Искусственная нагрузка с регулируемым током


Эта вещь может использоваться для тестирования различных источников питания, зарядных устройств и прочей силовой электроники. Система ведёт себя как резистивная нагрузка, с ней можем установить любую нагрузку от 10 мА до 20 А в зависимости от вольтажа, и это значение будет поддерживаться независимо от падения напряжения. Значение тока постоянно отображается встроенным амперметром, поэтому не нужно лишний раз использовать рабочий мультиметр для этой цели.

Схема настолько проста, что любой радиолюбитель может ее создать, и настолько полезна, что ее обязательно нужно иметь в любой мастерской!

Как устройство работает. Операционный усилитель LM358 стремится к тому чтобы напряжение, подаваемое на R7, было равно напряжению установленному с помощью потенциометров PR1 и PR2. Потенциометр PR2 настроен примерно, а PR1 точно. Мы выбираем резистор R7 и транзистор T3 (T4) адекватно максимальной мощности, которую хотим создать на нагрузке.

Выбор транзистора. В принципе любой полевой транзистор подходит с каналом N-типа. Рабочее напряжение искусственной нагрузки будет зависеть от его рабочего напряжения. Параметры, которые интересуют — это Id (ток стока) и Pd (рассеиваемая мощность). Транзистор IRF3205 теоретически позволяет схеме нагружаться до 100 А, но его максимальная рассеиваемая мощность составляет 200 Вт в идеальных условиях (температура корпуса Tc 25 C).

Как можно подсчитать, максимальный ток 20 А может быть установлен при рабочем напряжении до 10 В. Чтобы увеличить эти параметры, используются 2 таких транзистора, соединенных параллельно, что позволяет рассеивать мощность до 400 Вт (напомню, в идеальных условиях). Для этого нужен действительно мощный радиатор с принудительным охлаждением, если собираемся качать такую мощность.


Транзисторы BC327 и BC337 являются повторителями для полевиков, они позволяют быстро перезаряжать затворы. Конденсатор С9 имеет частотную компенсацию, он предотвращает возбуждение схемы. При тестировании импульсных источников питания или других аналогичных схем может оказаться, что схема будет возбуждена. В этом случае можно припаять С9, но тогда скорость стабилизации будет ниже.

Выбор резистора. При нагрузке 20 А резистор должен иметь мощность 40 Вт и хорошо охлаждаться. 20 А х 0R1 = 2 В. 2 В х 20 А = 40 Вт. Лучше всего купить резистор с металлическим корпусом, который можно прикрутить к радиатору. Вы также можете объединить несколько более слабых резисторов, чтобы получить 0,1 Ом соответствующей мощности.

Теперь позаботимся о рассеянии тепла от транзисторов. Предположим, что использовали несколько транзисторов, чтобы иметь диапазон до 20 А при (например) 25 В. Как легко сосчитать, схема превратится в печку — будет 0,5 кВт для охлаждения! Это естественно много, но ничто не мешает схеме расширяться даже до таких диапазонов.

Полезное:  Зарядное устройство для аккумулятора 9 вольт (Крона, 6F22)

Напряжение питания нестабилизированное 15 В, хотя оно все еще зависит от параметра Vgs транзистора, то есть напряжения затвора, при котором транзистор будет полностью открыт. Обычно не нужно больше чем 10 В. При более высоком напряжении стабилизатор IC2 должен быть оснащен радиатором. Вы также можете использовать транзистор в версии логического уровня, то есть один, управляемый напряжением TTL. Тогда напряжение питания 7 В будет полностью достаточно.

При желании вы можете добавить измеритель тока, но это не обязательно, если не хотите усложнять. Тем не менее рекомендую добавить амперметр, он освободит мультимер, который мы обычно используем для мониторинга тока. Тут амперметр выполнен на популярном чипе ICL1707 и четырех светодиодных дисплеях, это самое простое включение с преобразователем -5 В в буфере CD4049.

Светодиодные дисплеи представляют собой 14-мм дисплеи с общим анодом. На плате должно быть сделано три соединения изолированными проводами. Мощность нагрузки может быть увеличена путем добавления дополнительных транзисторов Mosfet, но это должно быть сделано в соответствии с правилами подключения таких транзисторов. Им не требуются компенсационные резисторы, потому что при повышении температуры сопротивление разъема RDSon увеличивается, и распределение тока будет сбалансировано. Каждый транзистор должен иметь отдельный резистор затвора.

Все, что нужно сделать, это откалибровать прибор. Запускаем схему, подключаем проверенный источник питания к клеммам LOAD и последовательно с ним измеряем мультиметром ток (диапазон до 10 A). Потенциометром PR3 устанавливаем те же показания, что и на мультиметре. Было бы хорошо выполнить такую калибровку после прогрева схемы.

Использование тут не только для тестирования источников питания. Схему также можно использовать для проверки аккумуляторов и батарей, можно с ней удобно измерять и подсчитывать их емкость — это связано со стабилизацией тока, которая всегда будет оставаться на заданном уровне. Схему также можно использовать в качестве обычного измерителя тока или в качестве ограничения тока для источника питания — она может быть подключена последовательно с потребителем, и будут оба варианта одновременно.

Для измерения тока потенциометры регулировки должны быть вывернуты полностью вправо, чтобы транзистор был постоянно открыт — тогда падение напряжения будет происходить только на измерительном резисторе. Скачать файлы




НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ


.