一直想制作一個(gè)適用于板卡的負(fù)載測試工具，我們用的板載都是12V或5V以下電源軌，電流幾A到幾十A都有，動(dòng)態(tài)載跳變斜率要大一些，一般電子負(fù)載儀器由于自身參數(shù)設(shè)計(jì)及焊接負(fù)載線存在寄生參數(shù)等問題，動(dòng)態(tài)負(fù)載跳變斜率都不會(huì)太大，實(shí)測效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)定值。
這次得捷電子支持力度很多，趁著這次機(jī)會(huì)把放下的東西又拾起來開始鼓搗一下。
電子負(fù)載有很多種類型，恒壓、恒流、恒阻、恒功率等，板上很多POL BUCK電路都是恒壓電路，所以一般用恒流電源去檢驗(yàn)，這里就先簡單介紹下恒流工作模式的原理。
基本原理是負(fù)反饋控制，采樣流過功率管的電流與設(shè)置值進(jìn)行比較，通過控制功率管驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整其開通深度，使其工作在線性放大區(qū)（非完全導(dǎo)通）。如果負(fù)載電流偏小，采樣電阻電壓會(huì)降低小于設(shè)定值，運(yùn)放加大輸出，MOS導(dǎo)通程度加深，輸出回路電流加大；相反如果負(fù)載電流偏大，運(yùn)放減小輸出，MOS輸出回路電流降低，從而實(shí)現(xiàn)恒流工作。
電子負(fù)載簡單理解就是功率管是一個(gè)可變電阻，負(fù)載電流以熱能形式耗散在功率器件上。因此制作這種電子負(fù)載功率需要特別注意功率管選型，SOA工作區(qū)要合理，同時(shí)器件封裝這里特別選用了Dual cooling加上散熱片實(shí)現(xiàn)雙面散熱。
這里再強(qiáng)調(diào)一個(gè)點(diǎn)就是參考電壓要盡量準(zhǔn)確，減少各種工作條件下的變化。之前遇到過TL432工作不穩(wěn)定情況，內(nèi)部Vref是一個(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端，只有當(dāng)REF端(同相端)的電壓非常接近 Vref(2.5V)時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從1到100mA變化。注意這里有最小工作電流，因此串聯(lián)電阻一定要計(jì)算準(zhǔn)確，IKA要至少大于1mA。
結(jié)合上面基本原理圖和連接需求，基本邏輯框圖如下：
下面是原理圖繪制：
考慮到高溫容易燒管，因此添加了過溫保護(hù)電路，溫度先設(shè)定了90°C觸發(fā)，過溫后會(huì)將MOS驅(qū)動(dòng)端拉低，從而停止MOS工作。為了方便使用，增加了溫度狀態(tài)指示燈，LED1為綠燈，LED2為紅燈，工作狀態(tài)如下：
正常上電，MOS工作，綠燈亮紅燈滅；90°C過溫后，MOS停止工作，綠燈滅紅燈亮；溫度降低后，MOS繼續(xù)工作，綠燈亮紅燈滅。（這里有設(shè)置一定的溫度回滯）
溫度sensor采用簡單的NTC電阻，應(yīng)靠近發(fā)熱源功率管中心區(qū)域，受散熱片安裝高度影響，選型為0402貼片熱敏電阻10KΩ±1%，具體型號(hào)為SDNT1005X103F3380FTF，從datasheet上看起阻值變化基本隨溫度成線性變化。
為了調(diào)試方便，板上邏輯器件采用12V和5V供電，這里添加了7805 LDO，電流能力足夠用，12V是從大板上外接過來，也可以使用外部直流源單獨(dú)供電。
PCB繪制：
這里想要說下有條件還是要選用精度高溫漂小的合金電阻，先不用考慮成本，封裝選用了2512，走線推薦開爾文走類差分線，以及特殊焊盤不引入焊接阻抗，可以很大提高采樣精度，下面是ADI有篇文章曾講解過原理并且做過了驗(yàn)證。
下面是打樣回來的板子：
進(jìn)行器件焊接：
初步調(diào)試，先驗(yàn)證了溫度保護(hù)，避免后面帶載燒器件，功能邏輯沒問題，能夠正常觸發(fā)。
安裝散熱片并先用直流源測試，因?yàn)橹绷髟纯梢栽O(shè)置過流保護(hù)，等功能驗(yàn)證沒問題了再放入大板中驗(yàn)證。
這里又詳細(xì)驗(yàn)證了NTC精度，與熱成像拍到的溫度進(jìn)行對(duì)比，覺得NTC還是比較接近理論值的。
接下來又測了一下恒流精度，總體效果還是可以的，但還有提升空間，畢竟現(xiàn)在臨時(shí)用的1%電阻設(shè)定，以及后面繼續(xù)優(yōu)化散熱和走線還會(huì)有一些改善。
放入大板驗(yàn)證測試。
以下為視頻演示：
