[发明专利]多级串联高压大功率消耗式负载电路、负载及设备

说明书

本发明公开了一种多级串联高压大功率消耗式负载电路、负载及设备，负载电路包括电源端、编程信号输出端、MOS管单元、采样电路和误差放大器，通过多个依次串联的MOS管构成MOS管单元，MOS管单元通过多个MOS管分压的模式降低单管的VDS的电压值，从而实现串联分摊功率的目的，可以采用多个成本较低的MOS管来应对高压环境，降低高压应用的门槛和成本，同时也可以串联后并联实现几十千瓦以上的功率吸收，满足高压大功率消耗式电子负载的使用需求。控制电路简单，多级MOS串联仅需要一个控制环路，对局部的耐压要求不高，不需要额外选用耐高压电路，大大降低了成本。整体的结构简单、选型范围广并且成本低。

技术领域

本发明涉及电子负载领域，特别涉及一种多级串联高压大功率消耗式负载电路、负载及设备。

背景技术

电子负载是通过控制MOSFET或晶体管的导通量，依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，在开关电源的调试检测中是不可缺少的。

目前主流的电子负载都是通过放大器和采样电子及MOSFET或晶体管构成一个恒流电路，之后把MOSFET分别并联连接起来，形成恒流环路并联的控制方式，最后通过统一的编程信号来平均分配电流，最终实现大功率的电子负载方式。

上述大功率的电子负载通过多级并联实现，每个恒流环路都需要大量的闭环控制电路，同时在高压的电子负载应用中，每个MOSFET都需要采用符合要求的高压MOS管，还需要额外配置耐高压电路，此外对于PCB板的安全间隙都有一定的局限性，高压MOS管的成本高、价格昂贵、可选择范围少，因此整体的结构复杂、选型范围小并且成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种方多级串联高压大功率消耗式负载电路、负载及设备，整体的结构简单、选型范围广并且成本低。

根据本发明第一方面实施例的多级串联高压大功率消耗式负载电路，包括：

电源端，用于输出电源；编程信号输出端，用于输出编程信号；MOS管单元，所述MOS管单元包括多个相同且依次串联的MOS管，多个所述MOS管中前级MOS管的源极连接所述后级MOS管的漏极，最前端的所述MOS管的漏极连接电源端，最末端的所述MOS管的源极通过采样电路接地；多个与MOS管一一对应的均压电阻，所述MOS管的栅极通过对应所述均压电阻连接前级MOS管的栅极，最前端的所述MOS管的栅极通过对应所述均压电阻连接电源端；误差放大器，所述误差放大器的同相端连接所述编程信号输出端，所述采样电路的信号输出端连接所述误差放大器的反相端，所述误差放大器的输出端连接所述MOS管单元中最末端的所述MOS管的栅极。

根据本发明第一方面实施例的多级串联高压大功率消耗式负载电路，至少具有如下有益效果：本发明实施方式中通过多个依次串联的MOS管构成MOS管单元，MOS管单元通过多个MOS管分压的模式降低单管的VDS的电压值，从而实现串联分摊功率的目的，这样也降低了MOS管的使用门槛，可以采用多个成本较低的MOS管来应对高压环境，无需采购成本较高的单个高压MOS管，可以降低高压应用的门槛和成本，同时也可以串联后并联实现几十千瓦以上的功率吸收，满足高压大功率消耗式电子负载的使用需求。本发明采用MOS管串联，控制电路简单，大大节省了MOS的控制电路，多级MOS串联仅需要一个控制环路，同时串联的MOS都是均匀分压的，对局部的耐压要求不高，其他器件和PCB安全间隙正常处理即可，不需要额外选用耐高压电路，大大降低了成本。整体的结构简单、选型范围广并且成本低。

根据本发明的一些实施例，所述采样电路包括采样电阻和差分放大器，所述采样电阻的一端连接最末端的所述MOS管的源极，所述采样电阻的另一端接地，所述差分放大器的同相端连接最末端的所述MOS管和所述采样电阻的公共端，所述差分放大器的反相端连接所述采样电阻的接地端，所述差分放大器的输出端连接所述误差放大器的反相端。

根据本发明的一些实施例，所述编程信号输出端为DAC模块。