A carga controlada por potência faz parte do equipamento de teste necessário para diversos projetos eletrônicos. Por exemplo, ao construir uma fonte de alimentação de laboratório, ela pode "simular" um coletor de corrente conectado para ver o desempenho do seu circuito não apenas no modo inativo, mas também na carga. Adicionar resistores de potência para a saída só pode ser feito como último recurso, mas nem todos os possuem e não podem ser mantidos por muito tempo - eles ficam muito quentes. Este artigo mostrará como você pode construir uma caixa de carga eletrônica variável usando componentes baratos disponíveis para radioamadores.
Neste projeto, a corrente máxima deve ser de cerca de 7 amperes e é limitada pelo resistor de 5W que foi usado e um FET relativamente fraco. Correntes de carga ainda mais altas podem ser alcançadas com um resistor de 10W ou 20W. A tensão de entrada não deve exceder 60 volts (máximo para estes FETs). A base é o amplificador operacional LM324 e 4 transistores de efeito de campo.
Os dois amplificadores operacionais LM324 "sobressalentes" são usados para proteger e controlar o ventilador de resfriamento. U2C forma um comparador simples entre a tensão definida pelo termistor e o divisor de tensão R5, R6. A histerese é controlada pelo feedback positivo recebido por R4. O termistor é colocado em contato direto com os transistores nos dissipadores de calor e sua resistência diminui à medida que a temperatura aumenta. Quando a temperatura exceder o limite definido, a saída U2C será alta. Você pode substituir R5 e R6 por uma variável ajustável e ajustar manualmente o limite. Ao configurar, certifique-se de que a proteção seja acionada quando a temperatura dos transistores MOSFET estiver um pouco abaixo do valor máximo permitido indicado na folha de dados. O LED D2 sinaliza quando a função de proteção contra sobrecarga está ativada - é instalada no painel frontal.
O elemento U2B do amplificador operacional também possui uma histerese do comparador de tensão e é usado para acionar um ventilador de 12V (pode ser usado em PCs mais antigos). O diodo 1N4001 protege o MOSFET BS170 de surtos de tensão indutivos. O limite inferior de temperatura para ativação do ventilador é controlado pelo resistor RV2.
Uma antiga caixa de alumínio de um switch foi usada para o gabinete com bastante espaço interno para os componentes. A carga eletrônica usava antigos adaptadores AC/DC para fornecer 12V para o circuito principal e 9V para o painel - possui um amperímetro digital para ver imediatamente o consumo de corrente. Você já calculará a potência usando uma fórmula bem conhecida.
Aqui está uma foto da configuração do teste. A alimentação do laboratório está configurada para 5 V. A carga mostra 0,49 A. Um multímetro também é conectado à carga, para que a corrente e a tensão da carga sejam monitoradas simultaneamente. Você pode ver por si mesmo que todo o módulo funciona corretamente.
De tempos em tempos, os radioamadores precisam de uma carga eletrônica. O que é uma carga eletrônica? Bem, em termos simples, este é um dispositivo que permite carregar a fonte de alimentação (ou outra fonte) com uma corrente estável, que é naturalmente regulada. O respeitado Kirich já escreveu sobre isso, mas resolvi experimentar o dispositivo “proprietário” no estojo, enfiando-o em algum estojo e anexando um dispositivo para indicação nele. Como você pode ver, eles são perfeitamente combinados de acordo com os parâmetros declarados.
Então, a carga. Um lenço medindo 59x55mm, um par de terminais de 6,5mm está incluído (bem apertado, e até com trava - você não pode simplesmente removê-lo, você precisa pressionar uma lingueta especial. Terminais excelentes), 3- cabo de fio com um conector para conectar um potenciômetro, um cabo de dois fios com um conector para conectar a energia, um parafuso M3 para aparafusar o transistor ao radiador. 
O lenço é lindo, as bordas são fresadas, a solda é uniforme, o fluxo é lavado. 
A placa possui dois conectores de alimentação para conectar a carga real, conectores para conectar um potenciômetro (3 pinos), alimentação (2 pinos), ventoinha (3 pinos) e três pinos para conectar o dispositivo. Aqui quero chamar sua atenção para o fato de que usualmente o fio fino preto do medidor não será usado! Em particular, no meu caso, com o dispositivo descrito acima (veja o link para a revisão) - NÃO É NECESSÁRIO conectar um fio preto fino, porque tanto a carga quanto o dispositivo são alimentados pela mesma PSU. 
Elemento de potência - transistor (200V, 30A) 
Bem, dos microcircuitos da placa há um comparador LM393, um opamp LM258 e diodo zener ajustável TL431. 
Encontrado na Internet: 
Para ser honesto, não verifiquei minuciosamente todo o circuito, mas uma rápida comparação do circuito com a placa mostrou que tudo parece se encaixar.
Na verdade, não há mais nada a dizer sobre a carga em si. O esquema é bastante simples e, de um modo geral, não pode falhar. Sim, e interesse em este caso sim representa sua operação sob carga como parte de um dispositivo acabado, em particular, a temperatura do radiador.
Por um longo tempo eu pensei no que fazer o caso. surgiu a ideia de dobrá-lo de aço inoxidável, colá-lo de plástico ... E então pensei - então aqui está, a solução mais acessível e repetível - o "poste de botão" KP-102, para dois botões. Encontrei um radiador em uma caixa, um ventilador no mesmo lugar, comprei terminais e um switch offline, e tirei bananas e um conector de rede de algo antigo no sótão;)
Olhando para frente, direi que errei, e o transformador que usei (completo com ponte retificadora, é claro) não puxou esse dispositivo devido à alta corrente consumida pelo ventilador. Infelizmente. Vou encomendar, deve caber apenas nas dimensões. Como opção, você também pode usar uma fonte de alimentação externa de 12V, da qual também há muitas tanto no estrondo quanto no arsenal de qualquer rádio amador. É altamente indesejável alimentar a carga da fonte de alimentação em estudo, sem mencionar a faixa de tensão.
Além disso, precisamos de um potenciômetro de 10kΩ para ajustar a corrente. Eu recomendo usar potenciômetros multi-voltas como ou . E lá e lá há nuances. o primeiro tipo - por 10 voltas, o segundo por 5. o segundo tipo tem um eixo muito fino, cerca de 4 mm, ao que parece, e alças padrão não se encaixam - puxei duas camadas de termorretrátil. o primeiro tipo tem um eixo mais grosso, mas o IMHO também fica aquém dos tamanhos padrão, então problemas são possíveis - no entanto, eu não os segurei em minhas mãos, então não posso dizer 100%. Bem, o diâmetro / comprimento, como vemos, é visivelmente diferente, então você precisa descobrir no lugar. Eu tinha os potes do segundo tipo disponíveis, então não me preocupei com isso, embora devesse ter comprado os primeiros para a coleção. O potenciômetro precisa de um botão - por estética e conveniência. Parece que as alças devem ser adequadas para potenciômetros do primeiro tipo, em qualquer caso, elas são com um parafuso de fixação e normalmente ficam em um eixo liso. Eu usei o que estava disponível, puxando algumas camadas de termorretrátil e soltando supercola para fixar o termorretrátil no eixo. O método é comprovado - eu o uso para a fonte de alimentação, enquanto tudo funciona, por alguns anos.
Depois houve a agonia do layout, que mostrou que de fato a única solução possível é a que darei a seguir. Infelizmente, esta solução requer aparar o gabinete, porque a placa não está incluída devido às nervuras de reforço, e o interruptor e o regulador não estão incluídos devido ao fato de eu ter tentado colocá-los no centro dos recessos do gabinete, mas eles finalmente descansaram contra uma parede grossa dentro. Eu saberia - eu teria virado o painel frontal.
Então, marcamos e fazemos furos para o conector de rede, transistor e radiador na parede traseira: 
Agora o painel frontal. O orifício para o dispositivo é simples (embora, como escrevi na revisão anterior, suas travas sejam estúpidas e fora de perigo, preferi primeiro encaixar o corpo do dispositivo na caixa do dispositivo e depois encaixar o interior do o dispositivo nele). Os orifícios para o interruptor e o regulador também são relativamente simples, embora eu tenha que selecionar as ranhuras nas paredes da fresadora. Mas como organizar os ninhos para “contornar” o buraco no painel frontal é uma tarefa. Mas colei um pedaço de plástico preto e fiz furos nele. Ficou legal e legal.
Agora a nuance. no aparelho temos um sensor de temperatura. Mas por que medir a temperatura em um gabinete quando você pode encostá-lo em um dissipador de calor? É muito mais informação útil! E como o dispositivo é desmontado de qualquer maneira, nada impede que você solde o sensor de temperatura e alongue os fios. 
Para pressionar o sensor no radiador, colei um pedaço de plástico no gabinete de tal forma que, soltando os parafusos de montagem do radiador, você pudesse deslizar o sensor de temperatura sob o plástico e, apertando esses parafusos, fixe-o bem ali. O orifício ao redor do transistor foi feito alguns mm maior antecipadamente.
Bem, colocamos toda essa “explosão na fábrica de massas” no caso: 
Resultado: 
Verificação da temperatura do radiador: 
Como você pode ver, em cerca de 55W, após 20 minutos, a temperatura do radiador nas imediações do transistor de potência estabilizou em 58 graus.
Aqui está a temperatura do próprio radiador fora: 
Aqui, repito, há nuances: no momento da verificação, o dispositivo estava funcionando a partir de um transformador frágil, e não apenas a tensão caiu para 9 volts sob carga (ou seja, com energia normal, o resfriamento será SIGNIFICATIVAMENTE melhor), mas também por causa da energia de baixa qualidade, a corrente não pode realmente ser estabilizada com sucesso, então fotos diferentes ele é um pouco diferente.
Quando alimentado pela coroa e, portanto, com o ventilador desligado, temos isso: 
Os fios da PSU são finos, então a queda de tensão aqui acabou sendo bastante significativa, bem, se desejar, você ainda pode reduzir o número de resistências transitórias soldando sempre que possível e removendo os terminais. Estou bastante satisfeito com essa precisão - no entanto, eles falaram sobre precisão na última revisão. ;)
Conclusões: uma coisa bastante funcional que permite economizar tempo no desenvolvimento própria decisão. Como uma carga de trabalho "séria" e "profissional", provavelmente não vale a pena percebê-la, mas IMHO é uma ótima coisa para iniciantes, ou quando você raramente precisa.
Dos pontos positivos, posso destacar o bom acabamento, e talvez o único ponto negativo seja a falta de um potenciômetro e um dissipador de calor no kit, e isso deve ser lembrado - o dispositivo terá que ser insuficiente para iniciar trabalhando. O segundo menos é a falta de controle térmico do ventilador. Apesar do fato de que a metade “desnecessária” do comparador está lá. Mas isso teve que ser introduzido no estágio de desenvolvimento e fabricação da placa, porque se você pendurar o termostato "de cima", é mais razoável montá-lo em uma placa separada;)
De acordo com o meu design acabado, também existem nuances, em particular, será necessário mudar a fonte de alimentação e, em geral, seria bom colocar algum tipo de fusível. Mas o fusível é contatos extras e resistência extra no circuito, então aqui não tenho certeza ainda. Você também pode mover o shunt do dispositivo para a placa e usá-lo tanto para o dispositivo quanto para a eletrônica de carga, removendo o shunt “extra” do circuito.
Sem dúvida, existem cargas eletrônicas "mais diferentes" que custam comparáveis. Por exemplo . A diferença entre a monitorada está na tensão de entrada declarada, até 100V, enquanto em geral as cargas são projetadas para trabalhar até 30V. Bem, neste caso, temos um design modular, que pessoalmente me convém muito. Cansado do aparelho? Eles o colocam com mais precisão ou maior, ou outra coisa. Não está satisfeito com a potência? Eles mudaram o transistor ou radiador, etc.
Em uma palavra - estou bastante satisfeito com o resultado (bem, basta parafusar a fonte de alimentação em outra - mas eu mesmo sou um tolo, e você está avisado), e recomendo fortemente a compra.
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pretendo comprar +35 Adicionar aos favoritos gostei da resenha +43 +72Este dispositivo é projetado e usado para testar fontes de alimentação DC, tensão de até 150V. O dispositivo permite carregar fontes de alimentação com corrente de até 20A, com dissipação máxima de energia de até 600 watts.
Figura 1 - Diagrama esquemático da carga eletrônica.
O diagrama mostrado na Figura 1 permite ajustar suavemente a carga da fonte de alimentação em teste. Poderosos transistores de efeito de campo T1-T6 conectados em paralelo são usados como o equivalente da resistência de carga. Para definir e estabilizar com precisão a corrente de carga, o circuito usa um amplificador operacional de precisão OU1 como comparador. Voltagem de referência do divisor R16, R17, R21, R22 é fornecida à entrada não inversora da OU1, a tensão de comparação do resistor de medição de corrente R1 é fornecida à entrada inversora. Um erro aprimorado da saída de OU1 afeta as portas dos transistores de efeito de campo, estabilizando assim a corrente fornecida. Os resistores variáveis R17 e R22 são colocados no painel frontal do dispositivo com uma escala graduada. R17 ajusta a corrente de carga na faixa de 0 a 20A, R22 na faixa de 0 a 570 mA.
A parte de medição do circuito é baseada no ADC ICL7107 com indicadores digitais LED. A tensão de referência para o microcircuito é 1V. Para combinar a tensão de saída do sensor de medição de corrente com a entrada do ADC, é usado um amplificador não inversor com ganho ajustável de 10-12, montado em um amplificador operacional de precisão OU2. O resistor R1 é usado como sensor de corrente, como no circuito de estabilização. O painel de exibição exibe a corrente de carga ou a tensão da fonte de alimentação testada. A alternância entre os modos é feita com o botão S1.
O esquema proposto implementa três tipos de proteção: proteção de sobrecorrente, proteção térmica e proteção de inversão de polaridade.
Na proteção de corrente máxima, é possível definir a corrente de corte. O circuito de sobrecorrente consiste em um comparador na OU3 e uma chave que comuta o circuito de carga. Como chave, é usado um transistor de efeito de campo T7 com baixa resistência de canal aberto. A tensão de referência (equivalente à corrente de corte) é fornecida do divisor R24-R26 à entrada inversora de OU3. O resistor variável R26 é colocado no painel frontal do dispositivo com uma escala graduada. O resistor Trimmer R25 define a corrente mínima de operação da proteção. O sinal de comparação vem da saída da OU2 de medição para a entrada não inversora da OU3. Se a corrente de carga ultrapassar o valor definido, uma tensão próxima à tensão de alimentação aparece na saída da OU3, ligando assim o relé dinamizador MOC3023, que por sua vez fecha o transistor T7 e fornece energia para o LED LED1, que sinaliza o proteção atual foi acionada. A reinicialização ocorre após o dispositivo ser completamente desconectado da rede e reconectado.
A proteção térmica é feita no comparador OU4, sensor de temperatura RK1 e relé executivo RES55A. Um termistor NTC é usado como sensor de temperatura. O limite de resposta é definido pelo resistor do trimmer R33. O resistor Trimmer R38 define o valor de histerese. O sensor de temperatura é montado em uma placa de alumínio, que é a base para a montagem dos radiadores (Figura 2). Se a temperatura dos radiadores exceder o valor definido, o relé RES55A fecha a entrada não inversora do OU1 ao terra com seus contatos, como resultado, os transistores T1-T6 são bloqueados e a corrente de carga tende a zero, enquanto o LED LED2 sinaliza que a proteção térmica foi acionada. Depois que o dispositivo esfria, a corrente de carga é retomada.
A proteção de polaridade reversa é baseada em um diodo Schottky duplo D1.
O circuito é alimentado por um transformador de rede separado TP1. Os amplificadores operacionais OU1, OU2 e o chip ADC são conectados a partir de uma fonte de alimentação bipolar montada nos estabilizadores L7810, L7805 e no inversor ICL7660.
Para o resfriamento forçado dos radiadores, é utilizado um ventilador de 220V em modo contínuo (não indicado no diagrama), que é conectado diretamente à rede de 220V através de um interruptor e fusível comuns.
O esquema é configurado na seguinte ordem.
Um miliamperímetro de referência é conectado à entrada da carga eletrônica em série com a fonte de alimentação em teste, por exemplo, um multímetro no modo de medição de corrente com faixa mínima (mA), um voltímetro de referência é conectado em paralelo. As alças dos resistores variáveis R17, R22 são desaparafusadas na posição mais à esquerda correspondente à corrente de carga zero. O dispositivo está recebendo energia. Em seguida, o resistor de ajuste R12 define a tensão de polarização da OU1 de modo que as leituras do miliamperímetro de referência se tornem zero.
O próximo passo é configurar a parte de medição do dispositivo (indicação). O botão S1 é movido para a posição de medição atual, enquanto o ponto no painel de exibição deve se mover para a posição dos centésimos. Com o resistor trimmer R18, é necessário garantir que os zeros sejam exibidos em todos os segmentos do indicador, exceto no mais à esquerda (deve estar inativo). Depois disso, o miliamperímetro de referência muda para o modo de faixa de medição máxima (A). Além disso, os reguladores no painel frontal do dispositivo definem a corrente de carga, com o resistor de ajuste R15, alcançamos as mesmas leituras com o amperímetro de referência. Após calibrar o canal de medição atual, o botão S1 muda para a posição de indicação de tensão, o ponto no display deve se mover para a décima posição. Em seguida, com um resistor de ajuste R28, alcançamos as mesmas leituras com um voltímetro de referência.
A configuração de MTZ não é necessária se todas as classificações forem atendidas.
O ajuste da proteção térmica é realizado experimentalmente, regime de temperatura a operação dos transistores de potência não deve ir além da faixa regulada. Além disso, o aquecimento de um transistor individual pode não ser o mesmo. O limiar de resposta é ajustado pelo trimmer R33 à medida que a temperatura do transistor mais quente se aproxima do valor máximo documentado.
Como transistores de potência T1-T6 (IRFP450), transistores MOSFET N-channel com uma tensão de fonte de dreno de pelo menos 150V, uma potência de dissipação de pelo menos 150W e uma corrente de dreno de pelo menos 5A podem ser usados. O transistor de efeito de campo T7 (IRFP90N20D) opera no modo chave e é selecionado com base no valor mínimo da resistência do canal no estado aberto, enquanto a tensão dreno-fonte deve ser de pelo menos 150V, e a corrente contínua do transistor deve ser pelo menos 20A. Como amplificadores operacionais de precisão op-amp 1.2 (OP177G), podem ser usados quaisquer amplificadores operacionais semelhantes com uma alimentação bipolar de 15V e a capacidade de controlar a tensão de polarização. Um chip LM358 bastante comum é usado como amplificador operacional op-amp 3.4.
Os capacitores C2, C3, C8, C9 são eletrolíticos, C2 é selecionado para uma tensão de pelo menos 200V e uma capacidade de 4,7µF. Os capacitores C1, C4-C7 são de cerâmica ou filme. Os capacitores C10-C17, bem como os resistores R30, R34, R35, R39-R41 são montados na superfície e são colocados em uma placa indicadora separada.
Os resistores de trimmer R12, R15, R18, R25, R28, R33, R38 são empresas multi-voltas BOURNS tipo 3296. Os resistores variáveis R17, R22 e R26 são tipos domésticos de uma volta SP2-2, SP4-1. Como resistor de medição de corrente R1, foi usado um shunt, soldado de um multímetro que não funciona, com resistência de 0,01 Ohm e classificado para corrente de 20A. Resistores fixos R2-R11, R13, R14, R16, R19-R21, R23, R24, R27, R29, R31, R32, R36, R37 tipo MLT-0.25, R42 - MLT-0.125.
O microcircuito importado do conversor analógico-digital ICL7107 pode ser substituído por um analógico doméstico KR572PV2. Ao invés de indicadores LED BS-A51DRD qualquer display de ânodo comum simples ou duplo de 7 segmentos sem controle dinâmico pode ser usado.
O circuito de proteção térmica usa um relé de junco doméstico de baixa corrente RES55A (0102) com um contato de comutação. O relé é selecionado levando em consideração a tensão de resposta de 5V e a resistência da bobina de 390 ohms.
Para alimentar o circuito, pode ser usado um transformador de 220V de pequeno porte com potência de 5-10W e uma tensão de enrolamento secundário de 12V. Quase qualquer ponte de diodo com uma corrente de carga de pelo menos 0,1 A e uma tensão de pelo menos 24 V pode ser usada como uma ponte de diodo retificadora D2. O chip regulador de corrente L7805 é montado em um pequeno dissipador de calor, a dissipação de energia aproximada do chip é de 0,7W.
A base do corpo (foto 2) é feita de chapa de alumínio de 3mm de espessura e ângulo de 25mm. 6 radiadores de alumínio, usados anteriormente para resfriar tiristores, são aparafusados à base. A pasta térmica Alsil-3 é usada para melhorar a condutividade térmica.
Figura 2 - Base.
A área total da superfície do radiador montado desta forma (Figura 3) é de cerca de 4000 cm2. Uma estimativa aproximada da potência de dissipação é obtida a partir do cálculo de 10cm2 por 1W. Levando em consideração o uso de resfriamento forçado usando uma ventoinha de 120mm com capacidade de 1,7 m3/h, o dispositivo é capaz de dissipar continuamente até 600W.
Figura 3 - Montagem do radiador.
Os transistores de potência T1-T6 e um diodo Schottky duplo D1, cuja base é um cátodo comum, são fixados aos dissipadores diretamente sem uma junta isolante usando pasta térmica. O transistor de proteção de corrente T7 é fixado ao dissipador de calor através de um substrato dielétrico condutor de calor (Figura 4).
Figura 4 - Montagem dos transistores no dissipador.
A instalação da parte de potência do circuito é feita com um fio resistente ao calor RKGM, a comutação das partes de baixa corrente e sinal é feita com um fio convencional em isolamento de PVC usando uma trança resistente ao calor e um tubo termorretrátil . Placas de circuito impresso feito pelo método LUT em folha de textolite, com 1,5 mm de espessura. O layout dentro do dispositivo é mostrado nas Figuras 5-8.
Figura 5 - Esquema geral.
Figura 6 - PCB principal, montagem do transformador com lado reverso.
Figura 7 - Vista do conjunto sem carcaça.
Figura 8 - Vista de cima do conjunto sem carcaça.
A base do painel frontal é feita de chapa eletrotécnica getinax de 6 mm de espessura, fresada para fixação de resistores variáveis e vidros indicadores escurecidos (Figura 9).
Figura 9 - Base do painel frontal.
A aparência decorativa (Figura 10) é feita usando um canto de alumínio, uma grelha de ventilação em aço inoxidável, plexiglass, um suporte de papel com inscrições e escalas graduadas compiladas no programa FrontDesigner3.0. O invólucro do dispositivo é feito de chapa de aço inoxidável milimétrica.
Figura 10 - Aparência dispositivo finalizado.
Figura 11 - Diagrama de conexão.
Arquivo para artigo
Se você tiver alguma dúvida sobre o design da carga eletrônica, pergunte no fórum, tentarei ajudar e responder.
Primeiro, vamos dar uma olhada no esquema. Não pretendo originalidade, pois espiei os elementos constitutivos e os adaptei ao que tinha dos detalhes.
O circuito de proteção é composto por um fusível FU1 e um diodo VD1 (talvez seja supérfluo). A carga é feita em quatro transistores 818 VT1…VT4. Eles têm características aceitáveis de corrente e dissipação de energia, e não são caros e não estão em falta. Controle VT5 no transistor 815 e estabilização no amplificador operacional LM358. Amperímetro, mostrando a corrente passando pela carga, instalei separadamente. Porque se você substituir os resistores R3 R4 por um amperímetro (como no circuito no link acima), então, na minha opinião, parte da corrente que flui pelo VT5 será perdida e as leituras serão subestimadas. E a julgar pela forma como o 815 aquece, uma corrente decente flui através dele. Eu até acho que entre o emissor VT5 e o terra é necessário colocar outra resistência Ohm, então 50 ... 200.
Separadamente, é necessário falar sobre o circuito R10 ... R13. Como o ajuste não é linear, é necessário tomar uma resistência variável de 200 ... 220 kOhm com escala logarítmica, ou definir dois resistores variáveis que proporcionam uma regulação suave em toda a faixa. Além disso, R10 (200 kOhm) regula a corrente de 0 a 2,5 A, e R11 (10 kOhm) com R10 girado para zero regula a corrente de 2,5 a 8 A. O limite superior de corrente é definido pelo resistor R13. Ao configurar, tenha cuidado se a tensão de alimentação cair acidentalmente na terceira perna do amplificador operacional, o 815 abre completamente, o que provavelmente levará à falha de todos os 818 transistores.
Agora um pouco sobre as fontes de alimentação para a carga.
Não, isso não é perversão. Eu simplesmente não tinha um transformador de 12 volts de tamanho pequeno à mão. Tive que fazer um multiplicador e aumentar a tensão de 6 volts para 12 para o ventilador e instalar um estabilizador para alimentar a própria carga e o alarme.
Sim, inseri um alarme de temperatura simples neste dispositivo. Olhei para o diagrama. Quando o radiador aquece acima de 90 graus, o LED vermelho acende e a campainha com gerador integrado acende, o que faz um som muito desagradável. Isso indica que é hora de reduzir a corrente na carga, caso contrário, você poderá perder o dispositivo devido ao superaquecimento.
Parece que com transistores tão poderosos que podem suportar até 80 volts e 10 A, a potência total deve ser de pelo menos 3 kW. Mas, como estamos fazendo uma “caldeira” e toda a potência da fonte se transforma em calor, a limitação é imposta pela potência dissipada dos transistores. De acordo com o datasheet, são apenas 60 W por transistor, e como a condutividade térmica entre o transistor e o dissipador de calor não é a ideal, a dissipação de potência real é ainda menor. E, portanto, para melhorar de alguma forma a dissipação de calor, aparafusei os transistores VT1 ... VT4 diretamente no radiador sem juntas para pasta condutora de calor. Ao mesmo tempo, tive que organizar forros especiais para o radiador para que não ficasse perto do gabinete.
Infelizmente, não tive a oportunidade de testar o funcionamento do dispositivo em toda a faixa de tensão, mas em 22V 5A a carga funciona sem superaquecimento de forma estável. Mas, como sempre, há uma mosca na pomada em um barril de mel. Devido à área insuficiente do radiador que tirei, com uma carga de mais de 130 watts, depois de algum tempo (3 ... 5 minutos), os transistores começam a superaquecer. O que o alarme indica? Daí a conclusão. Se você fizer uma carga, pegue o radiador o maior possível e forneça um resfriamento forçado confiável.
Além disso, um pequeno desvio na direção de reduzir a corrente de carga em 100 ... 200 mA pode ser considerado uma mosca na pomada. Acho que esse desvio é devido ao aquecimento dos resistores R3, R4. Portanto, se você puder encontrar resistores de 0,15 ohm para 20 watts ou mais, é melhor usá-los.
Em geral, o esquema, até onde eu entendo, não é crítico para a substituição de peças. Quatro transistores 818 podem ser substituídos por dois kt896a, kt815g pode, e talvez devesse ser, substituído por kt817g. Eu acho que você também pode pegar outro amplificador operacional.
Quero enfatizar que é imperativo definir o resistor R13 em pelo menos 10 kOhm durante a configuração, então, conforme você entender qual corrente você precisa, reduza essa resistência. Não disponho a placa de circuito impresso, pois a instalação da parte principal da carga é feita articulada.
Adição.
Como se viu, tenho que usar a carga regularmente e, no processo de usá-la, percebi que, além do amperímetro, também preciso de um voltímetro para controlar a tensão da fonte. No Ali, me deparei com um pequeno aparelho que combina um voltímetro e um amperímetro. Priborchik 100 V / 10 E me custou 150 rublos com frete. Quanto a mim, isso é um centavo. meia cerveja custa aproximadamente o mesmo. Sem pensar duas vezes, pedi dois.
Vou falar sobre um dispositivo útil para radioamadores - sobre uma carga eletrônica atual com a capacidade de medir a capacidade da bateria. Por que este dispositivo é necessário?
Todo mundo já se deparou com uma situação em que você precisa descobrir os parâmetros de algum tipo de fonte de energia, por exemplo, uma fonte de alimentação de laboratório, um driver de LED ou um carregador. Afinal, a prática mostra que os fabricantes nem sempre indicam os parâmetros corretos. Obviamente, existe a opção mais fácil - carregue-a com um resistor calculado de acordo com a lei de Ohm e meça a corrente com um multímetro. Mas para cada caso, você precisa fazer seus próprios cálculos e nem sempre é possível encontrar um resistor poderoso da classificação necessária, eles são bastante caros. É mais conveniente usar uma carga eletrônica ou ativa que permita carregar qualquer PSU ou bateria e regular a corrente de carga com um potenciômetro convencional.
E ao incluir um wattímetro digital multifuncional no circuito que mostra a capacidade, este suporte de carga pode descarregar a bateria e mostrar sua potência real. A propósito, ao contrário do IMAX 6, nosso sistema pode descarregar baterias com corrente de até 40A. Isso é útil para baterias de carro.
O circuito é baseado em um amplificador operacional duplo (op-amp) LM358, embora apenas 1 elemento esteja envolvido.
O sensor de corrente é um poderoso resistor R12, de preferência 40W, embora eu configurei para 20W. Você pode conectar vários resistores em paralelo para obter a potência desejada de modo que a resistência final seja de 0,1 ohm. R10 e R11 (0,22 Ohm / 10W) são elementos de nivelamento de corrente para interruptores. Na verdade, tenho 2 x 0,47 Ohm / 5W em paralelo para cada transistor.
A OU controla dois transistores KT827 compostos instalados em radiadores separados. Os transistores são ideais para este circuito, embora sejam bastante caros.
Princípio da Operação.
Quando o dispositivo em teste é conectado, uma queda de tensão se forma em um poderoso resistor de corrente R12, a tensão nas entradas do amplificador operacional muda de acordo e, portanto, em sua saída. Como resultado, o sinal fornecido aos transistores depende da queda de tensão no shunt. A corrente que flui através dos transistores mudará.
Usando um potenciômetro, alteramos a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional e, conforme descrito acima, a corrente através dos transistores também muda. Esses transistores permitem trabalhar com correntes de até 40A, mas exigem um bom resfriamento, pois. funcionam de forma linear. Portanto, além de radiadores maciços, instalei um ventilador com controle de velocidade, que pode ser ligado com um botão separado. O circuito do controlador de velocidade é montado em uma pequena placa.
Teoricamente, a tensão máxima de entrada pode ser de até 100V - os transistores suportarão, mas o wattímetro chinês é classificado apenas para 60V.
O botão S1 altera a sensibilidade do sistema operacional, ou seja, alterna para correntes baixas para medição precisa de fontes de baixa potência em teste.
Características importantes deste esquema:
O transformador no circuito alimenta apenas o amplificador operacional e o bloco indicador, qualquer um com uma corrente de 400mA e uma tensão de 15-20V servirá, de qualquer maneira, a tensão estabiliza para 12V estabilizador linear 7812. Não precisa ser colocado em um radiador.
Eu montei tudo em um estojo de um PSU PS 1502 de laboratório em alguns dias, levando em consideração o desenvolvimento e a gravação da placa.
A desvantagem deste circuito é a falta de proteção contra reversão de potência, mas pode ser melhorado. Também no futuro adicionarei proteção atual, mas por enquanto há apenas um fusível. Se você quiser aumentar a corrente total, você pode adicionar mais alguns transistores KT827.
vip-cxema.org
Por que você precisa de um dispositivo como uma carga eletrônica, provavelmente todos estão cientes - ele permite que você crie uma imitação de um resistor muito poderoso na saída de fontes de alimentação, carregadores, amplificadores, UPS e outros circuitos quando configurados. Esta carga eletrônica pode suportar mais de 100 amperes de corrente, dissipando mais de 500 watts continuamente e suportando 1 kW de potência no modo pulsado.
O circuito é, em princípio, simples e aqui são usados dois transistores de efeito de campo com amplificadores operacionais reguladores. Cada um dos dois canais é o mesmo e eles estão conectados em paralelo. As tensões de controle são interconectadas e a carga é dividida igualmente entre dois poderosos transistores de efeito de campo. Aqui, 2 resistores de 50 A são usados para o shunt, formando uma tensão de realimentação de 75 mV. A vantagem óbvia de escolher um valor de resistência tão baixo (cada derivação é de apenas 1,5 miliohms) é que a queda de tensão é quase insignificante. Mesmo operando com uma carga de 100A, a queda de tensão em cada resistor de derivação será menor que 0,1V.
A desvantagem de usar tal circuito é que é necessário instalar um amplificador operacional com uma polarização de entrada muito baixa, pois mesmo uma pequena mudança na polarização pode levar a um grande erro na corrente controlada. Por exemplo, em testes de laboratório, apenas 100 µV de tensão de polarização resultará em uma mudança de 0,1 A na corrente de carga. Além disso, é difícil criar tensões de controle tão estáveis sem o uso de um DAC e amplificadores operacionais de precisão. Se você planeja usar um microcontrolador para acionar a carga, precisará usar amplificadores operacionais de precisão para amplificar a tensão do shunt, compatível com o DAC de saída (por exemplo, 0-5V) ou usar um divisor de tensão de precisão para criar o controle sinal.
Todo o circuito foi montado em um pedaço de textolite usando o método de montagem simplificado e colocado em cima de um grande bloco de alumínio. A superfície metálica é polida para garantir uma boa condutividade térmica entre os transistores e o dissipador de calor. Todas as conexões de alta corrente - pelo menos 5 fios de fio trançado grosso, então eles serão capazes de suportar pelo menos 100 A sem aquecimento significativo ou queda de tensão.
Acima está uma foto de uma placa de ensaio na qual dois amplificadores operacionais LT1636 de alta precisão são soldados. Um módulo Conversor DC-DC usado para converter a tensão de entrada para 12V estável para o controlador do ventilador de refrigeração. Aqui estão eles - 3 ventiladores na lateral do radiador.
Fórum do esquema
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Para testar as fontes de alimentação, existe uma carga eletrônica. Este dispositivo funciona com base no princípio da geração de sinal. Os principais parâmetros das modificações incluem a tensão limite, a sobrecarga permitida e o fator de dissipação. Existem vários tipos de dispositivos. Para entender as cargas, é recomendável antes de tudo familiarizar-se com o circuito do dispositivo.
Esquema padrão A carga inclui resistores, portas retificadoras e moduladoras. Se considerarmos dispositivos de baixa frequência, eles usam transceptores. Esses itens funcionam para contatos abertos. Comparadores são usados para transmitir o sinal. Recentemente, cargas em estabilizadores foram consideradas populares. Em primeiro lugar, eles podem ser usados em uma rede DC. Eles têm um processo de transformação rápido. Também vale a pena notar que um amplificador e um regulador são considerados elementos integrantes de qualquer carga. Esses dispositivos são fechados na placa. Eles têm uma condutividade bastante alta. É o modulador que é responsável pelo processo de geração dos modelos.
Existem dispositivos de pulso e programáveis. NO categoria separada laboratório alocado, que são adequados para fontes de alimentação potentes. Além disso, as modificações diferem na frequência com que funcionam. Cargas de baixa frequência são equipadas com transistores com adaptador de canal. Eles são usados on-line corrente alternada. Modelos do tipo de alta frequência são feitos com base em um tiristor aberto.
Como é feita uma carga eletrônica pulsada? Em primeiro lugar, os especialistas recomendam escolher um bom tiristor para montagem. Neste caso, o modulador é adequado apenas para duas fases. Especialistas dizem que o expansor deve funcionar alternadamente. Sua frequência de operação deve ser de aproximadamente 4000 kHz. O transceptor é instalado na carga através de um modulador. Depois de soldar os capacitores, vale a pena pegar o amplificador.
Para operação estável da carga, são necessários três filtros de diretividade de canal. Um testador é usado para testar o dispositivo. A resistência deve ser de aproximadamente 55 ohms. Com uma carga média, uma carga eletrônica caseira produz uma tensão nominal na região de 200 watts. Comparadores são usados para aumentar a sensibilidade. Quando o sistema fecha, vale a pena verificar o circuito do capacitor. Se a resistência nos contatos for subestimada, o transceptor precisa ser alterado para um analógico capacitivo. Muitos especialistas apontam a possibilidade de usar filtros de ondas, que possuem boa condutividade. Reguladores para esses fins são usados em um triodo.
A carga eletrônica programável é bastante fácil de montar. Para isso, é utilizado um transceptor de expansão para 230 V. Três contatores são usados para transmitir o sinal, que partem do transistor. Reguladores são usados para controlar o processo de conversão. Os análogos lineares são os mais usados. O triodo é usado com um isolante. Neste caso, você precisará de um maçarico. O resistor é fixado diretamente no transceptor.
Para o modelo, os comparadores convencionais, que possuem baixo fator de dissipação, definitivamente não são adequados. Também vale a pena notar que muitos cometem um erro ao instalar um filtro. Para operação normal do prior, apenas análogos capacitivos são usados. A tensão nominal na saída deve ser de aproximadamente 200 V com resistência de 40 ohms. Se você montar dispositivos em um expansor de junção única, os modelos lineares não serão adequados.
Em primeiro lugar, o dispositivo não funcionará devido a uma grande sobrecarga do tiristor. Vale ressaltar também que o modelo exigirá um modulador de linha com baixa sensibilidade. Alguns especialistas usam estabilizadores na montagem. Se considerarmos uma modificação simples, um tipo ajustável é adequado. No entanto, os elementos inversores são mais usados.
Uma carga eletrônica de laboratório faça você mesmo está sendo montada com um poderoso tiristor. Os resistores são usados com uma capacitância de 40 pF. Especialistas dizem que apenas capacitores do tipo expansão podem ser usados. Atenção especial durante a montagem deve ser dada ao modulador. Se você usar um analógico com fio, a carga exigirá três filtros. Uma carga eletrônica simples possui um modulador do tipo fase com condutividade de 30 mícrons. A resistência é de aproximadamente 55 ohms. Também vale a pena notar que as cargas geralmente são empilhadas com base em um transceptor comutado. A principal característica de tais dispositivos está na alta pulsação. Neste caso, a condutividade é fornecida em torno de 30 mícrons.
Carga eletrônica ligada transistor de efeito de campoé feito apenas com base em um comparador, e o tiristor é usado de um tipo ajustável. Ao montar, antes de tudo, vale a pena escolher uma unidade capacitiva, que desempenha o papel de um gerador de pulsos. No total, são necessários três filtros para a modificação. O resistor é instalado atrás das placas. Especialistas dizem que a carga eletrônica no transistor de efeito de campo produz uma resistência de 40 ohms.
Se a condutividade aumentar muito, um capacitor capacitivo será instalado. Recomenda-se usar o transceptor diretamente com dois contatos. O relé é instalado como padrão com o regulador. A tensão nominal para cargas deste tipo não é superior a 400 watts. Especialistas dizem que o revestimento deve ser fixado atrás do resistor. Se considerarmos um modelo de alta frequência para fontes de alimentação de 300 V, o modulador precisará de um tipo de onda. Neste caso, um tetrodo é instalado atrás do tiristor.
O circuito de carga eletrônico com corrente continuamente ajustável inclui um tiristor. Os capacitores para o modelo exigirão um tipo de expansão com baixa condutividade. Também vale a pena notar que um amplificador é colocado na carga. Os análogos de onda mais usados, que possuem um adaptador de fase. O regulador é instalado diretamente atrás do modulador e a tensão nominal deve ser de cerca de 300 watts.
Uma carga eletrônica simples com corrente continuamente ajustável possui dois contatores para conexão. Às vezes, os tiristores podem ser usados em placas. Comparadores em dispositivos são instalados com e sem estabilizadores. Neste caso, muito depende da frequência de operação. Se este parâmetro exceder 300 kHz, é melhor não instalar um estabilizador. Caso contrário, o coeficiente de dispersão aumentará significativamente.
A carga eletrônica baseada no TL494 é bastante fácil de montar. Os resistores para modificações são selecionados no tipo de linha. Como regra, eles têm uma alta capacidade. E eles são capazes de trabalhar em uma rede DC. Ao montar o modelo, o tiristor é usado em duas placas. A carga de impulso eletrônico baseada em TL494 funciona com um expansor do tipo fase ou impulso.
A primeira opção é a mais comum. A tensão nominal das cargas começa a partir de 220 watts. Os filtros são usados do tipo completo e a condutividade não é superior a 4 mícrons. Ao instalar um regulador, é importante avaliar a impedância de saída. Se um determinado parâmetro não é constante, então um amplificador é usado para o modelo. Os contatores são instalados com e sem adaptadores. A tensão de saída no circuito é de aproximadamente 300 watts para cargas. Quando os dispositivos são ligados, a corrente geralmente aumenta. Isso acontece devido ao aquecimento do modulador. O usuário pode evitar esse problema diminuindo a sensibilidade.
Uma carga eletrônica (diagrama mostrado abaixo) de 100 W envolve o uso de tiristores de dois canais. O transistor nos modelos é frequentemente usado em uma base de expansão. Tem uma condutividade de cerca de 5 mícrons. Também vale a pena notar que existem cargas no relé. Eles são mais adequados para fontes de alimentação poderosas. Para auto-montagem, são usados comparadores de onda adicionalmente. Os dispositivos caseiros fornecem uma tensão não superior a 300 V e a frequência de operação começa a partir de 120 kHz.
A carga eletrônica de 200 W inclui dois pares de tiristores, que são conectados em pares. Muitos modelos usam comparadores de baixa frequência com fio. Também vale a pena notar que é necessário um modulador para montar a modificação. Amplificadores são usados para acelerar o processo de geração de sinal. Esses elementos só podem funcionar a partir de filtros com fio.
O transceptor deve ser instalado atrás das placas. Nesse caso, a tensão da carga é de aproximadamente 400 V. O especialista diz que os dispositivos em transceptores com fio não funcionam bem. Eles têm baixa condutividade, há problemas com superaquecimento. Se forem observados picos de tensão, vale a pena trocar o comparador. Outro problema pode ser o resistor.
Uma carga eletrônica de 300 W envolve o uso de dois tiristores do tipo fase. A tensão nominal dos dispositivos é de aproximadamente 230 watts. O fator de sobrecarga neste caso depende da condutividade do comparador. Se você mesmo montar este dispositivo, precisará de um modulador do tipo canal. Um maçarico é usado para instalar o elemento.
Os reguladores são frequentemente usados com um adaptador. O relé é instalado do tipo de baixa resistência. O coeficiente de dispersão para uma modificação caseira é de aproximadamente 80%. Vale ressaltar também que os contatores utilizados são de baixa sensibilidade. Como verificar a carga antes de ligar? Você pode fazer isso com um testador. A tensão de saída para dispositivos caseiros geralmente é de 50 ohms. Se considerarmos modelos com um comparador, esse parâmetro pode estar subestimado.
Uma carga eletrônica para uma fonte de alimentação de 10 A é coletada usando um tiristor de expansão. Transistores são frequentemente usados em 5 pF, que têm baixa condutividade. Também vale a pena notar que os especialistas não recomendam o uso de análogos lineares. Eles têm pouca sensibilidade. Eles aumentam muito o fator de dissipação. Os contatores são usados para conectar a unidade. Os moduladores são frequentemente usados com adaptadores.
Se considerarmos o circuito na unidade do capacitor, sua frequência é em média 400 kHz. Neste caso, a sensibilidade pode mudar. Os contatores são muitas vezes fixados atrás do modulador. Os estabilizadores devem ser usados em duas placas. Também vale a pena notar que um resistor de pólo é necessário para montar a modificação. Ajuda muito a aumentar a velocidade de geração de pulso.
As cargas mais comuns são para blocos de 15 A. Eles usam resistores abertos. Neste caso, os transceptores são usados com polaridade diferente. Além disso, eles diferem em sensibilidade. Em média, a tensão dos dispositivos é de 320 V. Os modelos diferem em condutividade um do outro. Para fins de automontagem, os comparadores são usados nos reguladores. Os estabilizadores são anexados antes de iniciar sua instalação.
Especialistas dizem que os expansores só podem ser instalados através do revestimento. A condutividade de entrada não deve ser superior a 6 mícrons. Ao instalar o regulador, o comparador é cuidadosamente limpo. Se você montar um modelo simples, o modulador pode ser usado como um tipo de inversor. Isso aumentará muito o coeficiente de dispersão. A tensão limite é em média 200 V. O parâmetro de potência permitido não é superior a 240 W. Também vale a pena notar que filtros de diferentes tipos são usados para a carga. Neste caso, muito depende da condutividade do comparador.
A carga eletrônica (diagrama mostrado abaixo) para unidades de 20 A é baseada em resistores binários. Eles mantêm alta condutividade estável. A sensibilidade neste caso é de aproximadamente 6 mV. Algumas modificações são distinguidas por um parâmetro de alta sobrecarga. Relés para modelos são usados em transistores de onda. Comparadores são usados para resolver problemas de conversão. Os expansores são geralmente do tipo fase. E eles podem ter vários adaptadores. Se necessário, o dispositivo pode ser montado de forma independente. Para isso, uma unidade capacitiva é usada.
A tensão nominal para cargas caseiras começa a partir de 300 W, e a frequência média é de 400 kHz. Os especialistas não aconselham o uso de comparadores transitórios. Os reguladores são usados com placas. Um isolador é necessário para instalar o comparador. Se considerarmos cargas em dois tiristores, os filtros são usados lá. Em média, a capacitância do módulo é de 3 pF. O índice de dispersão para modelos caseiros começa em 50%. Ao montar o dispositivo, atenção especial deve ser dada ao adaptador para conexão à fonte de alimentação. Os contatores são do tipo de pólo selecionado. Eles devem suportar grandes sobrecargas e não superaquecer.
Carga dada marca comercial distinguido pela baixa condutividade. Eles são ótimos para fontes de 15 A. Entre os modelos desta empresa, existem muitas modificações de pulso. Sua sobrecarga individual não é alta, mas é fornecida alta velocidade geração de impulso. Os especialistas notam, em primeiro lugar, a boa segurança dos elementos. Eles usam vários filtros. Eles lidam com o ruído de fase que distorce os sinais.
Se considerarmos modelos de alta frequência, eles têm vários tiristores. Também vale a pena notar que existem modificações nos comparadores com fio no mercado. Com base na carga usual desta marca, você pode montar um excelente dispositivo para diferentes fontes de alimentação. Os modelos possuem excelentes estabilizadores e transistores muito sensíveis.
A carga eletrônica padrão desta série inclui um tiristor e um comparador linear. Muitos modelos são feitos com filtros de pólo que são capazes de operar em altas frequências. Também vale a pena notar que as modificações laboratoriais estão no mercado. Eles têm um coeficiente de dispersão bastante baixo. Os modelos são usados com bastante frequência do tipo comutado. O indicador de sobrecarga é em média 20 A. São utilizados sistemas de proteção aulas diferentes. Existem modelos de impulso nas prateleiras das lojas. Eles são adequados para testar fontes de alimentação de computadores. Expansores em dispositivos são usados com placas.
As cargas desta série distinguem-se pela alta condutividade. Eles têm uma boa segurança. Neste caso, vários transceptores são usados. A carga eletrônica para a fonte de alimentação opera em média a uma frequência de 200 kHz. Neste caso, a sobrecarga é de 4 A. Amplificadores nos aparelhos são usados com adaptadores de contato. Tiristores são usados de fase ou tipo de código. Entre os modelos desta série existem modificações programáveis. Eles são adequados para testar fontes de alimentação de computadores. Os transceptores podem ser encontrados com ou sem expansores.
Fazer uma carga eletrônica com suas próprias mãos com base nesse transistor é bastante simples. O esquema padrão do modelo inclui duas unidades capacitivas e um expansor. Deve-se notar imediatamente que os modelos desta classe são adequados para fontes de alimentação de 10 A. O parâmetro de tensão para cargas é 200 W. Filtros para dispositivos são selecionados de baixa frequência. Eles são capazes de trabalhar sob cargas pesadas.
Antes de tudo, um tiristor é instalado durante a montagem e um tipo diferente de comparador pode ser usado. O transistor é instalado diretamente usando um ferro de solda. Se sua condutividade exceder 5 mícrons, vale a pena instalar um filtro dipolo no início do circuito. Especialistas dizem que a carga eletrônica no transistor IRGS4062DPBF pode ser feita com comparadores transitórios. No entanto, eles têm um alto fator de dissipação.
Também vale a pena notar que os modelos desta série são adequados apenas para circuitos CC. O parâmetro de sobrecarga permitido dos dispositivos é de 5 A. Se considerarmos os dispositivos em comparadores de pulso, eles terão muitas vantagens. Em primeiro lugar, a alta frequência chama a atenção. Neste caso, os dispositivos de resistência aparecem no nível de 50 ohms.
Eles não têm problemas com condutividade e picos de tensão repentinos. Estabilizadores podem usar diferentes tipos. No entanto, eles devem operar em um circuito DC. Existem também modificações sem capacitores no mercado. Seu coeficiente de dispersão é de aproximadamente 55%. Para dispositivos esta aula isso é muito pequeno.
Cargas de banco de dados de transistores são altamente valorizadas entre os profissionais. Os modelos são ótimos para testes de bloco baixa potência. O indicador de sobrecarga permitido geralmente é de 5 A. Os modelos podem usar diferentes sistemas de proteção. Ao montar a modificação, é permitido o uso de moduladores binários com condutividade de 4 mícrons. Assim, os dispositivos produzirão uma frequência mais alta no nível de 300 kHz.
Se falarmos sobre as deficiências, vale a pena notar que as modificações não são capazes de funcionar com fontes de alimentação de 10 A. Em primeiro lugar, há problemas com surtos de impulso. O superaquecimento do capacitor também se fará sentir. Para resolver este problema, são instalados expansores nas cargas. Os triodes geralmente são usados com duas placas e um isolante.
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A carga controlada por potência faz parte do equipamento de teste necessário para diversos projetos eletrônicos. Por exemplo, ao construir uma fonte de alimentação de laboratório, ela pode "simular" um coletor de corrente conectado para ver o desempenho do seu circuito não apenas no modo inativo, mas também na carga. Adicionar resistores de potência para a saída só pode ser feito como último recurso, mas nem todos os possuem e não podem ser mantidos por muito tempo - eles ficam muito quentes. Este artigo mostrará como você pode construir uma caixa de carga eletrônica variável usando componentes baratos disponíveis para radioamadores.
Neste projeto, a corrente máxima deve ser de cerca de 7 amperes e é limitada pelo resistor de 5W que foi usado e um FET relativamente fraco. Correntes de carga ainda mais altas podem ser alcançadas com um resistor de 10W ou 20W. A tensão de entrada não deve exceder 60 volts (máximo para estes FETs). A base é o amplificador operacional LM324 e 4 transistores de efeito de campo.
Os dois amplificadores operacionais LM324 "sobressalentes" são usados para proteger e controlar o ventilador de resfriamento. U2C forma um comparador simples entre a tensão definida pelo termistor e o divisor de tensão R5, R6. A histerese é controlada pelo feedback positivo recebido por R4. O termistor é colocado em contato direto com os transistores nos dissipadores de calor e sua resistência diminui à medida que a temperatura aumenta. Quando a temperatura exceder o limite definido, a saída U2C será alta. Você pode substituir R5 e R6 por uma variável ajustável e ajustar manualmente o limite. Ao configurar, certifique-se de que a proteção seja acionada quando a temperatura dos transistores MOSFET estiver um pouco abaixo do valor máximo permitido indicado na folha de dados. O LED D2 sinaliza quando a função de proteção contra sobrecarga está ativada - é instalada no painel frontal.
O elemento U2B do amplificador operacional também possui uma histerese do comparador de tensão e é usado para acionar um ventilador de 12V (pode ser usado em PCs mais antigos). O diodo 1N4001 protege o MOSFET BS170 de surtos de tensão indutivos. O limite inferior de temperatura para ativação do ventilador é controlado pelo resistor RV2.
Uma antiga caixa de alumínio de um switch foi usada para o gabinete com bastante espaço interno para os componentes. A carga eletrônica usava antigos adaptadores AC/DC para fornecer 12V para o circuito principal e 9V para o painel - possui um amperímetro digital para ver imediatamente o consumo de corrente. Você já calculará a potência usando uma fórmula bem conhecida.
Aqui está uma foto da configuração do teste. A alimentação do laboratório está configurada para 5 V. A carga mostra 0,49 A. Um multímetro também é conectado à carga, para que a corrente e a tensão da carga sejam monitoradas simultaneamente. Você pode ver por si mesmo que todo o módulo funciona corretamente.
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Todo dispositivo eletrônico possui uma fonte de alimentação (PSU) de uma forma ou de outra. Claro, porque ninguém vai trabalhar de graça. Antes de conectar ao circuito, seria bom ver como a PSU funciona sob diferentes cargas.
Pessoalmente, não me inspiro na busca de um conjunto de resistências de diferentes tamanhos, seguida de testar a PSU com cada uma delas, é muito mais conveniente fazer uma “carga” que pode ser ajustada sem problemas. 
Então, o que eu quero como resultado?
Consumo de corrente 0-5A (suficiente em quase todos os lugares)
Consumo de energia - até 100W (suficiente para quase qualquer PSU)
Tensão máxima - 200V
indicação atual
O caso (assim como quase todos os outros detalhes), retirei de estoques antigos. Sim, comprei apenas o indicador e parafusos M2.5 para ele, já tinha o resto.
O caso é de algum antigo switch de porta LPT dos tempos antigos, os miúdos foram retirados e entregues à lata de lixo.
Cortar buracos para o indicador e para o ventilador foi absolutamente épico, porque a caixa é feita de aço impiedosamente grosso.
Eu cortei aço com uma dremel, e é isso que posso dizer:
Discos de corte de fabricação própria para dremel de esmerilhadeiras dominam absolutamente.
Você precisa cortar metal grosso com um disco que está a 45 graus em relação ao plano do metal, então o corte é uniforme.
Eu cortei um buraco tão grande, e não apenas fiz uma dúzia de pequenos buracos porque não havia altura suficiente para o transistor de potência.
A foto mostra como ficou. Dado o fato de ser feito à mão, ficou muito bom.
A eletrônica de carga ativa é tão simples quanto uma bota de feltro. Você pode ver o diagrama aqui:
Não haverá nada fundamentalmente novo para você lá.
Momentos básicos:
O que me surpreendeu é que existem fichas técnicas bastante específicas para fãs de computadores. No diagrama, a perna do FanPower liga o ventilador. Ao mesmo tempo, começa a girar na velocidade mínima. Teoricamente, você pode colocar o PWM no FanSpeed \u200b\u200bleg e controlar suavemente o ventilador. Mas eu apenas ligo ou desligo. Você terá três estágios: Off, baixa velocidade, alta velocidade.
O controle de corrente é montado como um divisor nos resistores R5, R18 e nos resistores R20 e R21 (em uma caixa cinza).
A chave de corrente é bastante exótica (estava travada quando a placa estava pronta) - quando o pino DisableCurrent está no modo de entrada no microcontrolador, o amplificador operacional U6B normalmente controla a corrente do transistor de potência. Quando o controlador deseja desligar a corrente, ele define este pino como alto. O op-amp enlouquece com o que parece ser uma enorme corrente através do transistor de potência e rapidamente o fecha.
Como diodo de proteção (contra inversão de polaridade), usei o BYV32E-200. Um diodo bastante interessante - fisicamente é normal p-n diodo, mas sua queda é mais como um diodo Schottky.
Soft é minha tentativa de brincar com C++ em microcontroladores. Por um lado, acabou sendo interessante, por outro lado, há muitos lugares nos profissionais em que eles me enfurecem. Firmware para AVR sob IAR. Acabou, como sempre ao tentar jogar, torto.
De qualquer forma, as vantagens dos microcontroladores são o tópico de um artigo separado.
Você pode baixar toda a documentação aqui (há também hexadecimal):
http://hg.bsvi.ru/active-load
Esta embarcação pesa muito bem e evoca a sensação de um dispositivo bem feito. Ele dissipa cem watts, embora aqueça decentemente (e ninguém disse que seria fácil).
Alguns parâmetros não ficaram do jeito que eu queria, mas estou com preguiça de refazer, principalmente porque eles não são muito críticos para mim. Por exemplo, o tempo de ativação é de 80 µs. Isso não é bem um impulso delta, e Comentários não será capaz de mostrar o processo transitório em toda a sua glória. Por outro lado, ajudará a identificar francamente se dar bem no sistema operacional.
Sim, sim, eu mesmo sei que a qualidade é terrível e é hora de comprar uma nova câmera. Estou recrutando ativamente agora. Não sei o que fazer com minha lentidão congênita, mas espero corrigi-la))
bsvi.ru
Nikolai Sergeev
Este dispositivo é projetado e usado para testar fontes de alimentação DC, tensão de até 150V. O dispositivo permite carregar fontes de alimentação com corrente de até 20A, com dissipação máxima de energia de até 600 watts.
Figura 1 - Diagrama esquemático da carga eletrônica.
O diagrama mostrado na Figura 1 permite ajustar suavemente a carga da fonte de alimentação em teste. Poderosos transistores de efeito de campo T1-T6 conectados em paralelo são usados como o equivalente da resistência de carga. Para definir e estabilizar com precisão a corrente de carga, o circuito usa um amplificador operacional de precisão OU1 como comparador. A tensão de referência do divisor R16, R17, R21, R22 é fornecida à entrada não inversora da OU1, a tensão de comparação do resistor de medição de corrente R1 é fornecida à entrada inversora. Um erro aprimorado da saída de OU1 afeta as portas dos transistores de efeito de campo, estabilizando assim a corrente fornecida. Os resistores variáveis R17 e R22 são colocados no painel frontal do dispositivo com uma escala graduada. R17 ajusta a corrente de carga na faixa de 0 a 20A, R22 na faixa de 0 a 570 mA.
A parte de medição do circuito é baseada no ADC ICL7107 com indicadores digitais LED. A tensão de referência para o microcircuito é 1V. Para combinar a tensão de saída do sensor de medição de corrente com a entrada do ADC, é usado um amplificador não inversor com ganho ajustável de 10-12, montado em um amplificador operacional de precisão OU2. O resistor R1 é usado como sensor de corrente, como no circuito de estabilização. O painel de exibição exibe a corrente de carga ou a tensão da fonte de alimentação testada. A alternância entre os modos é feita com o botão S1.
O esquema proposto implementa três tipos de proteção: proteção de sobrecorrente, proteção térmica e proteção de inversão de polaridade.
Na proteção de corrente máxima, é possível definir a corrente de corte. O circuito de sobrecorrente consiste em um comparador na OU3 e uma chave que comuta o circuito de carga. Como chave, é usado um transistor de efeito de campo T7 com baixa resistência de canal aberto. A tensão de referência (equivalente à corrente de corte) é fornecida do divisor R24-R26 à entrada inversora de OU3. O resistor variável R26 é colocado no painel frontal do dispositivo com uma escala graduada. O resistor Trimmer R25 define a corrente mínima de operação da proteção. O sinal de comparação vem da saída da OU2 de medição para a entrada não inversora da OU3. Se a corrente de carga ultrapassar o valor definido, uma tensão próxima à tensão de alimentação aparece na saída da OU3, ligando assim o relé dinamizador MOC3023, que por sua vez fecha o transistor T7 e fornece energia para o LED LED1, que sinaliza o proteção atual foi acionada. A reinicialização ocorre após o dispositivo ser completamente desconectado da rede e reconectado.
A proteção térmica é feita no comparador OU4, sensor de temperatura RK1 e relé executivo RES55A. Um termistor NTC é usado como sensor de temperatura. O limite de resposta é definido pelo resistor do trimmer R33. O resistor Trimmer R38 define o valor de histerese. O sensor de temperatura é montado em uma placa de alumínio, que é a base para a montagem dos radiadores (Figura 2). Se a temperatura dos radiadores exceder o valor definido, o relé RES55A fecha a entrada não inversora do OU1 ao terra com seus contatos, como resultado, os transistores T1-T6 são bloqueados e a corrente de carga tende a zero, enquanto o LED LED2 sinaliza que a proteção térmica foi acionada. Depois que o dispositivo esfria, a corrente de carga é retomada.
A proteção de polaridade reversa é baseada em um diodo Schottky duplo D1.
O circuito é alimentado por um transformador de rede separado TP1. Os amplificadores operacionais OU1, OU2 e o chip ADC são conectados a partir de uma fonte de alimentação bipolar montada nos estabilizadores L7810, L7805 e no inversor ICL7660.
Para o resfriamento forçado dos radiadores, é utilizado um ventilador de 220V em modo contínuo (não indicado no diagrama), que é conectado diretamente à rede de 220V através de um interruptor e fusível comuns.
O circuito é configurado na seguinte ordem: Um miliamperímetro de referência é conectado em série com a fonte de alimentação em teste, por exemplo, um multímetro em modo de medição de corrente com faixa mínima (mA), um voltímetro de referência é conectado em paralelo. As alças dos resistores variáveis R17, R22 são desaparafusadas na posição mais à esquerda correspondente à corrente de carga zero. O dispositivo está recebendo energia. Em seguida, o resistor de ajuste R12 define a tensão de polarização da OU1 de modo que as leituras do miliamperímetro de referência se tornem zero.
O próximo passo é configurar a parte de medição do dispositivo (indicação). O botão S1 é movido para a posição de medição atual, enquanto o ponto no painel de exibição deve se mover para a posição dos centésimos. Com o resistor trimmer R18, é necessário garantir que os zeros sejam exibidos em todos os segmentos do indicador, exceto no mais à esquerda (deve estar inativo). Depois disso, o miliamperímetro de referência muda para o modo de faixa de medição máxima (A). Além disso, os reguladores no painel frontal do dispositivo definem a corrente de carga, com o resistor de ajuste R15, alcançamos as mesmas leituras com o amperímetro de referência. Após calibrar o canal de medição atual, o botão S1 muda para a posição de indicação de tensão, o ponto no display deve se mover para a décima posição. Em seguida, com um resistor de ajuste R28, alcançamos as mesmas leituras com um voltímetro de referência.
A configuração de MTZ não é necessária se todas as classificações forem atendidas.
O ajuste da proteção térmica é realizado experimentalmente, o regime de temperatura dos transistores de potência não deve ultrapassar a faixa regulada. Além disso, o aquecimento de um transistor individual pode não ser o mesmo. O limiar de resposta é ajustado pelo trimmer R33 à medida que a temperatura do transistor mais quente se aproxima do valor máximo documentado.
Como transistores de potência T1-T6 (IRFP450), transistores MOSFET N-channel com uma tensão de fonte de dreno de pelo menos 150V, uma potência de dissipação de pelo menos 150W e uma corrente de dreno de pelo menos 5A podem ser usados. O transistor de efeito de campo T7 (IRFP90N20D) opera no modo chave e é selecionado com base no valor mínimo da resistência do canal no estado aberto, enquanto a tensão dreno-fonte deve ser de pelo menos 150V, e a corrente contínua do transistor deve ser pelo menos 20A. Como amplificadores operacionais de precisão op-amp 1.2 (OP177G), podem ser usados quaisquer amplificadores operacionais semelhantes com uma alimentação bipolar de 15V e a capacidade de controlar a tensão de polarização. Um chip LM358 bastante comum é usado como amplificador operacional op-amp 3.4.
Os capacitores C2, C3, C8, C9 são eletrolíticos, C2 é selecionado para uma tensão de pelo menos 200V e uma capacidade de 4,7µF. Os capacitores C1, C4-C7 são de cerâmica ou filme. Os capacitores C10-C17, bem como os resistores R30, R34, R35, R39-R41 são montados na superfície e são colocados em uma placa indicadora separada.
Os resistores de trimmer R12, R15, R18, R25, R28, R33, R38 são empresas multi-voltas BOURNS tipo 3296. Os resistores variáveis R17, R22 e R26 são tipos domésticos de uma volta SP2-2, SP4-1. Como resistor de medição de corrente R1, foi usado um shunt, soldado de um multímetro que não funciona, com resistência de 0,01 Ohm e classificado para corrente de 20A. Resistores fixos R2-R11, R13, R14, R16, R19-R21, R23, R24, R27, R29, R31, R32, R36, R37 tipo MLT-0.25, R42 - MLT-0.125.
O microcircuito importado do conversor analógico-digital ICL7107 pode ser substituído por um analógico doméstico KR572PV2. Em vez dos indicadores LED BS-A51DRD, podem ser usados quaisquer indicadores de sete segmentos simples ou duplos com um ânodo comum sem controle dinâmico.
O circuito de proteção térmica usa um relé de junco doméstico de baixa corrente RES55A (0102) com um contato de comutação. O relé é selecionado levando em consideração a tensão de resposta de 5V e a resistência da bobina de 390 ohms.
Para alimentar o circuito, pode ser usado um transformador de 220V de pequeno porte com potência de 5-10W e uma tensão de enrolamento secundário de 12V. Quase qualquer ponte de diodo com uma corrente de carga de pelo menos 0,1 A e uma tensão de pelo menos 24 V pode ser usada como uma ponte de diodo retificadora D2. O chip regulador de corrente L7805 é montado em um pequeno dissipador de calor, a dissipação de energia aproximada do chip é de 0,7W.
A base do corpo (foto 2) é feita de chapa de alumínio de 3mm de espessura e ângulo de 25mm. 6 radiadores de alumínio, usados anteriormente para resfriar tiristores, são aparafusados à base. A pasta térmica Alsil-3 é usada para melhorar a condutividade térmica.
Figura 2 - Base.
A área total da superfície do radiador montado desta forma (Figura 3) é de cerca de 4000 cm2. Uma estimativa aproximada da potência de dissipação é obtida a partir do cálculo de 10cm2 por 1W. Levando em consideração o uso de resfriamento forçado usando uma ventoinha de 120mm com capacidade de 1,7 m3/h, o dispositivo é capaz de dissipar continuamente até 600W.
Figura 3 - Montagem do radiador.
Os transistores de potência T1-T6 e um diodo Schottky duplo D1, cuja base é um cátodo comum, são fixados aos dissipadores diretamente sem uma junta isolante usando pasta térmica. O transistor de proteção de corrente T7 é fixado ao dissipador de calor através de um substrato dielétrico condutor de calor (Figura 4).
Figura 4 - Montagem dos transistores no radiador.
A instalação da parte de potência do circuito é feita com um fio resistente ao calor RKGM, a comutação das partes de baixa corrente e sinal é feita com um fio convencional em isolamento de PVC usando uma trança resistente ao calor e um tubo termorretrátil . As placas de circuito impresso são feitas pelo método LUT em folha de textolite, com 1,5 mm de espessura. O layout dentro do dispositivo é mostrado nas Figuras 5-8.
Figura 5 - Esquema geral.
Figura 6 - Placa de circuito impresso principal, montagem do transformador no verso.
Figura 7 - Vista do conjunto sem carcaça.
Figura 8 - Vista de cima do conjunto sem carcaça.
A base do painel frontal é feita de chapa eletrotécnica getinax de 6 mm de espessura, fresada para fixação de resistores variáveis e vidros indicadores escurecidos (Figura 9).
Figura 9 - A base do painel frontal.
A aparência decorativa (Figura 10) é feita usando um canto de alumínio, uma grelha de ventilação em aço inoxidável, plexiglass, um suporte de papel com inscrições e escalas graduadas compiladas no programa FrontDesigner3.0. O invólucro do dispositivo é feito de chapa de aço inoxidável milimétrica.
Figura 10 - Aparência do dispositivo finalizado.
Figura 11 - Diagrama de conexão.
As placas de circuito impresso são projetadas no formato Sprint-Layout 6.0 e estão disponíveis no arquivo; o arquivo do painel frontal no formato FrontDesigner_3.0 também está anexado ao arquivo.
Arquivo para artigo
Se você tiver alguma dúvida sobre o design da carga eletrônica, pergunte AQUI no fórum, tentarei ajudar e responder.
Novokuznetsk 2014.
vprl.ru
Este foi o título do artigo de I. Nechaev, Kursk, publicado na revista Radio No. 1 de 2005, página 35, que descreve o esquema de um dispositivo equivalente a uma poderosa carga ativa.
Para começar, não deixe de ler este artigo. Este é um estabilizador de corrente convencional, feito em um amplificador operacional e um poderoso transistor de efeito de campo. Você pode ler sobre esses dispositivos no livro " Circuitos eletrônicos em amplificadores operacionais "V.I. Shcherbakov G.I. Grezdov Kyiv "Técnica" 1983 p.131. Para a conveniência de usar essa carga, sugiro que você complemente o circuito com um voltímetro digital e um amperímetro. 
Isso permitirá que você rastreie os parâmetros da fonte de energia em teste e, mais importante, rastreie a energia dissipada em um transistor poderoso para evitar sua falha. O diagrama de carga com indicação digital é mostrado na Figura 1. A base do bloco indicação digitalé um microcontrolador PIC16F873A. No modo ADC, funcionam duas saídas do controlador RA1 e RA0, configuradas para uma entrada analógica. A tensão que cai na carga é alimentada através do divisor R6 e R7 para RA1. Usando o trimmer R7 ajuste as leituras do voltímetro de acordo com o multímetro digital de controle. O indicador, de acordo com o esquema, indica a tensão na carga. A corrente de carga é medida indiretamente - medindo a queda de tensão, quando esta passa pelo sensor de corrente - resistor R5. A partir de sua saída superior, a tensão é fornecida à entrada do controlador RA0. O valor atual é indicado pelo indicador esquerdo. Você pode usar qualquer indicador com um cátodo comum. Qualquer transformador de baixa potência com uma tensão de enrolamento secundário de cerca de 12 volts pode ser usado como transformador de rede. 
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