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工程师花30元,做了个迷你负载,热度1W+,有点意思

作者:嘉立创EDA

何电工花30元,做了一个迷你负载!并在开源网站上获得了1W的热度!

工程师花30元,做了个迷你负载,热度1W+,有点意思

一个的负载为啥这么受欢迎?他又是如何只花30元做了这样一个负载?

让我们来看看他的设计方案!

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为什么要做这个项目?

因为我的两台电子负载,在小电流(小于100mA)放电时,会存在:控制不精准、放电电流波动较大的情况。

这让我无法知道电池的实际放电曲线,只能通过理论值计算对应电量,从而导致电量检测不够精准。

综上所述,我决定基于更加精准的模拟电路 制作一个更符合实际需求!成本更低的迷你负载!

具体功能/亮点?

  • 支持对百毫安时级别的小型软包锂电进行百毫安以内的放电。
  • 支持电池放电曲线记录:使用IOTpowerCC表头配合上位机记录。好处:制作产品时可以更加精确的通过电压反推出电量,也可以避免商家虚标电池容量、放电曲线等情况。
  • 具有恒电流/恒功率负载模式,通过拨动开关切换PS:恒流模式的 最大负载电流 多大都行,取决于你选用的三极管的载流能力
  • 结构灵活,采用叠层设计,保留了散热片与降温风扇。与IOTpowerCC表头采用香蕉插座+弹簧针进行连接,可以在不用时取下表头

我是如何设计电路的?电路的测试结果又如何?

下面分析一下我的方案!

设计原理

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负载板原理图

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负载板PCB图

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风扇板

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散热片支架

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实物图

本项目电路比较简单,下面分5个模块详述一下。

1.电流方向

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这部分电路原理如下:

  • 将电池接入接线座
  • 通过铜柱+香蕉插头输入表头
  • 从表头流出再进入负载
  • 从而通过IOTpowerCC表头进行放电曲线记录

开关同时承担表头供电与电池输入负载两条路径的控制。

2.系统电源

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系统电源来自IOTpowerCC表头的5V。

使用该负载时需要使用外部电源给表头供电,并切换表头上的拨动开关。

本项目还设计了风扇板,为什么我会在这里提到它呢?

因为这个板子不仅承担了风扇支架的作用,同时设置有弹簧针的焊盘,可用于取电后送去控制板。一板多用~

电源部分采用MT3608作为主控,利用SW开关节点实现反压输出,获得±15V,再使用LDO获得较为稳定的±12V电源。

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电源部分如上图所示

3.参数设置电路

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前面提到,恒电流/恒电阻负载模式通过拨动开关切换。

  • 恒电阻模式中,RP1用于分压输出参考值,R17用于限制参考电压上限。
  • 恒电流模式原理类似,R19用以限制最大负载电流,目前限制的最大电流为200mA。

就是反馈来源不同。

由于负载本身是电流反馈,因此给一个固定的参考电压就是恒电流模式,而参考电压随着输入电压的变化而线性变化就是恒电阻模式。

基于一样的道理,我们还可以设计出恒功率模式。

4.负载电路

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负载部分采用741运放构建负反馈。其中R0电阻不仅承担负载功能,还兼做电流采样电阻,用以作为反馈,因此采用RX24-5W的大功率封装。

TIP41C为大功率三极管,不便使用运放直接控制,因此采用3904与其构成达林顿电路。

红温了

在负载的工作过程中,功率电阻与TIP41C均会发热严重,因此就需要上面说到的散热风扇,给主动散热一下!

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5.风扇温控电路

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通过采用AP331比较器的开漏输出特性,便捷的控制AO3401 MOS管,从而减少了外围电路。

可以通过J1跳线焊盘进行电压选择(建议0805封装的0Ω电阻进行跳线)。

使用带有阻值的电阻作为跳线,限制风扇转速过高的问题。一般不建议超过5Ω,设置完电阻后请进行测试,以避免风扇无法启动。

电路功能测试

以下为测试实拍,为了便于不同电压条件下测试,使用数控电源代替电池输入负载。

1.恒电阻模式

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改变输入电压,负载电阻不变

2.恒电流模式

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改变输入电压,负载电流不变

3.电池放电曲线测试

使用IOTpowerCC表头配合上位机记录电池放电曲线。

这也是我设计本模块的主要功能——实现精准的小电流放电,从而获得小型软包锂电池的精确放电曲线,使得制作产品时可以更加精确的通过电压反推出电量。

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样品电池放电曲线如图所示(设置放电电流为100mA)

成本说明

本项目进行了低成本设计。

不算表头的整体成本仅不到30元。

更换部分元器件还可以成本更低,我是基于自己的设计习惯进行的选型。

项目基于嘉立创免费PCB+免费面板打样

请勿在无人值守环境使用本负载,尤其是电池放电时应当全程对设备及电池保持观察,以免引发意外事故!

【正文完】

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