载的主要参数吧

   最高输入电压:150V  最大测试电流:40A   最大耗散功率:600W,支持四个负载模式和电池测试模式,支持数控,显示用TFT液晶屏来做。至于电压和电流的分辨率的问题只有做出实物后再来看效果如何了,自己用不需要做到0.1mA 0.1V这种程度

   保护功能就基本的保护,过压,过流,反接,过温,过功率和空载保护。这些保护都准备由硬件电路来完成,这样保护速度才快

   单片机现在先用STC的STC8A系列,要是效果好的话就用32来做控制系统,增加一些功能。

   第一次做这么完善的模块电路,所以这个帖子的更新时间肯定会很长,几个月~半年都说不定,慢慢更吧。

   原理图还在优化中,很多细节地方真的让人头疼。。。。。

   

  

   

2020/04/01 22:18:21
2
xpedition
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:5
LV1
士兵
群友小郭前来报道,期待大佬的分享!
2020/04/01 22:29:41
3
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
动作真快~
2020/04/01 22:30:23
4
尼米子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
打个点,蹲坐

2020/04/02 20:34:27
5
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
啊~脑壳疼,做电压分档检测的滞回比较器仿真怎么都有问题,看来得使出终极大招,修炼我的555大法了
2020/04/03 11:03:04
6
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
等级这么高了,牛
2020/04/03 11:03:55
7
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
整完这个估计要甩我好几个等级
2020/04/03 11:03:55
8
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
整完这个估计要甩我好几个等级
2020/04/03 18:44:18
9
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
emmmmmm…都是常规功能,就是多了些
2020/04/04 22:13:14
10
人参果
电源币:1 | 积分:1 主题帖:7 | 回复帖:85
LV4
连长
这要学什么专业才能开发电子负载。计算机,还是自动化?
2020/04/13 20:45:42
12
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
不需要特定的专业,只要有基本的电子基础都可以搞,只是功能的多少而已,主要是涉及到模拟电子技术基础和单片机里面的内容。
2020/04/13 10:53:14
11
dy-dedEk3a1
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
期待中
2020/04/13 20:47:00
13
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
啊啊啊~撸板真让人头疼,上班后空余时间太少了,都是忙里偷闲来画画,可能会拖的比较久,争取这个月做一个样机出来试试水。
2020/04/30 15:14:47
14
cybers
电源币:25 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:20
LV2
班长
楼主,进度如何?
2020/04/30 18:45:23
15
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
哈哈哈,晚上来更新一波帖子,好久没更新了,器件都准备好了。
2020/04/30 22:28:02
16
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

有句话咋说来的,计划赶不上变化,原本计划五一节调板子的,但是工作太忙了晚上回家洗漱完休息下就九点了,然后就想睡觉了,所以直到现在才把原理图整理完毕,明天来拉线,争取上班前把板子搞出来,这个小东西都拖了好久了


2020/04/30 22:35:46
17
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

虽然板子还没搞出来,不过器件和工具都准备的差不多了,来两张图,哈哈哈,桌子有点凌乱

哈哈哈,最贵的可能就是那个示波器了,买它主要是看中了他的四通道,另外那四个电阻电容本还是小贵。

最气的是散热片没有买合适,到手后才发现太小了,估计两个合起来最大散热300W吧,散热齿也很密集,把风扇的风挡了好多。

2020/04/30 22:42:33
18
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
原理图再检查检查,没问题就可以撸PCB了,这是个大工程,估计一直撸也要撸个两三天吧,分成两块板子,功率版和单片机控制板,单片机板子的东西很少,就一个单片机,按键,显示器可能会加一个485通信芯片和存储芯片,AD DA都放到功率板上去了。
2020/04/30 22:46:09
19
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

明天还准备把工作台搭建起来,哈哈哈,用铝合金做架子上面再铺一片玻璃,比现在桌子大多了,也方便搞事情,哈哈哈

明晚继续更新帖子,主要说一下控制思路和一些硬件电路的实现方法。

2020/04/30 23:11:22
20
cybers
电源币:25 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:20
LV2
班长
搬个椅子坐着看
2020/04/30 23:44:30
21
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
感谢捧场,哈哈哈
2020/05/01 05:47:54
22
水做的胖子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:9
LV2
班长
支持摩拜大佬
2020/05/01 06:45:20
23
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
现在还在努力成为大佬的路上…emmmmmm
2020/05/02 22:44:04
24
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

这PCB画的我脑壳疼,很多时候走线长度,走线方式要和布局相互妥协,交叉线也多。。。中间散热片占了老大的面积,其他的小芯片只能在一旁瑟瑟发抖,板子尺寸都有340*180了,脑壳疼~

2020/08/09 13:34:50
25
yhgwork
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:10
LV2
班长
现在进度怎么样了?
2020/08/11 11:46:11
26
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
改版了一次,现在工作还算稳定,单片机控制部分还在画板子,这个月应该能搞完
2020/08/11 11:48:42
28
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
中间间隔很久没有更新帖子了,都快成水贴了,上版PCB存在很多问题,所以改版了一次,现在这个版本还算稳定,等测试完了再来更新一波
2020/08/14 22:07:59
29
cybers
电源币:25 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:20
LV2
班长
很期待楼主的大作
2020/08/15 18:34:55
30
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
改版一次PCB结果还是有一堆毛病,脑壳疼,单片机和显示屏幕选择也是选的脑壳疼
2020/08/15 18:34:55
31
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
改版一次PCB结果还是有一堆毛病,脑壳疼,单片机和显示屏幕选择也是选的脑壳疼
2020/08/18 21:16:56
32
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
期待大作
2020/08/19 12:04:47
33
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
现在有个问题,本来设计的时候电流基准为0的时候驱动MOS的运放要么输出0,要么输出负电压来关断MOS,结果现在有些运放输出在振荡,还要想个办法来解决下。
2020/08/25 10:23:37
34
潜水叶子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
期待问题完美解决。
2020/08/25 20:12:04
35
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
今天下班有点儿早,赶忙跑过来更新帖子,这个电子负载功能基本搞定了,就差把数控板整上去了
2020/08/25 20:16:28
36
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
相比较于上一版,这个版本把功率降了一点,之前是十个管子600W,现在这个板子只有6个功率管,最大300W的功率耗散,不过散热片感觉散热能力不太行,还没带过300W的功率,110W的时候MOS的晶圆温度就有六十多度了。
2020/08/25 20:28:34
37
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
先来两个版本的PDF,之前的版本把四个模式都做了,后来调试的时候发现用的均流方式有问题,环路和运放部分也有问题,就放弃了,重新画了一板,现在这个版本能够稳定工作,小毛病还是有,所以,第三版已经在日程上了
2020/08/25 20:30:14
38
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
/upload/community/2020/08/25/1598358560-73924.pdf   我是一个分隔符   /upload/community/2020/08/25/1598358578-28604.pdf
2020/08/25 20:31:59
39
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
不知道你们看的到PDF不,我这儿能看见
2020/08/25 20:39:29
40
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
吐槽完了就来说说这个负载的设计思路吧,思路呢也很简单,恒流模式是所有模式的基础,所以如何设计好均流电路是一个关键,我的第一版均流思路也不复杂,总共有十路负载,以其中一路作为基准,把他的电流采样输出作为后面的九路负载的基准输入,这样就能实现均流了,但是实际调试的时候发现这个电路不太稳定,而且因为运放单电源供电,在基准为0的时候实际负载电流不为0,就放弃这个版本了。
2020/08/25 20:59:52
41
川理学子[版主]
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LV6
团长
均流完了就是各种保护电路和检测电路了,输入总电流检测这儿用了一个反相放大器,反接用的MOS和比较器,都是常规电路,温度保护第一版用的LM35D和NE555做的,觉得太麻烦了第二版就只用了LM35D,用单片机检测温度来保护。
2020/08/25 21:01:47
42
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
接着就是负载的反馈环路了,电子负载的环路我觉得不需要太快,主要是要够稳定,所以环路哪儿就放了一个474的电容。
2020/08/25 21:08:24
43
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
功率保护对于电子负载来说是很重要的一个保护功能,第一版的功率保护用的是集成三极管和运放做的一个模拟乘法器,但是做出来效果不怎么好,线性度可以,就是输入输出有个倍率关系,比如两个2V输入应该输出4V才对,结果输出电压是五点几 V,郁闷,第二版用的乘法器芯片,花五十大洋买回来的两片芯片是假的,郁闷死了。
2020/08/25 21:30:43
44
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
图片基本都在手机里,今晚不想动了,明天再来搬到电脑上,前几天说的运放驱动问题想到了一个解决办法,明天来试试,成功了的话就更新到帖子上。
2020/08/26 00:17:47
45
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
鲁半年了,你这个犊子
2020/08/26 00:18:33
46
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
鲁快点,我还准备找你要块板
2020/08/26 08:28:44
47
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
哈哈哈,主要是有时候下班回去就不想动了,其实应该一两个月就可以撸出来的,就是太懒了,这次应该没啥问题了,这周把数控板搞出来就差不多完事儿了
2020/08/26 10:55:30
48
电源网-fqd
电源币:5059 | 积分:15053 主题帖:596 | 回复帖:5125
LV11
统帅
2020/08/26 11:08:02
49
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
大佬好呀
2020/08/29 12:57:23
50
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
哈啊哈哈.....我又来冒泡了,前两天本来说把帖子再更一更的,但是下班后就不想动了,emmmmm....今天准备说说现在版本调试遇到的一些问题。
2020/08/29 13:05:52
51
川理学子[版主]
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LV6
团长
    第一个问题就是电源部分,我的电源是用一个双15V变压器整流后直接稳压得到12V ,-5V ,-12V的控制供电,风机供电是从正电压取电经过TPS5430降压后得到12V的风机电源,现在的问题就出在12V供电和风机供电上面,不知道是不是我的滤波电容太小了还是怎么回事,12V稳压出来的纹波电压特别大,都快1V了,这个纹波电压造成的影响就是用431稳压出来的基准电压的文波也很大,连贯的影响就是MOS 的驱动端可以看到一个很明显100HZ振荡,顺带的负载电流也有100HZ的振荡。
2020/08/29 13:13:36
52
川理学子[版主]
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LV6
团长
      至于风机供电,原本的设想是风机在工作的时候又可能会干扰负载,所以在风机供电的供电输入输出端和地线都加了磁珠进行隔离,但是万万没想到的是,在负载板的风机接口哪儿忘了加磁珠了,所以风机工作的时候还是把负载干扰了,最明显的就是风机启动后负载电流会减小个几十mA,MOS的驱动波形上会有很多毛刺,脑壳疼
2020/08/29 13:22:44
53
川理学子[版主]
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LV6
团长
     第二个问题就是MOS的驱动电路没有设计好,画图的时候为了增加对MOS的驱动,就增加了一个三极管推挽电路来增强驱动,结果这个推挽电路却是个败笔,因为驱动力变强了,导致NOS的驱动波形上会有振荡出现,把三极管去掉后波形就很干净,最后解决的办法就在每路电流放大的反馈电阻哪儿并联了一个470nF的电容,并联后驱动波形就干净了很多。这个振荡在平时使用的时候可能影响不会太大,倒是要是遇到被测电源质量奇差或纹波噪声很大的话负载可能会挂壁。
2020/08/29 13:30:20
54
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

      第三个就是温度保护和功率保护部分,温度保护部分为了省事儿就把温度保护放在了单片机里面,去掉了硬件的温度保护,所以现在工作的时候散热风扇不管负载功率大小,一直是全开的,略微感觉不爽,哈哈哈。

      功率保护这儿,一直想用硬件的乘法器来做,但是用运放做的没成功,用芯片的话贵不说还容易买到假芯片,头疼。。。。。

      不知道是不是因为我用的MOS里面的晶圆太小了,单颗MOS负载20W左右的功率我测MOS的D脚温度都有60度以上了。emmmmm。。。。

2020/08/29 13:50:48
55
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

      最后就是关于反接保护和空载保护的问题,我用的MOS来做的防反接,所以这个MOS选择有点蛋疼,它的耐压和负载的耐压是一致的,但是它又要承受整个负载的电流输入,所以选择的时候就需要选高耐压和高耐流的管子,最开始想用IRFP4668来做,不过这管内阻还是不够小,40A电流的时候他的功耗可以达到13W左右,这就需要一个大散热片了。

     空载保护用的393来做的,因为最低输入电压在1~2V左右,所以从电压采样电阻分压出来的电压很小,所以加载393 的2 5脚电压也会很小,2脚电压小倒是没多大影响,蛋疼是5脚的电压,当初设计时候为了省事儿就和2脚共用了一个电压,万万没想到的是393的低压输出比我的5脚电压高,这就导致了我的负载电源不管接还是不接我的负载都是处于工作状态,于是空载保护就失效了,最后还是使劲儿加大上拉电阻来解决的,后面版本这个地方需要改一下。

2020/08/29 13:56:59
56
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
先更在这儿,晚上来上图片
2020/08/29 21:56:23
57
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长

有点小尴尬,之前测试的时候居然没有照照片,就只能发一张今晚现照的图片咯

左边的是之前做的,比现在的看着大了好多,后面的电池就是拿来测试的,50AH的锂电池

后续的计划就是把现在遇到的问题一并解决,同时把单片机加入进去,让电子负载支持四种负载模式,


2020/08/29 22:00:29
58
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
单片机暂时用STC8单片机,显示屏本来准备用2.4寸的TFT显示屏的,但是51单片机跑不动,所以还是改成LCD2004,单片机和显示屏都有啦,就差板子咯。顺便把旋转编码器加上去,操作起来方便点。。。。说干就干,今晚就画图。
2020/08/31 11:30:38
59
电源网-fqd
电源币:5059 | 积分:15053 主题帖:596 | 回复帖:5125
LV11
统帅
2020/09/02 21:38:07
60
千里知外
电源币:26 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:58
LV4
连长
2020/09/25 15:13:16
61
woyaodingnile
电源币:9 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
期待成功!
2021/01/09 14:13:00
62
小孟2019
电源币:46 | 积分:9 主题帖:9 | 回复帖:16
LV4
连长

乘法器芯片是什么

2021/01/11 11:16:04
63
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
就是进行乘法运算的东西,功率控制会用到它
2021/01/11 18:55:55
64
小孟2019
电源币:46 | 积分:9 主题帖:9 | 回复帖:16
LV4
连长
用的集成芯片还是用运放搭建的电路
2021/01/12 23:21:30
65
川理学子[版主]
电源币:85 | 积分:22 主题帖:7 | 回复帖:135
LV6
团长
都可以,只是集成乘法器很贵
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