Мощная электронная нагрузка своими руками
Приветствую, Самоделкины!Данная статья посвящена довольно мощной электронной нагрузке, которая пригодится для проверки различных блоков питания.
Особенно данная самоделка пригодится радиолюбителям-самодельщикам, каким и является Роман, автор YouTube канала «Open Frime TV». Дальнейшая инструкция взята с вышеупомянутого YouTube канала.
Уже прошел примерно год, как автор собирал нагрузку на полевом транзисторе (видеоролик о сборке и тестах есть на канале автора).
На тот момент к устройству не было абсолютно никаких претензий, и оно полностью устраивало мастера. Но прогресс все-таки не стоит на месте и мощности блоков питания растут, этой нагрузки уже не хватает.
Так что настало время собрать что-нибудь мощнее. А раз делать мощнее, то необходимо использовать не один транзистор, а сразу несколько, и транзисторы к тому же должны быть не полевыми, а биполярными для работы в линейном режиме.
Отлично, наброски для проекта есть, можно постепенно приступать к эго реализации. В сети Интернет имеется просто огромное множество схем электронных нагрузок.
Какую же из них выбрать? На решение этого вопроса автор не стал тратить много времени, и взял за основу схему электронной нагрузки с YouTube канала «Red Shade».
Сама схема отличная, но вот решение по поводу платы автора данного проекта не устроило, поэтому пришлось ее переделывать под себя. Итак, на изображении ниже представлена сама схема нагрузки:
Итак, давайте разбираться, что здесь и зачем. В первую очередь смотрим на узел, отвечающий за стабилизацию тока.
Как видим, тут каждый транзистор снабжен своим операционным усилителем. Такое решение дает нам раздельный контроль тока даже, если у транзисторов параметры h31 будут различными, перекоса по току не будет.
Всем знакомый режим, когда мы опорным напряжением задаем определенный ток и каким бы ни было входное напряжение нагружаемого источника ток будет неизменным.
Второй режим — это режим резистора.
В таком включении опорное напряжение задается входным напряжением.
Казалось бы, для чего нужен данный (второй) режим? А все дело в том, что для проверки лабораторных блоков питания с функцией ограничения тока первым режимом пользоваться не удобно, так как начинаются качели.
Стабилизация тока должна присутствовать только у одного из двух устройств, именно по этой причине схема и содержит в себе 2 различных режима работы.
Идем дальше. В данной схеме присутствуют еще парочка приятных функций. Во-первых, это автоматическое управление кулером по нагреву, что довольно-таки удобно, так как при отключенной нагрузке устройство будет беззвучно стоять, не отвлекая вас от работы посторонним шумом. А как только температура радиатора возрастет, кулер автоматически включится и тем самым будет охлаждать схему.
Помимо вышеупомянутого решения, в схеме так же реализована защита от перегрева. Безусловно полезная штука.
Если вы забыли и оставили нагрузку без присмотра, можете быть уверенными, что она отключит себя сама, если температура превысит заданное значение.
Регулировка порога срабатывания защиты от перегрева производится вот этим подстроечным резистором:
Следующий шаг — трассировка печатной платы.
Автор довольно долго размышлял о том, как сделать так, чтобы все элементы были расположены на одной печатной плате. В конечном итоге решение было найдено. Автору пришла в голову шикарная идея расположить транзисторы так, как это делают в сварочных аппаратах. Сказано-сделано, радиаторы с транзисторами выведем на другую сторону.
Для более удобного крепления сделаны специальные отверстия под стойки и еще одни под крепления транзисторов к радиатору:
На данном этапе, автор признается, что совершил ошибку, так как сделал отверстия для крепежа транзистора очень далеко от его фактического расположения, поэтому в дальнейшем ему пришлось исправлять данный косяк.
Вот такая плата получилась:
В качестве радиаторов было решено использовать алюминиевый профиль.
Первым делом необходимо разрезать его на две равные части, а затем просверлить отверстия под крепеж. Далее нарезаем резьбу м3 и вот что в итоге получилось:
Следующим шагом прикручиваем транзисторы к радиатору.
Далее получившаяся конструкция должна собраться в одно целое:
При помощи десятых стоечек аккуратно соединяем радиаторы с платой. Теперь они уже точно никуда не денутся.
Из-за того, что отверстия для крепежа транзистора расположены не там, где это необходимо, ремонт данной платы очень сильно усложняется. Но давайте честно, спалить эту плату будет очень тяжело, так как 8 транзисторов могут протянуть через себя довольно приличный ток, да и к тому же перегрев схемы практически исключен, так как соответствующая защита на схеме присутствует.
Следующим шагом необходимо подобрать для нагрузки подходящий корпус и поместить ее туда, так как делаем мы ее как готовый прибор, который будет потом повсеместно использоваться. В качестве корпуса отлично подошел вот такой пластмассовый короб с довольно удобными перегородками:
Помимо непосредственно нагрузки в нем еще разместится парочка компонентов, а именно вольтамперметр и кулер.
Как известно, в стандартной комплектации, вольтамперметр позволяет измерить ток до 10А. Для данного проекта автор посчитал, что этого недостаточно и для расширения измерительного диапазона был приобретен вот такой шунт, который позволяет измерять токи до 100А:
Для данного проекта было решено применить 150-й кулер, так как он за счет внушительных лопастей способен создать отличный воздушный поток, а для нас это крайне важно. На наклейке кулера имеется информация о том, что ток потребления данного экземпляра может достигать целых 450мА.
В реальности это значение немного поменьше.
Следующим этапом приступаем к разметке корпуса, а затем сверлим необходимые отверстия. Кулер пришлось расположить сверху, так как габаритные размеры корпуса не позволяют разместить его внутри.
На передней панели расположим вольтамперметр, ручку регулировки тока и переключатель ток- резистор.
На задней панели расположились вход питания и нагрузочный провод.
Следующим шагом закрепляем все компоненты в корпусе. Немного термоклея не будет лишним. Вот так выглядит устройство после установки в корпус.
На этом все, можно закрывать крышку и приступать к тестам. Начнем тест с блока DPS5020. Попробуем нагрузить данный блок питания.
Как видим, нагрузка справляется отлично, нагрев в пределах допустимого. Далее нагрузим блок на SG3525.
Здесь тоже все отлично, нагрузка успешно справляется с поставленными задачами. Вот такое устройство в итоге получилось. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Регулируемая электронная нагрузка для проверки блока питания. Схема
Эта простая схема электронной нагрузки может быть использована для тестирования различных видов блоков питания. Система ведет себя как резистивная нагрузка с возможностью регулирования.
С помощью потенциометра мы можем зафиксировать любую нагрузку от 10мА до 20А, и такое значение будет поддерживаться независимо от падения напряжения. Величина тока непрерывно отображается на встроенном амперметре — поэтому нет необходимости для этой цели использовать сторонний мультиметр.
Схема регулируемой электронной нагрузки
Схема настолько проста, что практически любой желающий может собрать ее, и думаю, она будет незаменима в мастерской каждого радиолюбителя.
Операционный усилитель LM358 делает так, чтобы падение напряжения на R5 было равно значению напряжения заданного с помощью потенциометров R1 и R2. Потенциометр R2 предназначен для грубой подстройки, а R1 для точной.
Резистор R5 и транзистор VT3 (при необходимости и VT4) необходимо подобрать соответствующими максимальной мощности, которой мы хотим нагрузить наш блок питания.
Подбор транзистора
В принципе подойдет любой N-канальный MOSFET транзистор. От его характеристики будет зависеть рабочее напряжение нашей электронной нагрузки. Параметры, которые должны заинтересовать нас — большой Ik (ток коллектора) и Ptot (рассеиваемая мощность). Ток коллектора — это максимальный ток, который может пустить через себя транзистор, а рассеиваемая мощность — это мощность, которую транзистор может отвести в виде тепла.
В нашем случае транзистор IRF3205 теоретически выдерживает ток до 110А, однако его максимальная мощность рассеивания около 200 Вт. Как нетрудно подсчитать, максимальный ток 20А мы можем задать при напряжении до 10В.
Для того чтобы улучшить эти параметры, в данном случае используем два транзистора, что позволит рассеивать 400 Вт. Плюс ко всему нам будет нужен мощный радиатор с принудительным охлаждением, если мы действительно собираемся выжать максимум.
Транзисторы BC327 и BC337 — повторители для MOSFET транзисторов, предназначены для обеспечения быстрой перезарядки затвора. Конденсатор С1 предназначен для подавления возбуждений (при тестировании импульсных БП).
Подбор резистора
При нагрузке 20А, резистор R5 должен иметь мощность 40 Вт и хорошо охлажден (20 A * 0,1 Ом = 2 В; 2 В * 20 A = 40 Вт). Лучше использовать резистор в металлическом корпусе с возможностью установки на радиатор. Можно также соединить параллельно несколько резисторов так, чтобы получить соответствующую мощность и сопротивление.
Напряжение питания схемы – нестабилизированное 15В, хотя оно зависит от параметра Vgs (напряжение затвора) нашего транзистора, при котором он полностью откроется. Как правило, не нужно больше 10В. Поскольку при более высоком напряжении стабилизатора IC2 должен быть оснащен радиатором.
Можно использовать транзисторы (VT3 и VT4) с логическим уровнем управления, то есть такой, который управляется напряжением TTL. Тогда напряжение питания в 7В будет достаточно. На этом заканчивается описание основной части электронной нагрузки.
При желании в схему можно добавить амперметр, но это не обязательно. Тем не менее, дополнив схему амперметром мы освободим свой мультиметр, который будет необходим для настройки. Измерительный блок выполнен на популярной микросхеме ICL7107 и четырех 7-сегментных светодиодных индикаторов по классической схеме.
Настройка
Перед использованием нужно откалибровать показания нашего амперметра. Для этого подключаем электронную нагрузку к блоку питания и в разрыв цепи включаем мультиметр (диапазон 10А). После прогрева схемы, потенциометром R9 устанавливаем такое же показание, как на мультиметре.
Другие области применения устройства
Регулируемая электронная нагрузка подойдет не только для тестирования блоков питания. Устройство также может быть использован для тестирования батарей, аккумуляторов. С помощью его удобно измерять и рассчитывать емкость за счет стабилизации тока, который всегда будет поддерживаться на заданном уровне.
Источник
www.joyta.ru
Токовая электронная нагрузка | Поделки своими руками для автолюбителей
Электронная нагрузка вещь очень полезная, предназначена для теста источников питания, в том числе и аккумуляторов.
Например если имеется сомнительный блок питания и нужно выяснить его выходные параметры первым делом нужно его нагрузить, при этом каждый блок питания требует индивидуального расчета нагрузочного резистора и чем мощнее блок, тем мощнее должен быть нагрузочный резистор.
Электронная нагрузка выполняет ту же функцию, только является универсальным вариантом для любых источников питания.
Наш вариант очень простой и построен всего на одном операционном усилителе LM358, но задействован всего один элемент ОУ.
Мощность рассеивается на транзисторах, поэтому чем больше их количество и ток коллектора каждого транзистора, тем больше может быть общая мощность рассеиваемая электронной нагрузкой.
В теории общий ток может доходить до 40 Ампер с учетом тока коллектора кт827, но в деле естественно все будет зависеть от напряжения тестируемого источника питания, если мощность превышает 250 ватт, транзисторам придет кирдык, уделите этому моменту должное внимание.
Мощные резисторы в этой схеме тоже рассеивают некоторую мощность (и не малую). Эмиттерные резисторы предназначены для выравнивания тока через транзисторы, мощный низкоомный шунт R12 служит датчиком тока, на нем будет рассеиваться колоссальная мощность, поэтому этот резистор подбираем с мощностью около 40 ватт.
Принцип работы довольно прост. При подключении нагрузки образуется падение напряжения на шунте R12 и нарушается баланс напряжений на входах операционного усилителя, последний будет стараться уравновесить это напряжение за счет изменения выходного напряжения, уменьшая или увеличивая его. Тем самым измениться напряжение на базах составных транзисторов, в следствии чего изменится и ток проходящий по ключам.
Переменными резисторами мы можем искусственным образом изменить напряжение на неинвертирующем входе ОУ, этим управляем током протекающий по транзисторам.
Трансформатор в схеме нужен только для питания операционного усилителя и блока индикаторов, поэтому он нужен маломощный. Вторичное напряжение трансформатора от 9 до 15 Вольт, все ровно потом это напряжение будет стабилизировано до уровня 12 Вольт.
Нынче КТ827 очень дороги, но уверяю, они являются наилучшим решением в этой схеме, знаю что появятся вопросы на счет внедрения полевых транзисторов и должен сказать, что пробовал и с ними. Проблема в том, что при больших токах полевики тупо коротят, я думаю в случае их использования не помешает отдельное управление.
А так можно использовать любые составные ключи, в том числе и кт829, естественно нужно учитывать, что ток этих транзисторов в несколько раз ниже, чем ток коллектора КТ827.
Кнопкой S1 меняем чувствительность ОУ, этим можем переключить нагрузку на более точных измерений малых токов.
Свою конструкцию я дополнил ваттметром, который имеет функцию измерения емкости и в итоге получил электронную нагрузку с функцией разряда аккумуляторов с целью выявления их емкости, притом система может разряжать аккумуляторы большим током (лично тестировал на токах до 20 Ампер, никаких нареканий).
Монтаж простенький, корпус позаимствован у лабораторного источника питания PS-1502.
Каждый транзистор установлен на свой радиатор, вся система дополнена активным охлаждение, притом имеется простенькая схема регулировки оборотов кулера.
В архиве находится печатная плата. А с вами был Ака Касьян, удачи в творчестве, до новых встреч!
Архив
xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai
Электронная нагрузка своими руками
Приветствую, Самоделкины!
Все мы прекрасно знаем, что китайские интернет магазины и площадки продают электронные наборы для самостоятельной сборки. Схемы, по которым они сделаны, созданы далеко не китайцами и даже не советскими инженерами. Любой радиолюбитель подтвердит, что во время повседневных изысканий очень часто приходится нагружать те или иные схемы для выявления выходных характеристик последних. Нагрузкой может являться обычная лампа, резистор или нихромовый нагревательный элемент.
Зачастую с проблемой поиска нужной нагрузки сталкиваются те радиолюбители, которые изучают силовую электронику. Проверяя выходные характеристики того или иного блока питания, будь он самодельный или промышленный необходима нагрузка, притом нагрузка с возможностью регулировки. Самым простым решением этой проблемы является использование учебных реостатов в качестве нагрузки.
Но найти мощные реостаты в наши дни проблематично, к тому же реостаты тоже не резиновые, их сопротивление ограничено. Есть только 1 вариант решения проблемы — электронная нагрузка. В электронной нагрузке вся мощность выделяется на силовых элементах – транзисторах. Фактически, электронные нагрузки можно делать на любую мощность, и они гораздо универсальнее, чем обычный реостат. Профессиональные лабораторные электронные нагрузки стоят кучу денег.
Китайцы же, как всегда, предлагают аналоги и этих аналогов бесчисленное множество. Один из вариантов такой нагрузки на 150Вт стоит всего 9-10 долларов, это немного за прибор, который по важности сопоставим, наверное, с лабораторным блоком питания.
В общем автор данной самоделки AKA KASYAN, предпочел сделать свой вариант. Найти схему устройства не составило труда.
В данной схеме применена микросхема операционного усилителя lm324, в состав которой входят 4 отдельных элемента.
Если смотреть внимательно на схему, то сразу становится ясно, что она состоит из 4-ех отдельных нагрузок, которые соединены параллельно, благодаря чему общая нагрузочная способность схемы в разы больше.
Это обычный стабилизатор тока на полевых транзисторах, которые без проблем можно заменить биполярными транзисторами обратной проводимости. Рассмотрим принцип работы на примере одного из блоков. Операционный усилитель имеет 2 входа: прямой и инверсный, ну и 1 выход, который в данной схеме управляет мощным n-канальным полевым транзистором.
Низкоомный резистор у нас в качестве датчика тока. Для работы нагрузки необходим слаботочный источник питания 12-15В, точнее он нужен для работы операционного усилителя.
Операционный усилитель всегда стремится к тому, чтобы разница напряжений между его входами равнялась нулю, и делает это путем изменения выходного напряжения. При подключении источника питания к нагрузке будет образовываться падение напряжения на датчике тока, чем больше ток в цепи, тем больше и падения на датчике.
Таким образом, на входах операционного усилителя мы получим разность напряжений, а операционный усилитель постарается скомпенсировать эту разность, изменяя свое выходное напряжение плавно открывая или закрывая транзистор, что приводит к уменьшению или увеличению сопротивления канала транзистора, а, следовательно, изменится и ток протекающий в цепи.
В схеме у нас имеется источник опорного напряжения и переменный резистор, вращением которого у нас появляется возможность принудительно менять напряжение на одном из входов операционного усилителя, а дальше происходит вышеупомянутый процесс, и как следствие, меняется ток в цепи.
Нагрузка работает в линейном режиме. В отличие от импульсного, в котором транзистор либо полностью открыт, либо закрыт, в нашем случае мы можем заставить транзистор приоткрыться настолько, насколько нам нужно. Иными словами, плавно изменять сопротивление его канала, а, следовательно, изменять ток цепи буквально от 1 мА. Важно заметить, что выставленное переменным резистором значение тока не меняется в зависимости от входного напряжения, то есть ток стабилизирован.
В схеме у нас 4 таких блока. Опорное напряжение формируется с одного и того же источника, а значит все 4 транзистора будут открываться равномерно. Как вы заметили, автор использовал мощные полевые ключи IRFP260N.
Это очень хорошие транзисторы на 45А, 300Вт мощности. В схеме у нас 4 таких транзистора и по идее такая нагрузка должна рассеивать до 1200Вт, но увы. Наша схема работает в линейном режиме. Каким бы мощным не был транзистор, в линейном режиме все иначе. Мощность рассеивания ограничена корпусом транзистора, вся мощность выделяется в виде тепла на транзисторе, и он должен успеть передать это тепло радиатору. Поэтому даже самый крутой транзистор в линейном режиме не такой уж и крутой. В данном случае максимум, что может рассеивать транзистор в корпусе ТО247 — это где-то 75Вт мощности, вот так-то.
С теорией разобрались, теперь перейдем к практике.
Печатная плата была разработана всего за пару часов, разводка хорошая.
Готовую плату нужно залудить, силовые дорожки армировать одножильным медным проводом и все обильно залить припоем для минимизации потерь на сопротивление проводников.
На плате предусмотрены посадочные места для установки транзисторов, как в корпусе ТО247, так и ТО220.
В случае использования последних, нужно запомнить, максимум на что способен корпус ТО220 — это скромные 40Вт мощности в линейном режиме. Датчики тока представляют из себя низкоомные резисторы на 5Вт, с сопротивлением от 0,1 до 0,22 Ом.
Операционные усилители желательно установить на панельку для беспаячного монтажа. Для более точной регулировки токов в схему стоит добавить еще 1 переменный резистор низкого сопротивления. Первый позволит осуществить грубую регулировку, второй более плавную.
Меры предосторожности. Нагрузка не имеет защиты, поэтому использовать ее нужно с умом. Например, если в нагрузке стоят транзисторы на 50В, значит запрещается подключать испытуемые блоки питания с напряжением выше 45В. ну чтобы был небольшой запас. Не рекомендуется выставить значение тока более 20А, если транзисторы в корпусе ТО247 и 10-12А, в случае если транзисторы в корпусе ТО220. И, пожалуй, самый важный момент — не превысить допустимую мощность 300Вт, в случае если использованы транзисторы в корпусе от ТО247. Для этого необходимо встроить в нагрузку ваттметр, чтобы следить за рассеиваемой мощностью и не превысить максимальное значение.
Также автор настоятельно рекомендует использовать транзисторы из одной партии, чтобы минимизировать разброс характеристик.
Охлаждение. Надеюсь все понимают, что 300Вт мощности у нас тупо пойдет на нагрев транзисторов, это как обогреватель на 300Вт. Если эффективно не отводить тепло, то транзисторам хана, поэтому транзисторы устанавливаем на массивный цельный радиатор.
Место прижатия подложки ключа к радиатору необходимо тщательно очистить, обезжирить и отполировать. Даже небольшие бугорки в нашем случае могут все испортить. Если решили намазать термопасту, то делайте это тонким слоем, используя только хорошую термопасту. Не нужно использовать термопрокладки, изолировать подложки ключей от радиатора тоже не нужно, все это ухудшает теплоотдачу.
Ну а теперь, наконец-то, давайте проверим работу нашей нагрузки. Нагружать будем вот такой лабораторный блок питания, который выдает максимум 30В при токе до 7А, то есть выходная мощность около 210Вт.
В самой нагрузки в данном случае установлено 3 транзистора вместо 4-ех, поэтому все 300Вт мощности мы получить не сможем, слишком рискованно, да и лабораторник больше 210Вт не выдаст. Тут вы можете заметить 12-вольтовый аккумулятор.
В данном случае он только для питания операционного усилителя. Плавно увеличиваем ток и доходим до нужной отметки.
30В, 7А — все работает отлично. Нагрузка выдержала несмотря на то, что ключи у автора из разных партий и больно сомнительные, но походу оригинальные, если не лопнули разом.
Такую нагрузку можно использовать для проверки мощности компьютерных блоков питания и не только. А также в целях разряда аккумулятора, для выявления емкости последнего. В общем радиолюбители по достоинству оценят пользу электронной нагрузки. Штука реально полезная в лаборатории радиолюбителя, а мощность такой нагрузки можно увеличить хоть до 1000Вт, включив параллельно несколько таких плат. Схема нагрузки на 600Вт представлена ниже:
Пройдя по ссылке «Источник» в конце статьи, вы сможете скачать архив проекта со схемой и печатной платой.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
USB электронная нагрузка своими руками
Приветствую, Самоделкины!
Наверняка у вас дома куча USB источников питания: пауэрбанки, зарядки для смартфонов и так далее. Как мы знаем, очень часто китайские производители завышают их реальные выходные характеристики. Для того чтобы оценить и понять на что способен тот или иной блок питания или powerbank, а также примерно узнать емкость того же пауэрбанка, не разбирая его, достаточно иметь под рукой usb-тестер, с возможностью измерения емкости и простую нагрузку (резистор, лампочку и так далее).
Конечно, есть специализированные USB электронные нагрузки для этих целей, и стоят они вроде не дорого, но покупать то, что можно сделать дома, не наш стиль.
Относительно недавно автор (AKA KASYAN) получил партию powerbank’ов разных размеров и характеристик.
Оценить их реальные выходные параметры тока и напряжения дело нескольких секунд.
В качестве нагрузки автор всегда использовал старый добрый проволочный переменный резистор. Его хватает, чтобы кратковременно нагружать powerbank током до 2А и, казалось бы, он устраивает почти всем, но одним суровым зимним вечером он нечего делать, сидя возле новогоднего стола автору в голову пришла мысль — сделать USB электронную нагрузку.
Платка была разработана буквально за полчаса.
Еще полчаса ушло на печать, перенос, травление, лужение и сверление. Это довольно трудоемкий процесс.
В итоге на свет появилась очередная, весьма неплохая конструкция, которую можно смело порекомендовать для повторения.
Для начала давайте рассмотрим основные характеристики нашей токовой электронной нагрузки.
Диапазон рабочих напряжений от 4 до 15-20В;
Диапазон регулировки тока от 0 до 5А, зависит от сопротивления и мощностей токового шунта;
Максимальная расчетная мощность 20Вт, пиковая кратковременная до 40Вт.
Нагрузка не требует внешнего источника питания, питается напрямую от USB порта, который нужно нагрузить.
Давайте рассмотрим принцип работы схожей нагрузки, только на гораздо большую мощность. Если в двух словах, то имеем операционный усилитель, который сравнивает напряжение образованное опорным источником, с напряжением, которое берется с датчика тока в лице низкоомного резистора.
У нас имеется возможность принудительно менять напряжение с опорного источника, вращением переменного резистора.
Этим нарушаем баланс между входами операционного усилителя, а он в свою очередь, путем изменения своего выходного напряжения, постарается уравновесить напряжение между входами.
Изменение выходного напряжения с операционного усилителя приводит к изменению сопротивление открытого канала транзистора, а, следовательно, к изменению тока в цепи.
Важно подчеркнуть, что это стабилизатор тока, и выставленное значение не будет меняться в зависимости от напряжения, это очень важно. Все эти преимущества дают возможность использовать нашу нагрузку для разряда аккумуляторов стабильным током с целью выявления емкости. Диапазон питающих напряжений довольно широк. На схему можно подавать напряжение до 30В, но автор делать этого не советует, так как возможны нарушения в работе отдельных узлов. Предельно допустимая мощность рассеиваемая нагрузкой составляет 40Вт, но лишь в том случае, если имеется активное охлаждение и довольно массивный радиатор для транзистора, а так до 20Вт для такой нагрузки полностью безопасно.
Для того, чтобы нагрузка долговременно могла рассеять эти 20Вт мощности в виде тепла, опять же нужен небольшой вентилятор.
Насчет охлаждения. Так как автор использовал микросхему сдвоенного операционного усилителя lm358, а сама схема нагрузки построена всего на одном элементе, второй канал оставался свободным.
Недолго думая, на втором элементе автор решил собрать простенький терморегулятор оборотов вентилятора, который собственно и будет охлаждать наш транзистор.
Если радиатор транзистора нагревается выше заданной температуры, сработает вентилятор. Позже от этого узла автор решил полностью отказаться. Лучше вентилятор напрямую припаять на линию 5В, он будет постоянно вращаться. В архиве проекта, который можно скачать по этой ССЫЛКЕ, найдете плату без узла термо регулировки.
Вентилятор желательно использовать 5-вольтовый, но обычные 12-вольтовые также неплохо работают от напряжения 5В, поэтому допускается их применение.
Конечно, вентилятор нужен малогабаритный, а не такой как у автора. Силовые дорожки печатной платы автор обильно залудил припоем.
Транзистор прикручен на небольшой теплоотвод (это пилотный вариант, в дальнейшем будет установлен радиатор покрупнее и все это будет охлаждаться вентилятором).
Силовой транзистор, на котором рассеивается вся мощность в виде тепла – полевой. Нагрузка работает в линейном режиме и транзистору приходится очень несладко.
Токовый шунт.
От его сопротивления и мощности зависит максимальный ток нагрузки. Автор советует использовать smd-резисторы 2-5Вт с сопротивлением от 0,05 до 0,1Ом. Если под рукой нет мощных резисторов, то можно соединять параллельно несколько штук меньшей мощности, либо использовать обычные низкоомные резисторы выводного типа.
А теперь нагрузим несколько пауэрбанков. Первый образец имеет емкость всего 2000мАч, питание 1 литий-ионый аккумулятор стандарта 18650. Подключаем нашу нагрузку через USB измеритель и плавно увеличиваем ток, вращая переменный резистор на плате электронной нагрузки.
Выходной ток пауэрбанка около 1А. При попытке получить больший ток, выходное напряжение резко просаживается.
Второй образец более дорогой, с емкостью в 10000мАч, питание — 4 литиевых аккумулятора формата 18650.Грузим выход тем же способом. Выходной ток около 1,2А.
Третий образец питается от 6-ти аккумуляторов стандарта 18650, общая емкость около 15000мАч. Максимальный выходной ток 2,6А. Если нагружать еще больше, то произойдет просадка выходного напряжения.
Этот powerbank пока что лучше всех, целых 2 ,6А. Этого хватит для одновременной зарядки 2-3 смартфонов или планшета.
Как уже было сказано, с помощью такой нагрузки можно проверять выходные характеристики блоков питания. Вот зарядное устройство quick charger 3.0:
Оно может выдавать ток до 3А. Проверим, правда ли это?
Как видим, китайский производитель опять обманул, но в нашу пользу. Адаптер выдает 3,5А вместо заявленных 3А, и это не может не радовать.
Ну что же, на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
РадиоКот :: Модульная электронная нагрузка
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >Модульная электронная нагрузка
Еще одно достаточно простое устройство, которое необходимо тем, кто постоянно имеет дело с изготовлением и/или ремонтом блоков питания. Легко адаптируется и масштабируется под свои задачи и собирается из имеющихся под рукой остатков потрошеных блоков питания, материнок и пр.История.
Понадобилась как-то протестировать очередной блок питания, а резистора необходимой мощности и сопротивления под рукой не оказалось. Поскольку эта ситуация происходила не первый раз и изрядно надоела, пришлось по-быстрому сделать электронную нагрузку. Поиск в Интернете показал самую простую схему «Электронная нагрузка из операционного усилителя и мощного полевого транзистора» [1]:
Что и было по-быстрячку с небольшими модификациями успешно сделано, а потом и переделано.
Но чувство внутренней неудовлетворенности не дает покоя. А какой нужен радиатор? А если понадобиться больший ток? А как задействовать вторую половину операционника?
Порывшись на складах и найдя оставшиеся от замены вентиляторов на процессорах подходящие по размеру радиаторы (муха не сидела!), которые с трудом, но влезли в корпус от компьютерного БП, рабочая лаборатория была расширена Модульной электронной нагрузкой.
Да, радиаторы влезли, а вот вентилятор пришлось прикрутить снаружи.
В принципе, подобных устройств в интернете много, но это отличается возможностью расширения для получения необходимой токовой нагрузки и простотой подключения амперметра, не требующего огромных и низкоомных шунтов на большие токи.
Устройство представляет собой двухполюсник, не требующий внешнего питания (питается от испытуемого блока) и работающий в диапазоне напряжений 2,5-25В. Данная конструкция рассчитана на ток до 20А, но как мне кажется, легко масштабируется до 100А и более увеличением количества модулей. Также заменой модулей питания и транзисторов можно модифицировать под более высокие напряжения.
Схема устройства состоит из независимых сдвоенных модулей нагрузки и модуля управления:
Модуль нагрузки.
Модули нагрузки конструктивно сдвоенные, чтобы использовать оба канала операционника. Каждое плечо модуля при таких номиналах (R22=0.1 Ohm) и максимального управляющего напряжения Uref = 0.4В позволяет стабилизировать ток до 4А. Такой ток выбран исходя из того, что при максимальном напряжении 25В на транзисторе будет рассеиваться около 80Вт. Если не планируется использовать нагрузку при больших напряжениях, максимальный ток можно увеличить, уменьшив сопротивление резистора R22 и пересчитав остальную часть схемы по приведенным ниже формулам. Максимальное входное напряжение определяется рассеиваемой на транзисторах мощностью и максимальным напряжением элементов схемы (транзисторы, операционники, TL431).
Число модулей можно увеличивать для достижения необходимого тока нагрузки.
Рассмотрим работу модуля нагрузки на примере верхнего (по схеме) плеча. На U20, Q20 и R22 собран стабилизатор тока, управляемый напряжением по входу «+». Светодиод HL20 — для контроля наличия напряжения на модуле (заваляласть у меня парочка выпаяных SMD). Резистор R21 — чтобы при обрыве проводника с управляющим напряжением ток не начал определяться наводками и помехами. Резистор R24 используется для суммирования токов на измеритель. Диоды VD20-VD22 — для защиты от переполюсовки (периодически путаю красный с черным, сапером работать нельзя!).
Напряжение от испытуемого блока питания подается на контакты «U+» и «Gnd». На вход Uref подается управляющее напряжение от модуля управления. С выхода Uti снимается сигнал на модуль индикации для работы сумматора токов. Резистор-перемычка R26 — для удобства разводки платы.
Вентилятор охлаждения подключается на один из модулей параллельно транзистору к точкам Jmp27-Jmp26 (Cooler+, Cooler-). Это обеспечивает учет тока через вентилятор сумматором.
Таким образом минимальный ток через электронную нагрузку примерно равен току через вентилятор+25мА (операционники и пр.).
Фото готового сдвоенного модуля нагрузки.
Все детали паяются как SMD, т.е. со стороны дорожек. Транзисторы с диодами выступают за плату и прижаты к радиаторам через резиновые термопроводные прокладки и термопасту, образуя вместе с прикрученой платой жесткую конструкцию.
Каждый модуль подключается отдельными толстыми (и короткими) проводами непосредственно на входные клеммы (на фото — красный и черный). Тонкими проводами (на фото — белый и зеленый) подается опорное напряжение и снимается сигнал с шунта для измерения тока. Транзисторы я использовал 40N03, но по-моему подойдут любые аналогичные более дешевые типа IRFZ44, поскольку их основная задача — греться, а основной параметр — рассеиваемая мощность. Диодные сборки — от блоков питания AT(X), от них же и большая часть остальных деталей.
Модуль управления.
Модуль управления состоит из источника опорного напряжения Uref, который задает максимальный ток через нагрузку и неинвертирующего сумматора с усилением, который суммирует значения токов всех модулей.
В качестве источника опорного напряжения применена TL431 — для работы в широком диапазоне входных напряжений (от 3 до 25В).
Неинвертирующий сумматор с усилением построен по стандартной схеме и суммирует падение напряжений на токозадающих резисторах *R22 (R23 и других модулей). Состоит из U1, обвязки и суммирующих резисторов R24-R25, расположеных на модулях. Стандартная формула для расчета коэффициента усиления К расписана на схеме. Коэффициент усиления К нужно пересчитывать в зависимости от числа подключеных модулей. Сумматор обеспечивает выход на блок измерения тока, например для тока через нагрузку 10А (по 2.5А на каждом из 4 модулей, по 0.25В на резисторах R22-R23) на выходе будет 1В. При расчетах следует учесть, что из-за особенностей микросхемы LM358 при напряжении питания 5В на ее выходе напряжение не поднимется выше 3.5В.
Расчет сумматора проводится в такой последовательности:
- Из конструктива берем число модулей: N
- Исходя их максимального тока всего блока Imax и сопротивления токозадающих резисторов (R22-R23) определяем максимальное «токовое напряжение» одного модуля (падение напряжения на R22-R23): Ui= Imax * R22 / N
- Задаем максимальное выходное напряжение сумматора (для подачи на измерительный модуль): Usum
- Вычисляем коэффициент усиления сумматора: К = Usum / (Ui * N)
- Вычисляем соотношение резисторов для сумматора: (R4+R5) = R3 * (K * N — 1) = R3 * (Usum / Ui — 1)
Например, при Uref(max)=0.5В, R23=R22=0.1 Ohm, Imax(для одного модуля)=5А. Для 4-х модулей (двух сдвоенных) — N=4, Imax=20А.
Отсюда для Usum=UOutMax=2В получаем К=1, (R4+R5) = 3 * R3. Аналогично для Usum=UOutMax=1В получаем К=0.5, (R4+R5) = R3
При изменении количества модулей нужно пересчитать резисторы сумматора!
Настройка сумматора заключается в подстройке резистором R4 коэффициента усиления, чтобы напряжение на выходе соответствовало току через нагрузку.
Диод VD1 — защита от переполюсовки.
Фото модуля управления. Справа видно, что первоначально планировалось ставить стабилитрон, но потом переиграно на TL431.
Модуль индикации.
В принципе можно использовать любой с соответствующими пределами (или входными делителями). Подключается к разъему XP1 «Выход на измеритель» по такой схеме: 1 — корпус, 2 — ключ, 3 — питание измерителя (в первом варианте контакты 3 и 4 объединены, во втором — питание отделено от измеряемого напряжения), 4 — входное напряжение нагрузки, 5 — ток нагрузи.
Я использовал слегка измененный (добавил защитные стабилитроны по входам и вернул подстроечный резистор по напряжению) «Суперпростой амперметр и вольметр на супердоступных деталях II (автовыбор диапазона)» с сайта https://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=2792 от Eddy71 , который после полугода задалбываний (не только моих) любезно предоставил прошивку для «сильнотокового» режима до 99,9А [2]. Модуль индикации сфотографирован еще в процессе настройки, поэтому на нем висят всякие лишние детали.
Особенности работы (недостатки).
Модульня электронная нагрузка в первом варианте начинает устойчиво работать примерно от 5 вольт или выше, т.к. при более низком напряжении плохо работают модули нагрузки, не работает модуль индикации, не запускается вентилятор. А ведь добавлять отдельный блок питания лень, хочется оставить двухполюсник. Думаем, развиваем конструкцию, добавляем модули и получаем…
Пошерстив еще интернет в поисках решений, слегка изменена схема коммутации модулей. Чтобы нагрузка работала при меньшем напряжении (до 2.5В), нужно операционники и схему управления запитать через преобразователь, например через StepUp, от более высокого напряжения. Такое решение применено в «Эквивалент нагрузки с индикацией» [3].
В принципе, моя конструкция отличается от «Эквивалента нагрузки с индикацией» только модульностью и возможностью расширения (указаную выше статью я нашел, когда первый вариант моего устройства был уже собран). Поэтому добавлены модули питания (преобразователей напряжения) для модуля управления и вентилятора. А заодно изучена и на практике проверена топология SEPIC.
Таким образом в первую версию внесены следующие изменения.
- Добавлены резисторы и конденсаторы в затворы транзисторов для снижения помех.
- Все управление (операционники в модулях нагрузки и модуле управления) а также модуль индикации запитаны от отдельного источника напряжения (назовем его Модуль Step-Up).
- Вентилятор запитан от второго источника, назовем его Модуль Back-Boost.
- При переходе от первой версии даже не пришлось резать дорожки — были отпаяны диоды VD1, VD20 и питание подано в соответствующие точки, что показало готовность первой версии изделия к усовершенствованию и развитию.
Почему добавлено два модуля?
Потому, что я хочу учитывать ток, потребляемый преобразователем вентилятора в общем токе нагрузки. К сожалению, ток преобразователя для питания модуля индикации и модуля управления не учитывается в измерениях, но он достаточно мал — 50-100мА по сравнению с тем, на который расчитана вся система.
Дополнительные модули питания собраны на MC34063. По принципам их работы отошлю к [4] «Повышающе-понижающий преобразователь напряжения для зарядки КПК от батареек» (https://www.radiohlam.ru/pitanie/KPK_sepic_34063.htm). Там же находится калькулятор для расчета подобных схем.
Модуль Step-Up (Модуль питания схем управления).
Собран по типовой схеме со стабилизатором на выходе. При входных напряжениях ниже 12В работает схема Step-Up, выдавая на выходе 11.5В, которые 78M09 стабилизирует до 9В. При повышении входного напряжения выше 12В схема отключается, пропуская все через себя на 78M09. Модуль порадовал тем, что запускается и работает при входном напряжении 2.5В !!!
Детали стандартные, без особенностей, SMD элементы размера 1206. Диод VD1 — шоттки, снят с платы винчестера. Конструктивно модуль крепится к корпусу, играющему роль радиатора, за 78M09, что не помешает при входных напряжениях выше 15В (все-таки модуль индикации кушает 50-80мА). Тестирование показало, что не стоит жадничать со входным конденсатором С1 — лучше поставить его 470-1000 мкФ, чтобы уменьшить импульсную помеху, которая пролезет на тестируемый блок питания.
Фото модуля питания схем управления
Рисунок платы и расположение деталей модуля питания схем управления
Модуль Back-Boost (Модуль питания вентилятора).
Собрать модуль по такой же схеме, как предыдущий, не удалось. Средний ток потребления стандартного вентилятора составляет 120-200мА и расчеты показывают, что при входном напряжении около 5В ток ключа микросхемы MC34063 достигает максимально допустимого 1500мА, а при снижении входного напряжения до 3В превысит его.
К тому же жалко повышать напряжение преобразователем до 15В, а потом снижать его стабилизатором до 7В для снижения оборотов вентилятора. Поэтому применена (а заодно и проверена на практике) топология SEPIC и внешний транзистор.
Останавливаться на работе схеме не буду, все описано в первоисточнике [4]. Мной в схему добавлен терморезистор в цепь обратной связи — чтобы зря не гонять воздух через холодные радиаторы. Т.е. цепь обратной связи, задающая выходное напряжение, состоит из верхнего плеча (R3) и параллельно-последовательного нижнего (R4, R5 и терморезистор R41). Простую формулу расчета вывести не удалось, поэтому прилагаю файл расчета резисторов делителя ElectronicLoad.
Результат работы Модуля Back-Boost заключается в том, при изменении входного напряжения от 4 до 25В на выходе будет стабильные 12Вольт (без применения терморезистора). А терморезистор добавляет функцию автоматической регулировки выходного напряжения от 8В при холодных радиаторах до 12,5В при нагретых. Терморезистор на проводочках вставляется в ребра радиатора Модуля нагрузки.
Детали такие же, как в предыдущем модуле. Транзистор Q1 можно ставить и менее мощный на ток от 3-4А, у меня стоит выпаяный с какой-то материнки 55N03 пока работает, хотя по напряжению маловато. Аналогично не стоит жадничать со входным конденсатором С1 — лучше поставить его 470-1000 мкФ, чтобы уменьшить импульсную помеху, которая пролезет на тестируемый блок питания. А вот выходной С3 увеличивать не стоит, можно даже уменьшить — вентилятору все равно.
Модуль Back-Boost имеет стандартные разъемы для подключения вентилятора (папа и мама) и просто включается перед вентилятором в разрыв цепи. Работает удовлетворительно, но при определенных напряжениях греется дроссель L1. Из существенных недостатков — не работает при входном напряжении ниже 4В. Но я вряд-ли буду использовать устройство при таких напряжениях, поэтому оставил все как есть.
Дальнейшие исследования показали, что при напряжении ниже 4В модуль работает, но обеспечивает необходимое выходное напряжения только на холостом ходу. При подключении вентилятора мощности не хватает для его питания. Я с детства не дружу с импульсными преобразователями, поэтому мои эксперименты в изменением конденсатора C4 и индуктивностями ни к чему не привели. Может кто-нибудь другой усовершенствует этот модуль. А пока запомним, что если планируется нагрузку использовать при больших токах и при низком напряжении, то следует позаботиться о хорошем пассивном охлаждении или отдельном вентиляторе.
Внимание! В процессе тестирования выяснилось, что модуль Back-Boost нельзя подсоединять к точкам Cooler+, Cooler- так как импульсная помеха от него лезет на вход операционного усилителя и поступает на затвор силового транзистора Q20, что в свою очередь приводит к сильным броскам тока нагрузки. Поэтому во втором варианте в модуль Back-Boost добавлены резисторы R6, R7 и он тоже подключен к сумматору токов. При этом, учитывая что его ток намного меньше, чем ток каждого модуля нагрузки, пересчитывать сумматор нет необходимости.
Фото модуля питания вентилятора (до доработки, резисторы R6, R7 отсутствуют)
Рисунок платы и расположение деталей модуля питания вентилятора
В результате схема Модульной электронной нагрузки (второй вариант) выглядит так:
Рисунок дорожек и расположение деталей второго варианта платы силового модуля
Рисунок платы и расположения деталей для модифицированого варианта модуля управления:
Рисунок платы и расположения деталей модуля управления.
Провода питания и «земли» всех модулей соединяются на входных клеммах.
Заменой этих модулей можно подогнать устройство для работы с другим входным напряжением без существенной модернизации основной схемы. Например установить высоковольтные силовые транзисторы и заменить модули Step-Up, Back-Bust для увеличения тестируемого напряжения. А те, кто не любит импульсные преобразователи, может всесто модулей Step-Up и Back-Bust установить обычный трансформаторный источник питания с выходным напряжением 12В и током около 300 мА (правда, при этом исчезнет «фича», когда нагрузка запитывается от испытуемого блока».
Блок питания слева на фото имеет почтенный возраст более 20 лет, и в принципе давно просится на модернизацию, но функции свои вполне выполняет, например ограничивает ток в нагрузке, хотя и не светится нижний сегмент в старшем разряде. Вольт-амперметр в нем также калибровался один раз при рождении уже не помню по каким приборам. (На момент опубликования статьи уже переделан)
Собраное устройство
На переднюю панель установлены гнезда для подключения нагрузки и стандартный разъем MOLEX для тестирования компьютерных блоков питания (оставлен только вход +12В).
Подано напряжение 2.5В, ток установлен 0.69А. Модуль Step-Up работает, обеспечивая функционирование нагрузки и индикации. Модуль Back-Boost не запустился (вентилятор не крутится).
Напряжение около 14В, ток 1.3А. Модуль Step-Up работает, Модуль Back-Boost работает (вентилятор крутится).
Все то же самое, только на блоке питания режим измерения тока (кнопочка В/мА нажата). Различие в показаниях спишем на некалиброваность обоих приборов. По идее на блоке питания должно показывать больший ток, чем на нагрузке за счет тока питания модуля индикации.
Ток нагрузки увеличен до 2.3А, в блоке питания сработала защита по току, напряжение снизилось до 2.5-3В (ручка регулятора U1 установлена по-прежнему на 13В). Модуль Step-Up продолжает работать, Модуль Back-Boost отключился (вентилятор не крутится).
Тестирование блока питания ATX с применением модульной электронной нагрузки (12В/11А).
P.S. Вот такое вот получилось устройство, как конструктор состоящее из модулей с возможностью расширения, добавления, замены или исключения отдельных модулей под конкретные задачи.
P.P.S. При испытания успешно со спецэффектами и выпусканием волшебного дыма, на котором работает вся электроника, при напряжении 12В и токе 10А минут через десять показал свою несостоятельность лабораторный блок питания, переделаный из компьютерного… А нагрузка улыбнулась и продолжает работать..
Источники вдохновения (Литература):
- Электронная нагрузка из операционного усилителя и мощного полевого транзистора (https://www.radiohlam.ru/raznoe/nagruzka.htm).
- Суперпростой амперметр и вольметр на супердоступных деталях II (автовыбор диапазона) (https://vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=2792)
- Эквивалент нагрузки с индикацией (https://remont-aud.net/publ/stati/prochie/ehkvivalent_nagruzki_s_indikaciej/34-1-0-99).
- radiohlam.ru — собери сам, помоги собрать другу (https://www.radiohlam.ru/index.htm)
Файлы:
Расчетка для управления вентилятором
Файлы схем и плат
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
www.radiokot.ru
Мощная электронная нагрузка своими руками
Приветствую, Самоделкины!
Перед вами довольно мощные силовые биполярные транзисторы ТК235-32 с током коллектора аж 32 ампера и силовые диоды ДЧ135-80 на 80А.
Этих монстров автор YouTube канала «AKA KASYAN» приобрел на местной барахолке, к ним также прилагались соответствующие радиаторы.
Итак, что же можно сделать использую такие комплектующие? Первое, что приходит на ум — лабораторный линейный блок питания колоссальной мощности. Но такой уже имеется у автора в мастерской, а вот электронная нагрузка большой мощности — прибор гораздо более востребованный в данный момент (ну по крайней мере для автора данной самоделки), поэтому было принято решение сделать своими руками электронную нагрузку используя имеющиеся под рукой детали.
Для начала давайте пробежимся по основным характеристикам вышеупомянутого устройства. Диапазон регулировки тока буквально от 0 до 80А, кратковременно до 100А, в теории можно снять вплоть до 200А, при условии, что датчики тока (помечены на изображении ниже) будут заменены на более низкоомные.
Максимальное входное напряжение до 60В, можно и больше, все зависит от напряжения транзисторов.
Также электронная нагрузка имеет защиту от переполюсовки. Максимальная рассеиваемая мощность составляет порядка 1500-1600Вт. Такое устройство способно нагрузить практически любые источники питания, даже сварочные инверторы ему под силу, но тут важно не превысить максимальную мощность, а она тут, как уже было сказано выше, составляет 1600Вт. При этом стоит отметить, что все 1600Вт в данном случае пойдут на нагрев, так что это достаточно серьезный обогреватель.
Думаю, вы согласны с тем, что вышеприведенные характеристики действительно внушительные для линейной нагрузки. Токовые нагрузки с похожими параметрами стоят не мало, естественно наша версия будет без особых наворотов.
Внимание! Стоит сразу отметить несколько моментов во избежание дополнительных вопросов. Во-первых, схемы получилась довольно большой и скорее всего некоторые мелкие детали не будут видны. Схему в хорошем качестве вы найдете в архиве проекта. Также ссылка на скачивание архива находится в описании под оригинальным видеороликом автора.
Во-вторых, номиналы некоторых элементов схемы могут отличаться от тех что установлены на плате, но устройство будет работать в обоих случаях.
В-третьих, в схеме были применены наиболее предпочтительные транзисторы TIP142, это составные ключи, которыми просто управлять и драйвер при этом нагреваться почти не будет, но общая мощность нагрузки с указанными на схеме ключами будет меньше, чем в данном случае, так как транзисторы тут применены гораздо более мощные.
Четвертое. На печатной плате нет посадочных мест для силовых транзисторов и также они отсутствуют и для датчиков тока.
Также следует обратить внимание на надписи B(VT1), B(VT2) и т.д., эти точки подключаются к базам соответствующих силовых транзисторов.
Тоже самое касается маркировок E(VT1), E(VT2) и так далее, они подключаются к эмиттерам соответствующих транзисторов.
Ну и наконец последний, пятый пункт. Отмеченный на изображении ниже резистор задает пределы выходного тока.
Чем меньше значение данного сопротивления, тем больше ток. Указанный резистор необходимо подбирать.
Автор провел многочисленные эксперименты с получившимся устройством, чтобы выяснить какую мощность может рассеять транзистор в таком корпусе, максимальный ток коллектора, и как сильно будет нагружен управляющий драйвер при различных значениях тока на силовом транзисторе.
Испытания прошли успешно, ни один транзистор при этом не пострадал. Опытным путем стало ясно, что заявленные производителем 32А транзисторы держат. Корпус способен рассеять 150Вт, а при наличии вентилятора и все 200Вт.
Значение 200Вт с каждого транзистора, согласитесь, весьма неплохо. И того на каждый радиатор автор прикрутил, используя термопасту, 4 ключа. Таких радиаторов в данном случае 2 штуки.
Далее точно таким же образом на каждый радиатор были прикручены по одному 80-амперному диоду. О их назначении позже, а сейчас давайте перейдем к схеме электронной нагрузки.
По сути, это обыкновенный стабилизатор тока на операционном усилителе. Каждый канал операционного усилителя управляет своим каскадом, а таких каскадов у нас 8 штук.
Все каскады по факту соединены параллельно, но работа одного не зависит от другого. В эмиттерной цепи каждого транзистора подключен датчик тока в виде 2-ух параллельно включенных низкоомных резисторов мощностью по 5Вт. Значение сопротивления отдельного резистора от 0,1 до 0,22 Ом.
Операционный усилитель следит за падением напряжения на этом резисторе и сравнивает его с опорным. Далее в зависимости от разницы он увеличивает или уменьшает выходное напряжение, что в свою очередь приводит к открыванию или закрыванию транзистора драйвера, а, следовательно, то же самое происходит и с силовым транзистором.
Стоит отметить, что приведенная схема работает в линейном режиме, поэтому транзисторы в процессе открыты или закрыты частично, это зависит от выходного напряжения операционного усилителя.
Чем больше открыт силовой транзистор, тем больше ток в цепи и наоборот. Как уже было сказано выше, вся мощность выделяется в виде тепла на силовых транзисторах и датчиках тока, поэтому, если захотите повторить данный проект, в первую очередь позаботьтесь о хорошем охлаждении данных компонентов схемы. Автор использовал достаточно хорошие алюминиевые радиаторы в виде бруска.
Теперь давайте перейдем непосредственно к самой плате. Она получилась довольно неплохая. Так как у нас 8 каскадов и количество операционных усилителей должно быть соответствующим, поэтому были использованы микросхемы lm324 в количестве 2-ух штук.
Отдельно взятая микросхема состоит из 4-ех независимых операционников, именно то, что нужно.
Рассмотренная схема питается от линейного стабилизатора на 12В. Потребление схемы незначительное, поэтому стабилизатор 7812 в радиаторе не нуждается.
Как наиболее дешевый доступный и достаточно точный опорный источник — старая добрая tl431.
Регулировка тока осуществляется вращением переменного резистора:
Данный резистор по факту изменяет опорное напряжение. А так как мощность нагрузки у нас не маленькая, то был добавлен еще один переменный резистор меньшего сопротивления.
Первый переменник используется для грубой регулировки, второй соответственно для более плавной. Плата управления нуждается в маломощном источнике питания. Например, ее можно запитать от батареек или аккумуляторов. Такое решение сделает нагрузку полностью автономной.
Силовые диоды, о которых упоминалось в начале статьи, установлены на входе нагрузки. На них выполнена защита от переполюсовки. Обратное напряжение и ток диода стоит подбирать с двойным запасом. В дальнейшем автор планирует изменить защиту на другую, скорее всего на полевых транзисторах.
Также в данной конструкции применен мультифункциональный цифровой индикатор на 300В, 100А.
Теперь настало время силовых испытаний. Нагружать будем вот этот источник питания:
Это 12В 83А импульсный блок питания. Ток регулируется довольно плавно. Мощность, которую в данный момент рассеивает нагрузка составляет порядка 900Вт.
Вот так родился на свет еще один монстр, придумать другое название этому зверю довольно трудно, конские радиаторы и силовые ключи, зверская мощность, что ещё нужно для полного счастья. На сегодня это все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
