便携的充电式电子负载

前言

在我构思要做这个电子负载之前（2023年初），那时迷上设计快充模块，但测试快充模块的输出电流，恰好需要电子负载来配合。

常见的方案是用DC电源供电，对于我乱成山的工作台，再搭根线供电确实受不了，所以就有做自供电的方案。

方案设计主打一个结构简单，适合新手，同时卖相也过得去的一体式产品。

（PCB打样请用第二版，Board2）

 

2023-11-30增加一些使用说明

 

产品说明

内含锂电池保护、充电电路、快充诱骗、恒流控制，各个电路几乎独立，可按需焊接节省成本。

说到成本，一块PCB分上下层焊接，焊接不同的元件，组合起来就成了主体。

加上一个常见的双显数字电压电流表，再加上一个9.9元包邮的CPU风扇，成本就能压缩到极致。

 

输入接口：Type-C，M4香蕉插座，支持裸线接入

设计测试电压0~20V

设计测试电流0~10A

 

电路说明

1.锂电池保护电路

采用TP4056芯片，常用芯片，这个不作过多说明了。

控制电源开关是三脚三档开关，能把充电和保护电路完全独立分开，省成本可以不焊充电电路，改为更换电池方式。

 

2.锂电池保护电路

一般常用方案为DW01+8205A结合，就是8205A焊接不怎么友好，改为一个封装大一点的IP3005A来解决，直接搬手册画的。

 

3.升压供电电路

因为CPU的散热风扇多数为12V，而且驱动电压越高，MOS管的导通电阻相对小一点，所以就选升压到12V吧。

 

4.诱骗电路

其实要测试快充模块行不行这个就不能少，这个电路对于我个人而言是必须的。

电路包含5V，9V，12V，15V，20V不同电压的诱骗，通过一个拨码开关控制。

如果你用不上，可以完全不用焊，一点都不影响测试。

 

5.恒流控制

利用LM358对采样电阻R8两端的电压进行比较，从而控制MOS管的快速通断，达到恒流控制的目的。

首先用TL431产生一个2.5V的基准电压，R20和R7的比例需要根据采样电阻的实际阻值来选择。

 

例如双显电压电流表的康铜丝阻值为7.5毫欧，电流表最大测量电流为10A，

所以网络标签点FB1的最大电压为75mV，换言之，R7的分压点最高电压为75mV。

由于R7为可调电位器，一般不作更换，所以只需要改变R20的电阻就行了。

电压=2.5V*（10K/R20+10K）

按公式计算R20约300K，但是我自用的电压表有点不一样，用的是51K，要注意要注意。

 

其实吖，这里设置的分压点电压，目的是限制最大恒流电流而已，防止放电电流过大集体冒烟！

 

重中之重：焊接组装

下层PCB的底面焊接四个部分电路，锂电保护，充电，升压，恒流控制。

下层PCB的顶面焊接开关，电池座，电位器。

三脚三档开关先不接上，方便对各个部分上电测试，事实上只要焊接无误是不会冒烟的~~~

 

然后是下层顶面和上层顶面的焊接元件，包括数显电压电流表的接线。

上层的MOS管采用倒装方式，散热片是朝上的，用于与散热器接触，散热片的孔与PCB上的孔对齐就可以。

参赛LOGO也在这里显示一下。

 

上下层线材连接，一般电压电流表的供电接口，CPU风扇电源接口都焊在下层。

 

把两块PCB展开后的视角

 

上下层PCB通过铜柱连接

M3x12+6，两段；M3x18+6，一段

经费一般的话，顶端用普通螺母固定，经费能报销的用贴片螺母，美观整齐。

 

上层靠外侧的四个孔是用来扣CPU风扇的，旧式的775针风扇，或者现在流行的两用风扇都可以安装到位。

 

基本使用方法

三脚三档开关，从左往右三个档分别对应【充电】【空档】【供电】

【空档】，完全切断锂电池与其他电路的连接，避免电量的不必要损失。

往左打的时候，锂电池连接充电电路，可以进行充电。

往右打的时候，锂电池连接升压电路，相当于普通的电源开关，进入工作状态。

 

电位器的作用用来调节恒流电流，最大放电流如上面说的通过改变R20电阻来设置。

 

 

 

快充诱骗芯片CH224K耐压24V左右，在不使用诱骗的时候，尽量断开芯片的供电，需要用到的时候才把拨码开关的第一位拨向ON

 

 

最后制作时有一个需要注意的细节，就是电位器焊接前一定在测量最小值是否能够归零。

这个阻值会直接影响上电后的恒流控制最小值，质量好的为0.07A，差一点去到0.7A，如果要求不高可以忽略。

 

下方视频演示其中一个就是用了质量差的电位器。

 

十万个为什么之快问快答

 

1.使用时长约为多少？

>一般测试时间不长用一节电池就够了，可以安装两个电池盒增加使用时长

 

2.能够测试20V以的电压吗？

>更换耐压更高的MOS管就可以了

 

3.测试电流能超过10A吗？

大于10A电流的电流表都需要用到分流器，占用空间大，很难往里面塞

解决方法：可以用几个采样电阻并联贴在PCB上，需要计算同等阻值，加强PCB导流能力

总的来说，可以实现但不建议

 

4.全部电路元件都需要焊接吗？

>除了恒流控制部分，其他部分可选择性焊接，也就是你需要用到哪部分就焊接对应的元件

 

5.想到继续补充