电子负载制作指南
一、恒流模式电子负载的制作原理
在恒流模式下，电子负载能够在一个稳定的电流值上运行，即使输入电压发生变化。为了实现这一目标，我们可以利用 MOS 管的线性区域特性，将其作为可变电阻来消耗电能。
（一）MOS 管的特性与控制
当 MOS 管处于恒流区（即放大状态）时，只要 Vgs（栅源电压）保持恒定，Id（漏极电流）就不会随 Vds（漏源电压）的变化而变化，从而实现了 MOS 管输出回路电流的恒定。通过改变 Vgs 的值，就可以精确地调节输出回路中恒定电流的大小。
（二）运用运放进行驱动和控制
在实际应用中，我们通常会使用运算放大器（运放）来对 MOS 管进行驱动和电压控制，以实现电压 - 电流的转换。为了提高系统的稳定性，可以采用电压基准来固定输入电压。
如图 1 所示，采样电阻 Rs 与运放构成了一个比较放大电路。MOS 管输出回路的电流经过 Rs 转换为电压后，反馈到运放的反相端，从而实现对 Vgs 的控制，进而使 MOS 管输出稳定的电流。
当给定一个电压 VREF 时：
若 Rs 上的电压小于 VREF，即运放的 - IN 端电压小于 + IN 端电压，运放会增加输出，使 MOS 管的导通程度加深，导致 MOS 管输出回路电流增大。
相反，若 Rs 上的电压大于 VREF，- IN 端电压大于 + IN 端电压，运放则会减小输出，使 MOS 管减少输出回路电流。
最终，电路会在 VREF 设定的值上达到平衡，实现恒流工作。输出电流 Id=Is=VREF/Rs，这表明只要 VREF 保持不变，Id 也就保持恒定，从而实现了恒流输出。若需要改变恒流值，可以通过调节 VREF 来实现。VREF 可以通过电位器调节输入，也可以采用 DAC 芯片由 MCU 控制输入。使用电位器可以方便地手动调节输出电流。
二、实用电子负载电路的制作
图 2 展示了一个实用的电子负载电路，其原理与上述基本恒流电路相似。
（一）电路组成与功能
R1 和 U2 构成一个 2.5V 的基准电压源。R2 和 Rp 对这 2.5V 电压进行分压，得到一个参考电压并送入运放的同相端。MOS 管输出回路的电流 Is 经 Rs 转换为电压后，反馈到运放的反相端，从而实现对电压 Vgs 的控制，确保 MOS 管输出回路电流 Is 的稳定。
（二）电容的作用
电容 C1 在电路中有两个主要作用：
消除杂波，滤除高频噪声，提高电路的稳定性。
减缓电压变化速度，尽量减少 MOS 管栅极电压的高频变化，降低振荡的风险。
可以根据分压公式计算负载能够吸收的最大电流。
三、器件选型要点
（一）运放选择
由于该电路主要用于直流应用，因此无需过多考虑单电源工作的问题。但需要关注运放的输出电压范围，以确保 MOS 管能够在安全的线性区内工作。出于成本考虑，可以选择 LM358 运放，其内置的另一个运放可以用于保护功能。
（二）MOS 管选择
负载输入电压主要受到 MOSFET 的漏极到源极电压（Vds）额定值和电流检测电阻器值的限制。在将电源连接到负载时，必须仔细计算功耗，确保 MOSFET 始终处于安全操作区域（SOA）内。否则，如果管芯温度超过安全余量，MOSFET 可能会损坏。这里推荐选择常用的 IRFP462 MOS 管。若需要实现大电流输出，可以考虑将多个 MOS 管并联使用。
（三）电压基准选择
TL431 是一款输出电压可调的基准电压源。配合合适的外围电路，它可以在较宽的范围内输出质量较好的基准电压，非常适合用于本项目。
（四）功率电阻选择
功率电阻的选择一定要留有足够的余量，以保证在高功率条件下能够稳定工作。黄金铝壳电阻是一个不错的选择。如果需要制作几十安培的大负载，可以考虑使用分流器电阻。
通过上述步骤和要点，您可以成功制作出一个性能稳定、可靠的电子负载。
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