РазноеСхема электронной нагрузки: ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА

Схема электронной нагрузки: ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА

Содержание

ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА

Для чего нужно такое устройство, как электронная нагрузка, наверное все в курсе — она позволяет создать имитацию очень мощного резистора на выходе блоков питания, зарядок, усилителей, ИБП и других схем при их настройке. Данная электронная нагрузка может выдержать более 100 Ампер тока, рассеивая более 500 Вт непрерывно и выдерживая 1 кВт мощности в импульсном режиме.

Схема самодельной электронной нагрузки на 500 Вт

Схема в принципе несложная и тут используются два полевых транзистора с регулирующими ОУ. Каждый из двух каналов одинаков и включены они параллельно. Управляющие напряжения связаны между собой и нагрузка делится поровну между двумя мощными полевыми транзисторами. Здесь использованы для шунта 2 резистора на 50 А, формируя напряжение обратной связи 75 мВ. Очевидным преимуществом в выборе такого малого значения сопротивления (каждый шунт сопротивлением всего 1,5 миллиом) в том, что падение напряжения практически ничтожно. Даже при работе с нагрузкой 100 А, падение напряжения на каждом шунтирующем резисторе будет менее 0,1 В.

Недостатком использования такой схемы в том, что требуется ставить ОУ с очень низким входным смещением, так как даже небольшое изменение смещения может привести к большой погрешности в контролируемом токе. Например, при лабораторных испытаниях, всего 100 мкВ напряжения смещения приведет к изменению тока нагрузки на 0,1 А. Кроме того, трудно создать такие стабильные управляющие напряжения без использования ЦАП и прецизионных ОУ. Если вы планируете использовать микроконтроллер для управления нагрузкой, нужно будет либо использовать прецизионные ОУ для усиления напряжения с шунта, совместимые с ЦАП на выходе (например, 0-5 В) или использовать прецизионный делитель напряжения для создания управляющего сигнала.

Вся схема была собрана на куске текстолита методом упрощённого монтажа и размещена на верхней части большого алюминиевого блока. Поверхность металла отполирована для того, чтобы обеспечить хорошую теплопроводность между транзисторами и радиатором. Все соединения с большим током — не менее 5 проводов толстого многожильного провода, тогда они смогут выдерживать не менее 100 А без существенного нагрева или падения напряжения.

Выше приведено фото макетки, на которой впаяны два операционных усилителя повышенной точности LT1636. А модуль DC-DC преобразователя используется для преобразования входного напряжения на стабильных 12 В для контроллера вентилятора системы охлаждения. Вот они — 3 вентилятора на боковой стороне радиатора.

   Форум по схеме

   Форум по обсуждению материала ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА



ЧИП-АНТЕННЫ SMD

Чип-антенны на печатных платах — особенности конструкции, установка и согласование с волноводом.





Электронная нагрузка

Устройство заменяет нагрузку в виде набора постоянных или переменных резисторов и поможет при испытании и налаживании блоков питания.

Выбор силового транзистора зависит от того какой максимальный ток нагрузки вы желаете получить, соответственно подбирается измерительная головка и шунт. Допустимо использовать параллельное включение силовых транзисторов, при этом нагрузка на каждый из них уменьшиться, а общий ток увеличиться.


Испытуемый блок питания подключается к входным клеммам и резистором R2 выставляется желаемый ток.
Конструкцию можно выполнить навесным монтажом в любом подходящем корпусе, например от компьютерного блока питания, с вентилятором для обдува радиатора.

Основные параметры транзистора TIP36. Datasheet

Pc max

Ucb max

Uce max

Ueb max

Ic max

Tj max, °C

Ft max

Cc tip

Hfe

90W

80V

40V

5V

25A

150°C

3MHz

20/100

 

Общий вид

транзистора TIP36.

Цоколевка

транзистора TIP36.

Обозначение контактов:
Международное: C — коллектор, B — база, E — эмиттер.
Российское: К — коллектор, Б — база, Э — эмиттер.


Источник: http://www.cqham.ru/ 

————————————————————

Улучшенная схема электронной нагрузки с плавной регулировкой тока.
В качестве нагрузочного элемента здесь применен мощный полевой транзистор, обеспечивающий значительные преимущества по сравнению с традиционно используемыми для этой цели громоздкими реостатами. Однако в процессе испытаний нагрузочные элементы нагреваются, и температурный дрейф их параметров затрудняет проведение испытаний.

В предлагаемом устройстве ток через нагрузочный элемент стабилизирован, поэтому он практически не подвержен температурному дрейфу и не зависит от напряжения проверяемого источника, что очень удобно при снятии нагрузочных характеристик и проведении других испытаний, особенно длительных.
С помощью эквивалента нагрузки можно проверять не только стабилизированные и нестабилизированные блоки питания, но и батареи (гальванические, аккумуляторные, солнечные и т. д.).


Схема эквивалента нагрузки показана на рис. 1.

По принципу работы это — источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Эквивалент нагрузки — мощный полевой транзистор IRF3205, который выдерживает ток до 110А, напряжение до 55V и рассеиваемую мощность до 200W. Резистор R1 — датчик тока. Резистором R5 изменяют ток через резистор R2 и соответственно напряжение на нем, которое равно Uпит = R2/(R2+R3+R5), где Uпит — напряжение питания. На ОУ DA1.1 и транзисторе VT1 собран усилитель с отрицательной обратной связью с истока этого транзистора на инвертирующий вход ОУ. Действие ООС проявляется в том, что напряжение на выходе ОУ вызывает такой ток через транзистор VT1, чтобы напряжение на резисторе R1 было равно напряжению на резисторе R2. Поэтому резистором R5 регулируют напряжение на резисторе R2 и соответственно ток через нагрузку (транзистор VT1), равный Uпит = R2/[R1(R2+R3+R5)]. Пока ОУ находится в линейном режиме, указанное значение тока через транзистор VT1 не зависит ни от напряжения на его стоке, ни от дрейфа параметров транзистора при его разогреве. Цепь R4C2 подавляет самовозбуждение транзистора и обеспечивает его устойчивую работу в линейном режиме. Для питания устройства необходимо напряжение 9…12V, которое обязательно должно быть стабильным, поскольку от него зависит стабильность тока нагрузки. Ток, потребляемый устройством, не превышает 10 мА.

 
Рис.2 Конструкция и детали.

В устройстве использованы детали для поверхностного монтажа, размещенные на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита, которая вместе с транзистором установлены на теплоотводе. Транзистор прикрепляют к теплоотводу винтом. Плату допустимо приклеить к теплоотводу для большей механической прочности. При изготовлении теплоотвода в виде пластины его площадь должна быть не менее 100….150 см2 на 10 Вт рассеиваемой мощности. Для повышения эффективности при длительных испытаниях желательно применить вентилятор. Резистор R1 составлен из девяти сопротивлением по 0,1 Ом (мощностью 1 Вт), включенных параллельно и последовательно, как показано на рис. 2. Остальные постоянные резисторы — типоразмера 1206 и мощностью 0,125 Вт. Переменный резистор R5 -СПО, СП4. Конденсатор — С2 К10-17В, остальные — танталовые.

Вместо компонентов для поверхностного монтажа можно применить обычные, но тогда топологию печатной платы придется немного изменить. Номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть не меньше напряжения проверяемого источника. Конденсатор С2 следует установить непосредственно на выводах транзистора VT1.

В устройстве применен ОУ LM358AM в случае использования других ОУ следует иметь в виду, что его питание в этом устройстве однополярное, поэтому он должен быть работоспособен при нулевом напряжении на обоих входах. Заменяя полевой транзистор, будьте внимательны: для этого устройства подходит большое число транзисторов фирмы IR, но некоторые из них могут работать неустойчиво. При отсутствии полевого можно применить составной биполярный транзистор структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 1000 и соответствующим током коллектора, например, КТ827А—КТ827В. Выводы такого транзистора подключают соответственно: затвор — база, сток — коллектор, исток — эмиттер.

В этом случае сопротивление резистора R4 надо уменьшить до 510 Ом. Сильноточные цепи выполняют проводом соответствующего сечения.


Устройство не требует налаживания. Проверяемый источник питания с напряжением от 3 до 35V подключают к устройству с соблюдением полярности. Для уменьшения минимального значения напряжения контролируемого источника питания следует пропорционально уменьшить сопротивление резисторов R1 и R2. Ток, потребляемый эквивалентом нагрузки, регулируют резистором R5. Интервал регулировки тока при указанных на схеме номиналах элементов и напряжении питания 12V равен 0,5… 11А. Для уменьшения минимального значения тока можно ввести дополнительный переключатель, с помощью которого параллельно резистору R2 подключают резистор сопротивлением 100 Ом. В этом случае минимальное и максимальное значения тока уменьшатся в 10 раз.

Источник: журнал «Радио» №1 2005


 Электронный предохранитель

Электронный предохранитель, осуществляет эффективную защиту в цепях электропитания с напряжением до 45V. Номиналы деталей приведены в таблице для разных токов срабатывания предохранителя. 


I макс (A) R1 (Ом) R2 (Ом) VT1 VT2 VT3
5 100 0,12 2N1613 2N3055 BC148
0,5 1000 1 BC107 2N1613 BC148
0,1 4700 4,7 BC107 2N1613 BC148

Источник: http://gete.ru/

—————————————————-
  
Еще один вариант решения проблемы защиты блока питания от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, это включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора со встроенным каналом.
В транзисторах такого типа на вольтамперной характеристике есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор будет работает как стабилизатор или ограничитель тока.

  
Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания показана на Рис.1, а вольтамперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на Рис.2.
Работает защита следующим образом. Если сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5V, и практически на нагрузке будет все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.
  
Рис. 2

Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличением сопротивления резистора R1.
Нужно выбирать такой резистор, чтобы ток короткого замыкания был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки.
   Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со сглаживающим RC-фильтром — тогда полевой транзистор включают вместо резистора фильтра (пример показан на рис. 3).
   Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все выпрямленное напряжение, его можно использовать для световой или звуковой сигнализации. Вот, к примеру, схема включения световой сигнализации — рис.7. Когда с нагрузкой все в порядке, горит светодиод HL2 зеленого цвета. При этом падения напряжения на транзисторе недостаточно для зажигания светодиода HL1. Но стоит появиться КЗ в нагрузке, как светодиод HL2 гаснет, но зато вспыхивает HL1 красного свечения.
  
Рис. 3

Резистор R2 выбирают в зависимости от нужного ограничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям.
   Схема подключения звукового сигнализатора приведена на рис. 4. Его можно подключать либо между стоком и истоком транзистора, либо между стоком и затвором, как светодиод HL1.
   При появлении на сигнализаторе достаточного напряжения вступает в действие генератор ЗЧ, выполненный на однопереходном транзисторе VT2, и в головном телефоне BF1 раздается звук.
   Однопереходный транзистор может быть КТ117А — КТ117Г, телефон — низкоомный (можно заменить динамической головкой небольшой мощности).

  
Рис. 4

Для слаботочных нагрузок в блок питания можно ввести ограничитель тока КЗ на полевом транзисторе КП302В. При выборе транзистора для других блоков следует учитывать его допустимую мощность и напряжение сток — исток.
   Конечно, подобную автоматику можно ввести и в стабилизированный блок питания, не имеющий защиты от КЗ в нагрузке.

Источник: журнал «Радио» №7, 1989 г., стр.78
——————————————————————————————-

Схема регулируемой электронной нагрузки на операционном усилителе с ООС, вольтметром и амперметром.

Предлагаю для рассмотрения весьма достойную схему относительно простой электронной (электрической, для постоянного тока) нагрузки с плавной регулировкой своего внутреннего сопротивления и силы тока, что проходит через нее. В первую очередь эта, так сказать искусственная электронагрузка будет полезна для тех, кто занимается сборкой и ремонтом различных блоков питания. Ведь для тестирования реальных характеристик мощности, номинальной и максимальной силы тока и падения напряжения достаточно воспользоваться этой схемой. Мы подключаем проверяемый блок питания к выводам этой нагрузки и постепенно уменьшить внутреннее сопротивление, что увеличивает ток, протекающий через нагрузку, тем самым на цифровом индикаторе действительные знания тока и возникающее при этом падение напряжения.

Ну, а теперь о самой этой электрической схеме регулируемой электронной нагрузки. Итак, основными и главными элементами схемы являются силовые биполярные транзисторы большой мощности. Для схемы я использовал КТ8229, поскольку они просто у меня были под рукой, хотя вместо них можно поставить любые другие, с похожими характеристиками. Мощность этого транзистора 125 Вт. Максимальная сила тока, которую он может пропустить через свой эмиттер-коллекторный переход равна до 25 ампер. В схеме, как мы видим стоит два таких транзистора, соединенных относительно друг друга параллельно. Тем самым мы увеличиваем общую мощность электрической схемы регулируемой электронной нагрузки (устройства для проверки блоков питания на максимальный ток) в два раза. Если нам этого мало, то можно добавить еще несколько каскадов таким же способом.

Дело в том, что у подобных биполярных транзисторов (имеющие большую мощность) есть один нюанс, а именно они обладают малым коэффициентом усиления. Допустим у нашего КТ8229 он равен от 15 до 25 всего лишь. То есть, он способен при своей большой мощности усилить входной сигнал только где-то в 20 раз. По справочным данным известно, что для того чтобы получить на выходе транзистора максимальный его ток (25 ампер), нужно через база-эмиттерный переход пропустить аж 5 ампер. Микросхема операционного усилителя не способна обеспечить мощному транзистору такой большой ток. Для решения этой проблемы перед силовыми транзисторными каскадами поставлен еще один, менее мощный биполярный транзистор типа КТ817.

У КТ817 коэффициент усиления больше, чем у КТ8229, хотя он менее мощный. И тот небольшой сигнал, который мы имеем с выхода микросхемы ОУ КТ817 усиливает до единиц ампера, а КТ8229 уже до десятков ампера. Естественно, для более мощных схем (с большим количеством каскадов мощных транзисторов) нужно поставить вместо КТ817 более мощнее или даже сделать составной транзистор.

Это что касалось силовой части схемы самодельной электронной нагрузки, собираемой своими руками, теперь поговорим про управляющие цепи. Силовыми транзисторами управляет микросхема операционного усилителя, имеющая отрицательную обратную связь по току. Зачем это нужно? Дело в том, что если пойти по самому простому пути и на базу первого транзистора для управления поставить простой делитель напряжения в виде переменного резистора, то схема работать также будет. Но в этом случае она будет крайне не стабильна в регулируемой, выходном токе. Ведь при скачках и плавании напряжения, изменении температуры транзисторов сила тока также будет постоянно меняться. Для нормального проведения тестирования блока питания это не годится. Нужна стабильность.

Схема операционного усилителя с ООС снимает часть тока с эмиттера силовых транзисторов, сравнивает его со своим опорным значением и вводит нужную коррекцию на своем выходе. В результате мы имеем достаточно точную и стабильную регулировку тока, который протекает через мощные биполярные транзисторы. В схема на операционном усилителе переменными резисторами (которых два, соединенных последовательно, один для грубой регуляции тока, второй для более точной) изменяется величина внутреннего сопротивления мощных транзисторов. Подстроечным резистором, что стоит между минусом питания и третьим выводом микросхемы ОУ, можно управлять границей полного открытия силовых транзисторов.

Микросхема ОУ для своей нормальной работы нуждается в стабильном питающим напряжении. Для этого в схеме использован простой и качественный стабилизатор напряжения, собранный на LM317. Напряжение на выходе стабилизатора равно 12 вольтам. Перед стабилизатором стоит обычный трансформаторный блок питания, состоящий из трансформатора, диодного моста и фильтрующего конденсатора электролита. На выходе БП постоянное напряжение величиной 15 вольт. Схема ОУ может питаться от 9-15 вольт. Мощность блока питания, питающего схемы, небольшая, около 4 Вт (схема потребляет ток до 30 мА, плюс еще ток охлаждающего вентилятора где-то 150 мА).

В схеме стоит цифровой вольтметр и амперметр. Это обычный Китайский модуль, измеряющий и показывающий величину силы постоянного тока и напряжения. То есть, при тестировании блока питания мы сразу будем видеть на цифровом индикаторе, какой именно ток протекает через электронную нагрузку. Ну и будем видеть имеющееся падение напряжения, что позволит нам судить о мощности БП.

Поскольку через силовые транзисторы будет протекать достаточно большой ток, который будет рассеиваться в виде тепла, то естественно эти транзисторы нужно установить на охлаждающем радиаторе. Более того, блоки питания порой приходится проверять на длительный максимальный ток, что будет перегревать даже радиатор. Для таких режимов тестирования нужно в схеме предусмотреть еще и охлаждающий вентилятор, что должен быть поставлен на радиатор. Для схем регулируемой электронной нагрузки, сделанной своими руками, с токами тестирования до 10 ампер, можно для охлаждения транзисторов взять обычный радиатор с вентилятором от компьютера, тот что обычно устанавливается на процессор.

Видео по этой теме:

P.S. Эта схема самодельной регулируемой электрической нагрузки для проверки блоков питания с постоянным током полностью работоспособна. Была мной собрана и опробована. В изначальную схему были добавлены более подходящие компоненты. В итоге схема нормально стала работать. Она имеет хорошие характеристики, высокую стабильность регулируемого тока, большую точность измеряемого тока и напряжения. Так что, если вам нужна такая вот схема, то советую ее собрать.

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.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

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 DA1 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 использовано для тестирования батарей, аккумуляторов. С помощью его удобно измерять и рассчитывать емкость за счет стабилизации тока, который всегда будет поддерживаться на заданном уровне.

Источник

Простая электронная нагрузка для начинающих

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Простая электронная нагрузка для начинающих

Начну с цитаты: «Обычно при изготовлении (как впрочем и при ремонте) блоков питания или преобразователей напряжения требуется проверить их работоспособность под нагрузкой. И тут начинаются поиски. В ход идёт всё, что есть под рукой: различные лампочки накаливания, старые электронные лампы, мощные резисторы и тому подобное. Подбирать нужную нагрузку таким образом — это невероятно затратное (как по времени, так и по нервам) занятие. (Лучше и не скажешь! Сам сталкивался с такой проблемой.) Вместо этого очень удобно пользоваться электронной регулируемой нагрузкой. Нет, нет, не надо ничего покупать. Сделать такую нагрузку сможет даже школьник. Всё, что нужно, — это мощный полевик, операционный усилитель, несколько резисторов и радиатор побольше. Схема — более чем простая и, тем не менее, отлично работает.» — https://radiohlam.ru/raznoe/nagruzka.htm

Эта статья является предисловием к более сложному устройству и предназначена для тех, кто постоянно тасует мощные резисторы и лампочки, используемые как нагрузка, а знаниями (опытом, решимостью) для сборки сложных схем еще не обладает.

Начиналось все с вышеуказаной статьи и вот такой схемы с расчетами (за описанием отсылаю к первоисточнику):

На основе этой схемы собрано устройство, практически идентичное авторскому, которое верой и правдой служило пару лет при напряжения на нем до 20-25В. Видно, что низкоомный резистор Rti собран аж из четырех! подручных.

К сожалению, при тестировании очередного блока и подаче с него напряжения более 30В нагрузка сгорела — пробился полевик, скорее всего из-за превышения напряжения затвор-сток. Кроме того, ток в этой схеме очень сильно зависит от поданого напряжения. Поэтому схема была немного доработана — добавлены стабилизаторы напряжения питания ОУ, опорного напряжения и индикатор высокого опасного (для схемы) напряжения.

Описывать здесь особо нечего. На стабилитроне VD2 собран источник опорного напряжения, который вполне сносно (достаточно для таких задач) работает при напряжениях от 7 до 30В. При напряжении менее 5В не выходит на режим стабилитрон VD2 и вследствие уменьшения напряжения на нем, а также недостаточного напряжения на выходе U1 максимальный ток, устанавливаемый нагрузкой снижается.

Операционный усилитель U1, транзистор Q1 и резисторы R6, R7 образуют источник стабильного тока, значение которого регулируется изменением напряжения, подаваемого с резистора R3.

Вспомогательными элементами схемы являются:

  • диод VD1 защищающий схему от неправильной подачи питания;
  • интегральный стабилизатор U2, ограничивающий напряжение питания микросхемы, вентилятора и напряжение на затворе полевого транзистора;
  • светодиод HL1, индицирующий подачу питания;
  • светодиод HL2, индицирующий опасно высокое входное напряжение.

Конечно, при входном напряжении менее 13В на выходе интегрального стабилизатора напряжение также будет снижено, но существенного вляиния на работу схемы это не оказывает.

Плата и расположение деталей (вид со стороны деталей, одна перемычка голубого цвета):

Рисунок платы — в прилагаемом файле, зеркалить не нужно.

Устройство собрано из того, что было под рукой вперемешку от блоков питания, мониторов и даже старых советских радиодеталей. Полевой транзистор практически любой такой структуры с током более 5А и напряжением более 30В, например IRFZ34, 44 и аналогичные — что есть под рукой. Диодная сборка — от блока питания AT(X). Радиатор и вентилятор — от процессора (побольше). Для подачи напряжения имеет разъемы — стандартный Molex от винчестера (папа) и два винтовых.

Минимальный ток определяется током вентилятора. Нагрузка достаточно уверенно держит 12В/4А т.е. рассеиваемую мощность около 50Вт. в течении 10 мин. После этого по запаху чувствуется, что не хватает охлаждения. При больших напряжениях желательно не устанавливать большие токи, чтобы не превышать эту мощность и не допустить перегрева транзистора, или применить больший радиатор и вентилятор.

Таким образом, получилось простое устройство, собираемое из «хлама», не требующее отдельного источника питания, не содержащее в себе импульсных преобразователей и в 95% случаем обеспечивающее потребности радиолюбителя при проверке и регулировке блоков питания.

А об аналогчной нагрузке с модульной структурой и расширеной функциональностью я расскажу в следующий раз.

 

Файлы:
Схема и плата в формате OrCAD 9
Рисунок дорожек для ЛУТ

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Электронная нагрузка. — Блоки питания — Источники питания

Николай Сергеев

Назначение

Данное устройство предназначено и применяется для проверки источников питания постоянного тока, напряжением до 150В. Устройство позволяет нагружать блоки питания током до 20А, при максимальной рассеиваемой мощности до 600 Вт.

Общее описание схемы

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема электронной нагрузки.

Приведенная схема на рисунке 1 позволяет плавно регулировать нагрузку испытуемого блока питания. В качестве эквивалента нагрузочного сопротивления используются мощные полевые транзисторы T1-T6 включенные параллельно. Для точного задания и стабилизации тока нагрузки, в схеме применяется прецизионный операционный усилитель ОУ1 в качестве компаратора. Опорное напряжение с делителя R16, R17, R21, R22 поступает на неинвертирующий вход ОУ1, на инвертирующий вход поступает напряжение сравнения с токоизмерительного резистора R1. Усиленная ошибка с выхода ОУ1 воздействует на затворы полевых транзисторов, тем самым стабилизируя заданный ток. Переменные резисторы R17 и R22 вынесены на лицевую панель устройства с градуированной шкалой. R17 задает ток нагрузки в пределах от 0 до 20А, R22 в пределах от 0 до 570 мА.

Измерительная часть схемы выполнена на основе АЦП ICL7107 со светодиодными цифровыми индикаторами. Опорное напряжение для микросхемы составляет 1В. Для согласования выходного напряжения токоизмерительного датчика с входом АЦП применяется неинвертирующий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 10-12, собранный на прецизионном операционном усилителе ОУ2. В качестве датчика тока используется резистор R1, что и в схеме стабилизации. На панели индикации отображается либо ток нагрузки, либо напряжение проверяемого источника питания. Переключение между режимами происходит кнопкой S1.

В предлагаемой схеме реализованы три вида защиты: максимальная токовая защита, тепловая защита и защита от переполюсовки.

В максимальной токовой защите предусмотрена возможность задания тока отсечки. Схема МТЗ состоит из компаратора на ОУ3 и ключа, коммутирующего цепь нагрузки. В качестве ключа используется полевой транзистор T7 с низким сопротивлением открытого канала. Опорное напряжение (эквивалент току отсечки) подается с делителя R24-R26 на инвертирующий вход ОУ3. Переменный резистор R26 вынесен на лицевую панель устройства с градуированной шкалой. Подстроечный резистор R25 задает минимальный ток срабатывания защиты. Сигнал сравнения поступает с выхода измерительного ОУ2 на неинвертирующий вход ОУ3. В случае превышения тока нагрузки заданного значения, на выходе ОУ3 появляется напряжение близкое к напряжению питания, тем самым включается динисторное реле MOC3023, которое в свою очередь запирает транзистор T7 и подает питание на светодиод LED1, сигнализирующий о срабатывании токовой защиты. Сброс происходит после полного отключения устройства от сети и повторного включения.

Тепловая защита выполнена на компараторе ОУ4, датчике температуры RK1 и исполнительном реле РЭС55А. В качестве датчика температуры используется терморезистор с отрицательным ТКС. Порог срабатывания задается подстроечным резистором R33. Подстроечный резистор R38 задает величину гистерезиса. Датчик температуры установлен на алюминиевой пластине, являющейся основанием для крепления радиаторов (Рисунок 2). В случае превышения температуры радиаторов заданного значения, реле РЭС55А своими контактами замыкает неинвертирующий вход ОУ1 на землю, в результате транзисторы T1-T6 запираются и ток нагрузки стремится к нулю, при этом светодиод LED2 сигнализирует о срабатывании тепловой защиты. После охлаждения устройства, ток нагрузки возобновляется.

Защита от переполюсовки выполнена на сдвоенном диоде Шоттки D1.

Питание схемы осуществляется от отдельного сетевого трансформатора TP1. Операционные усилители ОУ1, ОУ2 и микросхема АЦП подключены от двухполярного источника питания собранного на стабилизаторах L7810, L7805 и инверторе ICL7660.

Для принудительного охлаждения радиаторов используется в непрерывном режиме вентилятор на 220В (в схеме не указан), который подключается через общий выключатель и предохранитель напрямую к сети 220В.

 

Настройка схемы

Настройка схемы проводится в следующем порядке.
На вход электронной нагрузки последовательно с проверяемым блоком питания подключается эталонный миллиамперметр, например мультиметр в режиме измерения тока с минимальным диапазоном (мА), параллельно подключается эталонный вольтметр. Ручки переменных резисторов R17, R22 выкручиваются в крайнее левое положение соответствующее нулевому току нагрузки. На устройство подается питание. Далее подстроечным резистором R12 задается такое напряжение смещения ОУ1, чтобы показания эталонного миллиамперметра стали равны нулю.

Следующим этапом настраивается измерительная часть устройства (индикация). Кнопка S1 переводится в положение измерения тока, при этом на табло индикации точка должна переместиться в положение сотых. Подстроечным резистором R18 необходимо добиться, чтобы на всех сегментах индикатора, кроме крайнего левого (он должен быть неактивен), отображались нули. После этого эталонный миллиамперметр переключается в режим максимального диапазона измерений (А). Далее регуляторами на лицевой панели устройства задается ток нагрузки, подстроечным резистором R15 добиваемся одинаковых показаний с эталонным амперметром. После калибровки канала измерения тока, кнопка S1 переключается в положение индикации напряжения, точка на табло должна переместиться в положение десятых. Далее подстроечным резистором R28 добиваемся одинаковых показаний с эталонным вольтметром.

Настройка МТЗ не требуется, если соблюдены все номиналы.

Настройка тепловой защиты проводится экспериментальным путем, температурный режим работы силовых транзисторов не должен выходить за регламентируемый диапазон. Так же нагрев отдельного транзистора может быть неодинаковым. Порог срабатывания настраивается подстроечным резистором R33 по мере приближения температуры самого горячего транзистора к максимальному документированному значению.

 

Элементная база

В качестве силовых транзисторов T1-T6 (IRFP450) могут применяться MOSFET N-канальные транзисторы с напряжением сток-исток не менее 150В, мощностью рассеивания не менее 150Вт и током стока не менее 5А. Полевой транзистор T7 (IRFP90N20D) работает в ключевом режиме и выбирается исходя из минимального значения сопротивления канала в открытом состоянии, при этом напряжение сток-исток должно быть не менее 150В, а продолжительный ток транзистора должен составлять не менее 20A. В качестве прецизионных операционных усилителей ОУ 1,2 (OP177G) могут применяться любые аналогичные операционные усилители с двухполярным питанием 15В и возможностью регулирования напряжения смещения. В качестве операционных усилителей ОУ 3,4 применяется достаточно распространенная микросхема LM358.

Конденсаторы C2, С3, С8, C9 электролитические, C2 выбирается на напряжение не менее 200В и емкостью от 4,7µF. Конденсаторы C1, С4-С7 керамические либо пленочные. Конденсаторы C10-C17, а так же резисторы R30, R34, R35, R39-R41 поверхностного монтажа и размещаются на отдельной плате индикатора.

Подстроечные резисторы R12, R15, R18, R25, R28, R33, R38 многооборотные фирмы BOURNS типа 3296. Переменные резисторы R17, R22 и R26 отечественные однооборотные типа СП2-2, СП4-1. В качестве токоизмерительного резистора R1 использован шунт, выпаянный из нерабочего мультиметра, сопротивлением 0,01 Ом и рассчитанный на ток 20А. Постоянные резисторы R2-R11, R13, R14, R16, R19-R21, R23, R24, R27, R29, R31, R32, R36, R37 типа МЛТ-0,25, R42 – МЛТ-0,125.

Импортная микросхема аналого-цифрового преобразователя ICL7107 может быть заменена на отечественный аналог КР572ПВ2. Вместо светодиодных индикаторов BS-A51DRD могут применяться любые одиночные или сдвоенные семисегментные индикаторы с общим анодом без динамического управления.

В схеме тепловой защиты используется отечественное слаботочное герконовое реле РЭС55А(0102) с одним перекидным контактом. Реле выбирается с учетом напряжения срабатывания 5В и сопротивления катушки 390 Ом.

Для питания схемы может быть применен малогабаритный трансформатор на 220В, мощностью 5-10Вт и напряжением вторичной обмотки 12В. В качестве выпрямительного диодного моста D2 может использоваться практический любой диодный мост с током нагрузки не менее 0,1A и напряжением не менее 24В. Микросхема стабилизатора тока L7805 устанавливается на небольшой радиатор, приблизительная мощность рассеивания микросхемы 0,7Вт.

Конструктивные особенности

Основание корпуса (рисунок 2) изготовлено из алюминиевого листа толщиной 3мм и уголка 25мм. К основанию прикручиваются 6 алюминиевых радиаторов, ранее применявшихся для охлаждения тиристоров. Для улучшения теплопроводности используется термопаста Алсил-3.

 

Рисунок 2 – Основание.

Общая площадь поверхности собранного таким образом радиатора (рисунок 3) составляет около 4000 см2. Приблизительная оценка мощности рассеивания взята из расчета 10см2 на 1Вт. С учетом применения принудительного охлаждения с использованием 120мм вентилятора производительностью 1,7 м3/час, устройство способно продолжительно рассеивать до 600Вт.

 

Рисунок 3 – Радиатор в сборе.

Силовые транзисторы T1-T6 и сдвоенный диод Шоттки D1, у которого основанием является общий катод, крепятся к радиаторам напрямую без изоляционной прокладки с использованием термопасты. Транзистор T7 токовой защиты крепится к радиатору через теплопроводящую диэлектрическую подложку (рисунок 4).

 

Рисунок 4 – Крепление транзисторов к радиатору.

Монтаж силовой части схемы выполнен термостойким проводом РКГМ, коммутация слаботочной и сигнальной части выполнена обычным проводом в ПВХ изоляции с применением термостойкой оплетки и термоусадочной трубки. Печатные платы изготовлены методом ЛУТ на фольгированном текстолите, толщиной 1,5 мм. Компоновка внутри устройства изображена на рисунках 5-8.

 

Рисунок 5 – Общая компоновка.

 

Рисунок 6 – Главная печатная плата, крепление трансформатора с обратной стороны.

 

Рисунок 7 – Вид в сборе без кожуха.

 

Рисунок 8 – Вид в сборе сверху без кожуха.

 

Основа передней панели изготовлена из электротехнического листового гетинакса толщиной 6мм фрезерованного под крепления переменных резисторов и затемненного стекла индикатора (рисунок 9).

 

Рисунок 9 – Основа передней панели.

Декоративный внешний вид (рисунок 10) выполнен с использованием алюминиевого уголка, вентиляционной решетки из нержавеющей стали, оргстекла, подложки из бумаги с надписями и градуированными шкалами, скомпилированными в программе FrontDesigner3.0. Кожух устройства изготовлен из миллиметрового листа нержавеющей стали.

 

Рисунок 10 – Внешний вид готового устройства.

 

Рисунок 11 – Схема соединений.

Схему соединений добавил Дмитрий Майтов (bocem).

Печатные платы разработаны в формате Sprint-Layout 6.0 и имеются в архиве, так же в архиве вложен файл передней панели в формате FrontDesigner_3.0.

Архив для статьи

Если у Вас возникнут какие либо вопросы по конструкции электронной нагрузки, задавайте их ЗДЕСЬ на форуме, постараюсь помочь и ответить.

Новокузнецк 2014.
 

 

Эквивалент нагрузки для проверки источников питания

В предыдущей части статьи мы познакомили вас с оригинальной схемой усилителя мощности Джона Линсли Худа работающего в классе «А» , которая впервые увидела свет в далёком 1969 году. Конструкция была представлена как альтернатива «уходящим в забвение» (сегодня понятно, что автор погорячился немного) ламповым усилителям.

Благодаря своей простоте и высокому качеству звучания усилитель быстро собрал целую армию поклонников и с некоторыми модификациями и улучшениями успешно дожил до наших дней.

После публикации схемы и конструкции усилителя JLH в 1969 году в редакцию журнала «Wireless World» стали приходить письма читателей. Автор не оставил их без ответа и продолжил работу над своим детищем.

Сегодня мы предлагаем вам перевод ещё двух статей из журнала «Wireless World».

Письма редактору.

Последние измерения усилителя JLH показали, что полоса частот шире, чем было указано в публикации. Спад усиления на частоте 100 кГц был вызван недостатками измерительного оборудования. При использовании более современных приборов выяснилось, что АЧХ по уровню -3 дБ имеет спад на частоте 1,5 МГц, а выходная мощность начинает падать на частотах выше 200 кГц.

Следует обратить внимание на то, что усилитель является неинвертирующим! Поэтому необходимо максимально далеко разнести друг от друга вход и выход усилителя для устранения паразитных связей и наводок, что может снизить устойчивость усилителя.

Если ёмкостная нагрузка подключается к усилителю короткими проводами, это может привести к нарушению стабильности на высоких частотах. Для исключения таких побочных нежелательных явлений достаточно между точкой «Х» (см. оригинальную схему) и выходным конденсатором С2 включить небольшой дроссель: 25 витков толстого медного провода намотать на резисторе номиналом 10 Ом и мощностью 1 Вт. Но это редкий случай — на практике акустические системы чаще всего подключаются к усилителю довольно длинным кабелем и его индуктивности вполне хватает, чтобы предотвратить возбуждение усилителя.

Другой способ повысить устойчивость усилителя это ограничить полосу воспроизводимых частот выше 50 кГц со спадом в 6 дБ. Испытания на макете показали что такая доработка не влияет на коэффициент искажений усилителя и не отражается на качестве звучания.

Доработка заключается в установке дополнительных конденсаторов ёмкостью 1000 пкФ между коллектором транзистора Tr3 и эмиттером TR4, RC-цепи между базой TR3 и землёй, а также цепи Цобеля на выходе усилителя. Схема со всеми дополнительными элементами представлена на рисунке.

При такой доработке дроссель на выходе усилителя не нужен.
Также была проведена серия экспериментов с усилителем по оригинальной схеме (без указанных выше доработок). На вход подавались прямоугольные импульсы (меандр). При этом на выходе усилителя, при подключении различных акустических систем, сигнал был такой же как и на чисто резистивной нагрузке на частотах вплоть до 1 МГц (предел применяемого генератора). Сигнал на выходе был идентичен входному, то есть отсутствие выбросов и «звона» говорит о высоком быстродействии и отличной устойчивости усилителя.

Один из читателей сообщил, что успешно построил и испытал усилитель JLH с выходной мощностью 15 Вт на нагрузке 15 Ом, чтобы получить полный эквивалент усилителя Williamson для сравнительных тестов. Он использовал выходные транзисторы 2N3055, напряжение питания пришлось поднять до 43В, при этом ток покоя составил 1,1А на канал. Площадь радиаторов выходных транзисторов он увеличил практически вдвое.

Постскриптум год спустя.

После публикации схемы автор много общался с читателями журнала. Стало ясно, что есть необходимость разъяснить некоторые непонятные моменты, а также поговорить о способах доработки усилителя.

Установка тока покоя и напряжения средней точки.

Как показывает читательская почта, радиолюбителям при повторении усилителя JLH неудобно подбирать номиналы резисторов при настройке и под конкретную нагрузку. Часто под рукой просто не оказывается необходимого сопротивления. Да и настоящий аудиофил в поисках своего «идеального» звучания часто меняет акустические системы, а каждый раз менять ток покоя подбором элементов будет неудобно.

Поэтому Джон доработал свой усилитель, разбив резистор R2 на две части: постоянный (для ограничения максимального тока) и подстроечный (на 2,5 кОм), которым можно оперативно установить требуемое значение тока.

Так же оказалась крайне неудобной установка половины напряжения питания на выходе усилителя путём подбора номинала резистора R5. Значение приходилось подбирать с довольно высокой точностью, но в малом диапазоне. Поэтому было принято решение для облегчения регулировки разбить резисторы смещения, что позволяет сделать регулировку более точной и удобной.

Все доработки (изменённые или добавленные элементы отмечены звёздочками) представлены на схеме:

Теперь ток покоя устанавливается подстроечным резистором, а напряжение в средней точке подбором резистора 12 кОм.

Некоторые неясности возникли и с резистором развязки в питании первого каскада. На схеме было указано, что если используется общее питание первого каскада для двух стерео-каналов, то резистор развязки и сглаживающий конденсатор могут быть в единственном экземпляре. Номинал резистора в таком варианте должен быть 22 кОм. Если вы делаете усилитель в виде моно-блоков с раздельным питанием каждого канала, то элементы развязки нужно установить в каждом канале и значение резистора должно составлять 39 кОм.

При питании от нестабилизированного источника номинал фильтрующего конденсатора развязки следует увеличить до 250 мкФ.

Как отмечает автор, при сопротивлении нагрузки 8-15 Ом усилитель можно питать от нестабилизированного источника. Однако, для достижения наилучших результатов, минимизации фона и шумов в идеале требуется стабилизированное питание. Кроме того, блок питания должен иметь низкое и постоянное выходное сопротивление. Построение мощного стабилизатора, соответсвующего указанным требованиям, это отдельная тема и в данной статье мы её рассматривать не будем.

Контроль за током покоя.

Многих читателей удивило отсутствие в схеме цепей термостабилизации тока выходного каскада. У автора даже были попытки разработать следящую систему, но… Как показали два года эксплуатации усилителя при нормальной комнатной температуре (22-25 °С) разница в токе покоя сразу после включения и спустя шесть часов после прослушивания музыки была несущественной.

Типы транзисторов.

Судя по письмам читателей, усилитель был многократно повторён с применением различных типов транзисторов против указанных на схеме. И замена транзисторов не вызвала каких-либо проблем в работе усилителя. Один из радиолюбителей даже использовал мостовое включение для удвоения выходной мощности.

Так что как и отмечалось ранее, усилитель достаточно не прихотлив к применяемым транзисторам.

Настоятельно рекомендовать можно замену транзистора TR3. В оригинале использовался 2N1613 или 2N697. Если установить вместо них транзистор 2N1711, у которого коэффициент передачи тока базы в два раза выше, то искажения усилителя уменьшаются вдвое без изменения других его характеристик.

Опять про характеристики.

Как отмечалось выше, характеристики усилителя на самом деле лучше, чем были представлены в публикации.

Во-первых, используемые в тестах измерительные приборы не отвечали современным требованиям. На более качественном оборудовании усилитель показал результаты на порядок выше.

Во-вторых, опубликованные графики (по недосмотру редакции и самого автора) были получены на макете, который позднее был доработан с целью расширения полосы частот. В частности были увеличены ёмкости некоторых конденсаторов. Но в журнал попали старые результаты измерений.

С номиналами, указанными на опубликованной схеме, амплитудно-частотная характеристика усилителя абсолютно линейна в диапазоне частот 10 Гц — 200 кГц. Интермодуляционные искажения при выходной мощности 10 Вт (комбинация частот 70 Гц и 7 кГц) оказались менее 0,1%.

Разное.

Некоторые, особенно начинающие радиолюбители, были удивлены высокой температурой радиаторов транзисторов выходного каскада. А что вы ожидали от класса «А»??? Это нормальный рабочий режим. При повторении данного усилителя надо уделить отдельное внимание некоторым конструктивным особенностям:

  • Радиаторы в идеале должны быть чёрными и иметь достаточную площадь охлаждающей поверхности. В корпусе усилителя должна быть обеспечена нормальная циркуляция воздуха и охлаждение радиаторов.
  • Для устранения самовозбуждения усилителя радиаторы транзисторов выходного каскада должны быть заземлены.
  • Для повышения надёжности конструкции электролитические конденсаторы должны быть размещены как можно дальше от нагревающихся элементов: радиаторов, трансформаторов и т.д.
  • Для обеспечения быстрого разряда выходного конденсатора и предупреждения случайных замыканий на выходе усилителя параллельно выходным клеммам следует подключить резисторы на 1 кОм.

Обратим также внимание читателей, что предложенный в оригинальной статье вариант стабилизированного блока питания НЕ работает на холостом ходу. Для его испытания требуется подключить на выход эквивалент нагрузки!

Продолжение следует…

Электронная нагрузка для блока питания своими руками

Во время тестирования очередного самодельного или отремонтированного блока питания, чтобы создать нагрузку приходится подключать различные лампочки, мощные резисторы и кусочки спирали от электроплитки. Подбирать нужную нагрузку таким образом очень затратное по времени дело. Чтобы не тратить свое драгоценное время и нервы. Проще собрать простую электронную нагрузку своими руками.

По сути это простое устройство состоящее из мощных транзисторов, позволяющих плавно нагрузить блок питания стабильным регулируемым током.

На этом рисунке изображена схема электронной нагрузки на мощных транзисторах позволяющих нагрузить любой блок питания до 40А.


Схема электронной нагрузки для блока питания

Как работает эта схема? Напряжение с тестируемого блока питания поступает на базу транзистора Т1 через делитель напряжения собранный на резисторах R1, P1 и P2 и ограничительный резистор R2 . Транзистор Т1 управляет четырьмя мощными транзисторами Т2, Т3, Т4 и Т5 выполняющими роль ключей и создающими управляемую нагрузку на блок питания. Для более точной и грубой установки тока нагрузки в схеме имеется два переменных резистора Р1 и Р2. Силу тока нагрузки и напряжение измеряет китайский электронный вольтметр амперметр. Возможна также установка стрелочных приборов на место электронного.

Данная схема рассчитана на входное напряжение до 50В и силу тока до 40А. Если вы хотите увеличить силу тока добавьте в схему необходимое количество транзисторов TIP36C и шунтирующих резисторов 0.15 Ом 5 Вт. Каждый добавленный транзистор увеличивает силу тока на 10А.

В процессе работы транзисторы Т2, Т3, Т4 и Т5 очень сильно нагреваются, по этому требуются хорошее охлаждение. Установите каждый транзистор на большой радиатор размером 100х63х33 мм без изоляционных прокладок потому, что коллекторы транзисторов на схеме все равно соединены вместе.

Радиаторы охлаждаются двумя мощными вентиляторами 120х120 мм. Которые питаются от отдельного блока питания через стабилизатор напряжения L7812CV, также отсюда питается китайский вольтметр амперметр. Транзистор Т1 и стабилизатор напряжения L7812CV установлены на отдельном небольшом радиаторе от компьютерного блока питания, чтобы не мешать силовым транзисторам работать.

С помощью этого простого и надежного устройства легко нагружать и тестировать любые трансформаторные и импульсные блоки питания, а также аккумуляторы и другие источники питания.

Надеюсь электронная нагрузка для блока питания будет полезной самоделкой для вашей домашней радио мастерской.

Радиодетали для сборки

  • Транзистор Т1 TIP41, MJE13009, КТ819
  • Транзисторы Т2, Т3, Т4, Т5 TIP36C
  • Стабилизатор напряжения L7812CV
  • Конденсатор С1 1000 мкФ 35В
  • Диоды 1N4007
  • Резисторы R1, R2 1K, R3 2.2K, R4, R5, R6, R7 0.15 Ом 5 Вт, Р1 10К, Р2 1К
  • Радиаторы 4 шт. размер 100х63х33 мм
  • Вентиляторы 2 шт. от компьютера 12В размер 120х120 мм
  • Китайский вольтметр амперметр на 50А с шунтом, можно поставить стрелочный прибор, будет намного точнее и надежнее

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать электронную нагрузку для блока питания

Простая электронная нагрузка постоянного тока — Codrey Electronics

Существует ряд решений для создания простой электронной загрузки — вам нужно только поискать в Интернете, чтобы увидеть это. Эта статья представляет собой краткое руководство по созданию простой электронной нагрузки постоянного тока (фиктивной нагрузки), которая будет полезна для ваших будущих проектов силовой электроники. Присоединяйтесь к веселью, если у вас есть базовые знания в области силовой электроники и небольшая сумма денег, которую вы можете инвестировать!

Что такое электронная нагрузка?

Электронные нагрузки очень полезны, особенно если вы хотите спроектировать собственные схемы питания.Электронная нагрузка, также известная как фиктивная нагрузка постоянного тока, представляет собой конструкцию устройства, поэтому источник питания может потреблять определенное количество тока, не рассеивая слишком много тепла. По сути, когда вы набираете уровень тока, электронная схема нагрузки потребляет только это количество тока, независимо от напряжения. Намного лучше, чем просто вставить несколько силовых резисторов в качестве «пассивной» фиктивной нагрузки!

Как это работает?

В принципе, базовая схема электронной нагрузки постоянного тока содержит операционный усилитель, который управляет силовым полевым МОП-транзистором с резистором считывания тока (иногда называемым нагрузочным резистором).Когда внешнее напряжение, которое должно быть нагружено, подключено к силовому полевому МОП-транзистору, а управляющее напряжение устанавливается многооборотным потенциометром в цепи, операционный усилитель буферизует это и устанавливает напряжение на затворе полевого МОП-транзистора. Это заставляет МОП-транзистор пропускать некоторый ток через сток к истоку. Резистор считывания тока помогает распределять мощность с полевым МОП-транзистором, а также обеспечивает обратную связь с операционным усилителем, чтобы поддерживать уровень тока для удержания постоянным.

За сборкой

Мне нужна была переменная нагрузка для тестирования небольших источников питания постоянного тока, и я пробовал много реостатов, но они мощные, неуклюжие и очень дорогие.Поэтому я решил создать небольшую переменную нагрузку постоянного тока, которая имитировала бы резистивную нагрузку и которая также работала бы как портативное устройство. После небольшой работы я пришел к поразительно простому аппаратному решению. Вот схема моей простой электронной нагрузки постоянного тока, реализованной с помощью нескольких недорогих и легко доступных компонентов.

Схема электронной нагрузки постоянного тока

v1

Одна часть операционного усилителя LM358N (IC2) используется здесь в качестве основного компонента. Многооборотный предустановленный потенциометр 10K (P1) позволяет точно и точно регулировать ток.Я разработал схему для использования полевого МОП-транзистора IRL540N (T1) с логическим уровнем, чтобы мы могли питать схему от напряжения, намного меньшего, чем 9 В. Подойдет любой силовой полевой МОП-транзистор логического уровня с соответствующим номинальным напряжением / током, но я также тестировал конструкцию с другим полевым МОП-транзистором IRLZ44. Поскольку полевой МОП-транзистор работает как резистивный элемент, он рассеивает тепло в зависимости от протекающего через него тока. Чтобы расширить диапазон мощности нагрузки, вам необходимо прикрепить к полевому МОП-транзистору подходящий радиатор. Точно так же резистор 1R (R3) рассеивает довольно мало энергии, здесь также важен правильный радиатор.Конденсатор емкостью 1 мкФ (C4) на полевом МОП-транзисторе очень важен для предотвращения нежелательных колебаний.

Теория проектирования основана на сравнении напряжений инвертирующего и неинвертирующего входов операционного усилителя, сконфигурированного как единичный усилитель. Когда вы устанавливаете напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход, регулируя предварительно установленный потенциометр, операционный усилитель подает определенное напряжение на затвор MOSFET. В зависимости от напряжения затвора полевой МОП-транзистор будет потреблять определенное количество тока до тех пор, пока напряжение на резисторе считывания тока не станет равным напряжению на неинвертирующем выводе.Короче говоря, здесь достигается режим постоянной мощности путем расчета желаемого заданного тока через измеренное напряжение нагрузки.

Совет

Входное напряжение нагрузки ограничено в основном номинальным значением напряжения сток-исток (Vds) полевого МОП-транзистора, а ток — значением резистора считывания тока. Обратите внимание: при подключении источника к нагрузке следует тщательно рассчитывать рассеиваемую мощность, чтобы полевой МОП-транзистор всегда находился в безопасной рабочей зоне (SOA), в противном случае он будет прожарен во фритюре, как только температура его кристалла превысит предел безопасности.

Что касается выбора радиатора для полевого МОП-транзистора, то лучше всего подойдет стандартный TO-220 с тепловым сопротивлением 2,5 0 C / W. Так как типичное тепловое сопротивление перехода MOSFET IRL540 к корпусу составляет 1,0 0 C / W, тепловое сопротивление между корпусом и раковиной составляет 0,5 0 C / W, а максимальный диапазон рабочих температур составляет 175 0 C, максимально допустимая рассеиваемая мощность составит 175 0 C — 25 0 C (температура окружающей среды) / 4 0 C / Вт (общее тепловое сопротивление) около 37 Вт.Точно так же попробуйте использовать силовой резистор 1R / 10W-50W в алюминиевой оболочке в качестве резистора считывания тока. По возможности выбирайте силовой резистор получше ТО-220 (естественно, с радиатором), так как он удобнее и эффективнее. Кроме того, хорошо подключить цифровой амперметр последовательно (см. A1 и A2 на схеме) к пути нагрузки, чтобы измерить ток, потребляемый от источника.

Компоненты мощности нагрузки постоянного тока

Признание

Из-за ограниченных ресурсов я оснастил свой прототип без приличных радиаторов.Я построил схему на макетной плате и предназначался только для временного использования, пока я не сделаю печатную плату, но она действительно хорошо работает. Мой прототип тестировался с блоком питания 5В / 2А. Несомненно, необходимо внести улучшения, и одно, что я сделаю, если сделаю еще одну ревизию этой конструкции, — это добавлю больше функций (возможно, с помощью микроконтроллера) для повышения надежности и безопасности. В любом случае, это забавный маленький проект, которым я хотел поделиться!

Betterment’s

Поскольку в ИС два операционных усилителя, вы также можете использовать другой, например, для создания контрольной точки для проверки тока нагрузки.Кроме того, здесь очень важен выбор операционного усилителя, потому что на самом деле востребовано что-то, что может хорошо справляться с межфазным напряжением и иметь низкое напряжение смещения для точной работы (знаменитый MCP6002 также оказывается хорошим выбором) . Точно так же существует семейство так называемых линейных полевых МОП-транзисторов, специально разработанных для работы в линейной области с расширенной FBSOA (безопасная рабочая зона с прямым смещением). Так что в учебнике они идеально подходят для использования в качестве электронного манекена.Наконец, если вы значительно модифицируете свою схему для поглощения очень больших токов, то лучше заменить резистор считывания тока очень популярным токовым шунтом 50 А / 75 мВ (1,5 мВ / А).

Шунтирующий резистор DC 50A 75 мВ

Пересмотренная проектная идея для нагрузки постоянного тока

Программируемые электронные нагрузки постоянного тока

| Конвертеры и другое

Программируемые электронные нагрузки постоянного тока

Обзор

Ниже приведен список информации по любым вопросам, которые могут возникнуть при выборе электронной нагрузки..

  • Реализация электронных нагрузок
  • Общие сведения о электронных нагрузках постоянного тока
  • Выбор программируемой электронной нагрузки постоянного тока
  • Примеры мощных электронных нагрузочных тестеров постоянного тока

Когда вы закончите, прокрутите назад и просмотрите наш инвентарь для электронной нагрузки что соответствует вашим потребностям. Мы в Circuit Specialists гарантируем, что мы работаем только с лучшими производителями, чтобы предоставить вам услуги и продукцию высочайшего качества.

Реализация электронных нагрузок

Силовые устройства должны быть проверены на предмет их различных состояний работы.Возьмем, к примеру, батарейки. Их необходимо протестировать в течение сотен или тысяч циклов, чтобы определить такие факторы, как качество, долговечность, долговечность, надежность и ожидаемый срок службы.

Электронные нагрузки используются многочисленными производителями в различных отраслях, например:

  • автомобильные аккумуляторы
  • Топливные элементы
  • Двигатели
  • сотовые телефоны / устройства
  • солнечные панели
  • нефтегазовые продукты

—и другие подобные отрасли, где необходимо проверить мощность.

Программируемые электронные нагрузки полезны для определения характеристик и предоставления данных испытаний на разряд для инженеров. Они также особенно полезны для аэрокосмической, коммерческой электроники, обороны и аналогичных систем, где требуются особые режимы работы и требуется тестирование.

Общие сведения об электронных нагрузках постоянного тока

Как упоминалось ранее, программируемые электронные нагрузки могут имитировать нагрузки переменного или постоянного тока. Нагрузки постоянного тока используются при тестировании источников питания постоянного тока, таких как зарядные устройства, преобразователи, топливные элементы, батареи, телекоммуникационные выпрямители и т.п.

Нагрузки

переменного тока, с другой стороны, используются при тестировании однофазных и трехфазных систем переменного тока. К ним относятся такие источники, как силовые инверторы, автоматические предохранители и переключатели, а также системы ИБП. Они также могут тестировать возобновляемые источники энергии, такие как солнечные батареи и ветряные мельницы.

В настоящее время на рынке доступны четыре типа электронных нагрузок постоянного тока. Это (1) настольный, (2) слот, (3) системный и (4) модульный. У каждого, как можно догадаться, есть свои особенности и преимущества.

  • Настольный — наиболее распространенный тип электронной нагрузки «начального уровня». Они недороги и имеют довольно ограниченный диапазон и точность.
  • Слот — очень похож на настольный тип, только он измеряет один набор переменных.
  • Система — немного дороже, чем настольный, электронные нагрузки системного типа состоят из одного интегрального переходного процесса. генератор. Они обладают множеством функций и идеально подходят для почти непрерывной работы.
  • Модульные — эти типы электронных нагрузок предназначены для динамических нагрузок и состоят из шасси компьютера.Они способны тестировать несколько различных источников питания, подключенных параллельно, всего за один проход.

Различные типы электронных нагрузок имеют разные частоты, входное напряжение, мощность и ток. Нагрузки можно подключать параллельно, чтобы получить до 120 кВт мощности и эффективно увеличить их мощность. Многие из них имеют различные конфигурации для работы с различными видами нагрузок, такими как сильноточные нагрузки, высокое напряжение или динамические.

Большинство доступных электронных нагрузок постоянного тока используют либо один транзистор / полевой транзистор, либо массив параллельно соединенных транзисторов / полевых транзисторов (также известных как IGBT), чтобы действовать как переменный резистор.Обычно они устанавливаются на радиатор и охлаждаются вентиляторами или водой.

Другие полезные функции программируемых нагрузок постоянного тока включают их способность имитировать другие типы нагрузки, такие как двигатель постоянного тока. Они также могут иметь очень частые импульсы, имитирующие включение и выключение двигателя постоянного тока. Наконец, можно использовать программируемые нагрузки постоянного тока для получения небольшого количества энергии, чтобы имитировать медленный разряд батареи для некоторой внешней нагрузки.

Прямо сейчас на рынке представлены десятки электронных нагрузок, которые предлагают программируемость и возможность имитировать различные режимы, например:

  • Постоянное напряжение
  • постоянный ток
  • постоянная мощность
  • постоянное сопротивление
  • Динамический
  • короткое замыкание
  • пик-фактор
  • коэффициент мощности

Каждый режим может быть запрограммирован на динамическое изменение в зависимости от потребностей, которые должны быть удовлетворены.Это обеспечивает большую гибкость тестирования. Испытательные приложения большой мощности возможны с программируемыми нагрузками постоянного тока, мощность которых превышает 100 Вт.

Выбор программируемой электронной нагрузки постоянного тока

Использование программируемой электронной нагрузки постоянного тока для тестирования оборудования дает множество преимуществ. Вообще говоря, производители, которые используют такие инструменты для тщательного тестирования своего оборудования перед производством любого вида, увеличивают свое конкурентное преимущество. Более того, правильное тестирование чаще всего дает более точное, точное и надежное оборудование.

Выбрать программируемую электронную нагрузку постоянного тока, которая лучше всего подходит для вашего желаемого применения, довольно просто. Однако огромное количество вариантов, доступных на рынке, может быть немного ошеломляющим, особенно если вы покупаете его впервые. Определенно есть некоторые вещи, которые следует учитывать при выборе наилучшей программируемой нагрузки.

Покупка программируемой нагрузки: моменты для рассмотрения

  • Какие точки самого низкого и самого высокого напряжения должны считываться программируемой электронной нагрузкой постоянного тока?
  • Какие измерения необходимы (среднеквадратичные, оцифрованные и т. Д.))?
  • Какая максимальная текущая рабочая точка может потребоваться электронной нагрузке для считывания?
  • Будет ли электронная нагрузка проверять один блок за тест или вам нужно будет проверить несколько блоков?
  • Есть ли у электронной нагрузки постоянного тока разъемы на передней панели (это может иметь решающее значение для уменьшения падения кабеля и повышения точности электронной нагрузки)?
  • Можно ли быстро перенастроить электронную нагрузку для меняющихся приложений?

После того, как вы определили, какие тесты вам необходимо провести, вы будете готовы выбрать правильную электронную нагрузку постоянного тока.Ранее мы перечислили различные режимы, которые может эмулировать программируемый электронный режим. Однако существует только четыре основных режима работы электронной нагрузки постоянного тока:

  • постоянный ток (CC)
  • постоянное напряжение (CV)
  • постоянное сопротивление (CR)
  • постоянная мощность (CP)

постоянный ток (CC) — или управляемый по току — режим, когда источник питания нагрузки в основном действует как источник тока. Ток, протекающий через выходные клеммы, остается постоянным, в то время как выходное напряжение изменяется в зависимости от текущих условий нагрузки.

Режим постоянного сопротивления (CR) позволяет пользователям устанавливать значение сопротивления. Затем нагрузка будет регулировать потребляемый ток обратно, чтобы компенсировать любое изменение испытательного напряжения.

Режим постоянного напряжения (CV) позволяет пользователю установить фиксированное напряжение. Электронная нагрузка потребляет ток, необходимый для поддержания напряжения на заданном уровне.

Режим постоянной мощности (CP) позволяет пользователям устанавливать уровень мощности, необходимый для их теста. Затем нагрузка будет пропорционально регулировать потребляемый ток, чтобы компенсировать любые изменения напряжения.Эти настройки останутся постоянными, если не произойдет событие, которое приведет к срабатыванию одного из режимов защиты.

Хорошо спроектированная электронная нагрузка с постоянным током всегда контролирует ток. Независимо от того, в каком режиме находится нагрузка, она всегда должна контролировать ток. Это позволяет пользователям устанавливать уровень тока, который будет потреблять нагрузка постоянного тока независимо от любых изменений напряжения.

Некоторые программируемые электронные нагрузки постоянного тока, такие как Array 3720A, могут иметь дополнительные рабочие режимы, следующие за четырьмя основными.Например, указанная модель имеет восемь основных тестовых режимов после CC, CR, CV и CP. Это следующие режимы:

  • CCH — постоянный ток, высокий диапазон
  • CCL — постоянный ток, низкий диапазон
  • CV — постоянное напряжение
  • CRL — постоянное сопротивление, низкий диапазон
  • CRM — постоянное сопротивление, средний диапазон
  • CRH — постоянное сопротивление, высокий диапазон
  • CPV — постоянное напряжение питания
  • CPC — постоянное напряжение питания

Каждый рабочий режим выполняет определенную функцию во время интенсивных испытаний.Электронные нагрузки постоянного тока обычно включают стандартные функции интерфейса ПК, такие как RS-232 и USB (также может быть предоставлен GPIB). Использование компьютера для управления и записи данных испытаний с помощью электронной нагрузки может помочь вам установить параметры управления нагрузкой постоянного тока, а также записать все события, происходящие в течение периода испытаний.

Примеры мощных электронных нагрузочных тестеров постоянного тока

Хотя ваши собственные конкретные потребности будут определять, какую программируемую электронную нагрузку постоянного тока вы должны получить, всегда рекомендуется выбирать высокомощные модели.Помимо вопросов, которые мы перечислили выше, вам также необходимо принять во внимание три (3) важных характеристики программируемой нагрузки: номинальное напряжение, номинальный ток и номинальная мощность.

Номинальная мощность здесь не относится к источнику питания для нагрузки. Каждая электронная нагрузка постоянного тока имеет примерно стандартный источник питания, и этот источник питания определяет максимальное напряжение и ток нагрузки. Вместо этого номинальная мощность здесь фактически относится к произведению номинального напряжения, умноженного на ток.

Эта номинальная мощность поможет вам выбрать программируемую нагрузку постоянного тока, которая может выдерживать максимальное напряжение и ток, которые вам нужны.

Возьмем, к примеру, массив 3755A. Эта мощная программируемая электронная нагрузка постоянного тока разработана для обеспечения высокой производительности и мощных функций тестирования. Его минимальное рабочее напряжение составляет менее 2 В. Его максимальный ток может быть достигнут даже при входном напряжении 0 В. Имеет мощную функцию последовательного тестирования; с минимальным временем шага 50 мс и максимальным временем шага 99999 с.

Array 3755A разработан для обеспечения высокой эффективности и высокой надежности. Он способен работать даже в самых сложных условиях тестирования и оснащен интеллектуальной системой охлаждения, предназначенной для повышения плотности мощности.

Siglent SDL1020X-E 150V-30A — еще один пример мощной электронной нагрузки постоянного тока, которая настоятельно рекомендуется. Его входной диапазон составляет 150 Вольт, 30 Ампер и 200 Вт. Помимо нескольких полезных функций, таких как режим динамического тестирования до 24 кГц и функция разряда батареи, эта модель обеспечивает стабильность и надежность в широком диапазоне встроенных приложений.Он имеет несколько режимов и специальные конфигурации, которые позволяют удовлетворить все виды требований к испытаниям.

Эта программируемая электронная нагрузка постоянного тока идеально подходит для тестирования портативных устройств, светодиодного освещения, автомобильной электроники и аэрокосмической отрасли.

И, наконец, ITECH IT8512B-PLUS 500V 15A. Эта электронная нагрузка, входящая в серию ITECH IT8500 +, столь же мощна, как и есть. Эта программируемая нагрузка, разработанная для приложений среднего и высокого уровня, предлагает множество решений в зависимости от требований к конструкции и тестированию.
Обладая такими удобными функциями, как дистанционное управление, динамический режим до 10 кГц и емкость памяти на 100 групп, эта модель может легко справиться со строгими статическими и динамическими испытаниями оборудования. Пользователи могут выполнять измерения напряжения в режиме онлайн и всестороннее тестирование источников питания, аккумуляторов постоянного тока, преобразователей постоянного тока, зарядных устройств и других подобных источников.

Вот некоторая дополнительная важная и важная информация об электронных нагрузках, которую может быть полезно прочитать:

Приложения электронной нагрузки

Основы электронных нагрузок

Базовая электроника: электронная нагрузка и тестирование батарей

В схемной системе надежность источника питания чрезвычайно важна.Следовательно, нам необходимо оценить характеристики источника питания перед использованием (то есть может ли он поддерживать стабильное питание с течением времени). Чтобы оценить источник питания во всех аспектах, будут использоваться электронные нагрузки. Но что такое электронная нагрузка?

В этом блоге я рассмотрю следующие темы:

  • Введение в электронную нагрузку
  • Типы электронных нагрузок: емкостные, индуктивные и резистивные
  • Рабочие режимы электронной нагрузки
  • Электронная нагрузка переменного тока и электронная нагрузка постоянного тока

Введение в электронную нагрузку

Электронной нагрузкой может быть любой компонент в цепи, потребляющий мощность или энергию.Электронные нагрузки часто используются для тестирования источников питания. Существует много типов электронных нагрузок, включая источники питания постоянного тока, батареи и источники питания переменного тока.

Источник питания и нагрузка

В схеме это источник питания, который подает электричество, а энергопотребляющее устройство, подключенное к источнику питания, называется нагрузкой. Для лампы источник питания используется для освещения осветительного прибора, а зажженная лампа — это нагрузка.

Если источник питания не может стабильно подавать питание на нагрузку, система не будет работать должным образом.Поэтому очень важно проверить работоспособность и надежность источника питания.

Определение испытательной нагрузки

Существует множество видов нагрузок для источников питания, это могут быть настольные лампы с почти нулевым изменением нагрузки или двигатели с большими изменениями. Для двигателей автомобиля нагрузка относительно велика при подъеме по крутому склону или переноске тяжелых предметов. Повышенная нагрузка означает, что требуется больше мощности. Однако легко определить условия, при которых нагрузка будет сильно меняться в зависимости от назначения двигателя.

Как упоминалось ранее, нагрузка источника питания часто меняется. Выдержит ли источник питания такие изменения нагрузки, станет известно только после оценки. Без нагрузки ток на выходе из блока питания отсутствует, поэтому тестирование бессмысленно.

Для проверки работоспособности источника питания особенно важна электронная нагрузка. Но почему мы используем моделируемые нагрузки вместо фактических?

Зачем использовать моделируемые нагрузки вместо фактических?

Объект, подключенный к источнику питания во время фактической работы, называется фактической нагрузкой.Смоделированная нагрузка соответствует фактической нагрузке. Для реальных нагрузок изменение условий испытаний очень сложно и неэффективно. Электронная нагрузка используется для повышения эффективности и упрощения работы. Используя моделируемую нагрузку, можно относительно просто изменять условия испытаний для удовлетворения различных требований. Следовательно, удобнее использовать электронную нагрузку.

Типы электронных нагрузок: емкостные, индуктивные и резистивные

Емкостная нагрузка

В емкостной нагрузке напряжение и ток не в фазе, и волна тока опережает волну напряжения.Конденсаторная батарея — это наиболее часто используемая емкостная нагрузка в нашей повседневной жизни. Для емкостной нагрузки нагрузка является чисто реактивной, поэтому она не потребляет среднюю мощность. Ток емкостной цепи приблизительно равен нулю после прохождения пяти постоянных времени фазы зарядки в цепи постоянного тока.

Индуктивная нагрузка

Нагрузки электродвигателей — это индуктивные нагрузки, которые используют магнитные поля для выполнения работы. Как и при емкостной нагрузке, ток и напряжение в индуктивной нагрузке не совпадают по фазе, и нагрузка не поглощает среднюю мощность.Разница в том, что в емкостных нагрузках форма волны тока опережает форму волны напряжения, а в индуктивных нагрузках ток отстает от вектора напряжения.

Активная нагрузка

Активная нагрузка означает, что нагрузка состоит из любого нагревательного элемента. который блокирует поток электрической энергии и преобразует ее в тепловую. К обычным резистивным нагрузкам относятся настольные лампы, духовки, чайники и т. Д. Резистивная нагрузка постоянно поглощает энергию. В резистивной нагрузке напряжение всегда совпадает с фазой тока.

Режимы работы электронной нагрузки

Существует четыре основных режима работы электронных нагрузок, включая постоянное сопротивление (CR), постоянный ток (CC), постоянное напряжение (CV) и постоянную мощность (CP).

Постоянное сопротивление (CR)

В режиме постоянного сопротивления (CR) нагрузка представляет собой чисто резистивную нагрузку, которая потребляет ток, пропорциональный напряжению.

Активная нагрузка может напрямую заменять резисторы в цепи. Этот метод подходит для проверки условий запуска и токоограничивающих характеристик источников напряжения и тока.

Постоянный ток (CC)

В режиме постоянного тока (CC) выходной ток (нагрузка) находится на заданном заданном значении и не зависит от входного напряжения.

Этот метод широко используется при тестировании источников питания, таких как импульсные источники питания, а также при тестировании энергопотребления.

Постоянное напряжение (CV)

В режиме постоянного напряжения (CV) электронная нагрузка потребляет ток, достаточный для поддержания постоянного входного напряжения на стороне источника.

Может использоваться для проверки зарядных устройств, например аккумуляторных батарей.

Постоянная мощность (CP)

В режиме постоянной мощности (CP) ток нагрузки зависит от установленной мощности. В это время произведение тока нагрузки и входного напряжения равно заданному значению, то есть мощность нагрузки остается неизменной.

Этот метод можно использовать для проверки мощности источника питания.

Электронная нагрузка переменного тока и электронная нагрузка постоянного тока

Электронная нагрузка

постоянного тока: ZKETECH EBD-A20H

Электронная нагрузка

постоянного тока используется для проверки выходной мощности постоянного тока и батарей.Вы можете получить электронную нагрузку постоянного тока ZKETECH EBD-A20H, которая поддерживает до 30 В / 20 А / 200 Вт от Seeed. ZKETECH EBD-A20H — это электронная нагрузка постоянного тока с несколькими режимами разряда аккумуляторов, подходящая для различных тестов емкости аккумуляторов и тестов мощности.

Простое подключение и отображение подробной информации

Вы не поверите, но желаемый результат можно просто получить с помощью простого подключения.

Не слишком ли сложно для вас записывать каждую точку данных и наносить ее на бумагу? Вам не нужно наносить их на бумагу вручную с ZKETECH EBD-A20H! Специальное программное обеспечение под названием «EB software» используется вместе с этим устройством, чтобы помочь вам! : p

Комбинация точно отображает релевантную тестовую информацию.Программное обеспечение поддерживает такие функции, как построение кривой, компьютерное управление и может выполнять контрольные калибровочные тесты, автоматическое текущее тестирование и обновления прошивки.

Электронная нагрузка переменного тока: ZKETECH EBC-A10H

Электронная нагрузка переменного тока отличается от электронной нагрузки постоянного тока и используется для проверки мощности переменного тока и генераторов. В течение определенного периода времени направление (полярность) переменного тока изменится, электронная нагрузка постоянного тока неприменима.

В Seeed мы предлагаем электронную нагрузку переменного тока, поддерживающую до 30 В / 10 А / 150 Вт, то есть ZKETECH EBC-A10H.ZKETECH EBC-A10H — это электронная нагрузка, подходящая для различных типов тестирования заряда и разряда аккумуляторов, а также тестирования характеристик мощности.

Как и ZKETECH EBD-A20H, вы можете получить следующие графики из программного обеспечения EB при подключении источника питания к ZKETECH EBC-A10H:

Сводка

С помощью электронной нагрузки можно проверить надежность и производительность различных источников питания. Электронная нагрузка постоянного тока используется для проверки выходной мощности постоянного тока и батарей, в то время как электронная нагрузка переменного тока предназначена для питания переменного тока и генераторов.Возьмите один и начните проверять свои батареи!

У вас есть какие-либо другие базовые знания в области электроники, которые вас интересуют, пожалуйста, дайте нам знать в разделе комментариев ниже!

Продолжить чтение

Оптимизация электронной нагрузки для High-C

Почему настольные электронные нагрузки не работают

Требования к электропитанию для современных процессоров, графических процессоров, FPGA и ASIC продолжают расти как по величине, так и по производительности.Требования к току питания выросли до сотен ампер, а полоса пропускания источника питания должна быть выше 100 кГц, чтобы соответствовать строгим требованиям к переходным характеристикам. В то же время напряжения питания имеют тенденцию к снижению, при этом напряжение большинства сердечников сейчас ниже 1 В, а некоторые — до 300 мВ. Эти тенденции делают все более трудным определение характеристик подходящего источника питания с использованием обычных «настольных» электронных нагрузок.

Производительность ограничена резистивными потерями и паразитной индуктивностью

Имеющиеся в продаже электронные нагрузки сочетают в себе превосходную точность со сложными интерфейсами управления и могут потреблять очень большой ток при большой мощности.Серия Chroma 63600 представляет собой хороший тому пример. В этой серии доступно несколько различных моделей, каждая из которых рассчитана на свой диапазон напряжения, мощности и тока. Модель с наименьшими требованиями к запасу прочности — это 63640-80-80, которая может потреблять около 80 А от источника питания 400 мВ, как показано на рис. 1 . Эта рабочая точка показывает, что его наименьшее достижимое сопротивление составляет около 5 мОм. Каждая из этих нагрузок может потреблять до 80 А с ограничением до 400 Вт.

Рис. 1. Характеристики напряжения и тока для серии Chroma 63600.Изображение любезно предоставлено Chroma USA.

Это впечатляющая производительность. Но для тестирования источника питания на 300 А, 0,8 В необходимо параллельно соединить как минимум четыре модуля нагрузки 63640-80-80, чтобы обеспечить эффективное сопротивление во включенном состоянии ниже 2,7 мОм и выдержать общий ток. Загрузочный мейнфрейм Chroma 63600-5 позволяет нам делать именно это, объединяя до пяти модулей нагрузки в одном шасси со скоординированными функциями управления и измерения.

Однако, несмотря на их превосходные характеристики, общая производительность ряда настольных нагрузок существенно ограничена их электрическим подключением к тестируемому источнику питания.Например, Рисунок 2 показывает, как сильноточный источник питания может быть подключен к блоку электронных нагрузок для тестирования.

Рис. 2. Параллельный массив настольных электронных нагрузок с подключением шины к оценочному комплекту.

Медные и алюминиевые проводники «шины» используются для соединения с пятью электронными модулями нагрузки, работающими параллельно для управления током и мощностью. К сожалению, форм-фактор этой испытательной установки требует, чтобы протяженность сильноточных проводов составляла 40 см или более, и такая длина пути вызывает значительные резистивные потери между тестируемым источником питания и нагрузочными модулями.Это добавленное сопротивление сокращает запас по напряжению на нагрузке, а паразитная индуктивность LP в проводниках устанавливает неизбежный верхний предел максимальной скорости нарастания переходного процесса нагрузки, которая может быть достигнута.

dI / dt MAX ≤ V DUT / L P

К сожалению, чем больше отдельных нагрузок объединяются параллельно, тем больше становится испытательная установка и, соответственно, в соединительной шине возникают более резистивные и индуктивные потери. Очевидно, что для достижения максимальной скорости нарастания и минимального общего сопротивления требуется более специализированное решение для электронной нагрузки.

Что нужно для электронной нагрузки?

Чтобы имитировать поведение полупроводникового устройства, на которое подается питание, нам нужна электронная нагрузка со всеми следующими характеристиками:

  • Максимально возможная скорость нарастания тока нагрузки (dI / dt) (в идеале скорость нарастания тока также регулируется)
  • Точно регулируемый ток нагрузки
  • Высокая мощность рассеивания, как пиковая, так и непрерывная
  • Способность контролировать ток нагрузки с высокой точностью и широкой полосой пропускания

Для тестирования низковольтных источников питания при очень высоких уровнях тока электронная нагрузка должна иметь сверхнизкое минимальное сопротивление в открытом состоянии.Наконец, электронная нагрузка должна быть спроектирована так, чтобы подключаться к тестируемому источнику питания с минимальным сопротивлением и индуктивностью, иначе общая производительность будет ограничена самим межсоединением.

Варианты электронной нагрузки для тестирования источников питания

Простая резистивная нагрузка

Силовой резистор обеспечивает одну из простейших нагрузок. При правильном размере и охлаждении он может удовлетворять требованиям к высокой рассеиваемой мощности, а ток можно контролировать напрямую (путем измерения напряжения на известном сопротивлении.Последовательное добавление переключателя позволяет создать переходный процесс нагрузки, но нагрузка будет либо полностью включена, либо полностью отключена, а ток будет зависеть от тестируемого напряжения. Текущая скорость нарастания напряжения не контролируется и не регулируется. Ясно, что это не гибкое решение, которое можно адаптировать к широкому спектру требований тестирования.

Активный приемник тока на базе операционного усилителя

Чтобы обеспечить переменную нагрузку и управляемую скорость нарастания тока (скорость, с которой ток нагрузки растет и падает), необходимо построить активную схему стока тока на основе операционного усилителя.Топология этой схемы показана на рис. 3 . Операционный усилитель управляет затвором силового полевого МОП-транзистора, чтобы установить контролируемое напряжение на измерительном резисторе. Это приводит к контролируемому току нагрузки, который течет от стока к истоку полевого МОП-транзистора и через резистор считывания к земле. Мощный МОП-транзистор добавляет усиление по току, но не увеличивает усиление по напряжению, поскольку он работает как усилитель с общим стоком, также известный как истоковый повторитель.

Рисунок 3.Базовая схема активного стока.

Эта схема может быть реализована с n-канальным МОП-транзистором с резистором считывания на нижней стороне или с p-канальным МОП-транзистором с измерительным резистором на высокой стороне. В последнем случае схема более точно описывается как источник тока. В любом случае чувствительный резистор добавляет немного отрицательной обратной связи, потому что он подключен к истоку полевого МОП-транзистора, вычитая напряжение затвор-исток при увеличении тока и, наоборот, добавляя управление затвором при уменьшении тока, что способствует стабильности.

На рис. 4 показана практическая реализация схемы активного стока тока с n-канальным полевым МОП-транзистором. Эта схема объединяет простой сток, показанный на Рисунке 3, с дифференциальным усилителем. Эта топология повышает точность за счет учета динамических и статических различий в потенциале земли между входным сигналом (SGND) и стороной низкого напряжения измерительного резистора (GND).

Рис. 4. Подробная схема стока тока.

Ток нагрузки, развиваемый этой схемой, пропорционален напряжению управляющего сигнала (обозначен кривой нагрузки на рисунке 4), а коэффициент усиления задается соотношением входного сопротивления и сопротивлений, задающих коэффициент усиления.Например, используя принцип суперпозиции для анализа схемы на рисунке 4, мы видим, что ток следует за входным сигналом, масштабируемым коэффициентом усиления 1/2 и сопротивлением считывания.

Ток нагрузки = (V S -GND) / R SENSE

V S = (Форма кривой нагрузки) x (R / 3R) x (1 + R / 2R) — SGND x (R / 2R) + GND x (2R / 3R) x (1 + R / 2R)

В S = (Форма кривой нагрузки — SGND) x (R / 2R) + GND

В S — GND = (Форма кривой нагрузки — SGND) x (R / 2R)

Ток нагрузки = (Форма кривой нагрузки — SGND) x (1/2) / R SENSE

Таким образом, резистор считывания относится к заземлению питания, а входной сигнал относится к заземлению сигнала.Конфигурация разностного усилителя сводит к минимуму вредное влияние сдвига «мощность-земля» и «сигнал-земля» на точность поглотителя тока.

Активная схема стока тока имеет много преимуществ по сравнению с простым переключаемым сопротивлением. В отличие от простого сопротивления, активный сток тока может генерировать переменный ток нагрузки от нуля ампер до максимального тока. Кроме того, поскольку ток нагрузки управляется операционным усилителем по замкнутому контуру, ток точно отслеживает управляющий сигнал, поэтому активный приемник тока может достигать регулируемых скоростей нарастания тока.Наконец, поскольку в цепи есть резистивный элемент с фиксированным значением, точное измерение тока нагрузки в широкой полосе пропускания относительно просто. На рис. 5 показан один из способов добавления второго усилителя для передачи данных о токе нагрузки; в этом случае он сконфигурирован как усилитель крутизны, что позволяет легко суммировать сигналы измерения тока от нескольких цепей стока тока.

Рис. 5. Кросс-проводящий усилитель для измерения тока.

Заключение

Следующим этапом успешной разработки схемы активной электронной нагрузки является выбор компонентов и компоновка схемы.Пожалуйста, посмотрите вторую часть этого учебника из трех частей, чтобы получить больше информации. Читать часть 2.

Самодельное руководство по электронной нагрузке Arduino

В этом уроке я покажу вам, как я создал самодельную электронную нагрузку с Arduino, ЖК-дисплеем, поворотным энкодером для меню и силовым MSOFET для управления нагрузкой. У него также хорошая система охлаждения, поэтому он может выдерживать высокие нагрузки. Посмотрите, как сделать схему, корпус, все подключить, посмотрите код, который я использовал, и какие модули и сделайте тот же проект.Надеюсь, тебе понравится. Если это руководство вам поможет, подумайте о поддержке моей работы.

Часть 1 — Что нам нужно?

Это вся электроника, которая нам понадобится для этого проекта. У вас также есть список некоторых других необходимых нам деталей, таких как фанера, кулер, крышки вентиляторов, напечатанные на 3DF, и винты. Электроника проста в использовании. Все модули используют связь i2c. В качестве теплоотвода я использовал кулер для ПК, он отлично работает. Вам понадобится тонкий провод для соединений 5 В, но толстый провод для полевого МОП-транзистора и линий питания.


Часть 2 — Схема

• Поговорим о схеме. Это важно, и вам может потребоваться адаптировать его к вашим потребностям. Прежде всего, 12 В от адаптера постоянного тока подключается к переключателю, а затем к контакту Arduin o Vin и вентилятору, поэтому, когда мы переключаем переключатель, все включается. У NANO есть регулятор 5V, и это будет наш Vcc. Подключите все модули к Vcc и GND и подключите выводы SDA и SCL от Arduino ко всем модулям i2c (ADC, DAC и LCD).
• Подключите энкодер к Vcc, GND и 3 контакта к цифровым контактам D8, D9 и D10 Arduino. Подключите кнопки к контактам D11 и D12. Также подключите зуммер к D3 для сигнала ШИМ для тонов.
• О делителе напряжения. Пожалуйста, прочтите код и следующие части руководств. Я использовал 10K и 100K, но это не совсем те значения, поэтому нам нужно адаптировать множитель в коде. Прочтите код.
• Для считывания тока я использую шунт на 1 Ом. Считываем напряжение на этой нагрузке в дифференциальном режиме с помощью АЦП.Опять же, этот резистор не равен 1 Ом, поэтому множитель будет адаптирован в коде. Прочтите эту часть позже. Подключите выход ЦАП к затвору полевого МОП-транзистора. Load +, Load-, S + и S- — это банановые разъемы, которые мы разместили на передней панели. Вот и все.
Если вы хотите, чтобы контроллер работал более 2,1 А, вам потребуется большее напряжение на затворе MOSFET, чем 5 В, которое может дать ЦАП. Для этого используйте вторую схему с OPAMP между ЦАП и затвором MOSFET.

Часть 3.1 — Подготовьте полевой МОП-транзистор

Хорошо, достаньте полевой МОП-транзистор и припаяйте толстые провода к стоку, затвору и истоку. Добавьте термоусадочные трубки для изоляции. Затем измерьте положение и проделайте отверстие в теплоотводе. Добавьте немного термопасты и прикрутите полевой МОП-транзистор. Теперь у вас должен быть весь силовой блок с 3 проводами.

Часть 3.2 — Монтаж печатной платы

На прототипной печатной плате припаяйте все компоненты. Я использую тонкие провода для соединений с низким энергопотреблением, таких как 5 В для модулей, соединений i2c и кнопок.Для пути от входа через нагрузку к полевому МОП-транзистору используйте соединения с толстыми проводами. Кроме того, сделайте очень короткое соединение ADC0 и ADC1 ADS1115 с выводами резистора 1 Ом. Чем длиннее эти соединения, тем больше будет падение напряжения на нагрузке, и нам нужно точно считывать падение напряжения на НАГРУЗКЕ. Для кнопок, ЖК-дисплея и энкодера мы добавляем длинные тонкие провода для будущего подключения к печатной плате с помощью некоторых штырьков типа папа-мама. Для подключения питания добавьте несколько винтовых клемм, если они есть.

Часть 3.3 — Монтаж печатной платы

Ниже вы можете увидеть соединения на нижней стороне печатной платы. Как вы можете видеть, я использовал толстый провод для пути pwoer, чтобы он мог выдерживать большой ток. По той же причине я залил припоем некоторые соединения. Я разместил женские контакты, чтобы позже можно было подключить ЖК-дисплей, энкодер и эти 2 кнопки. Теперь мы можем даже провести тест, а затем изложить аргументы.

Часть 4.1 — Дело

Я использовал фанеру и сделал простой футляр.Я начинаю с 4-х стен: верхняя, боковые и задняя. Примерил на задней панели место для вентилятора охлаждающей жидкости. Затем я вырезал отверстие в задней панели для вентилятора и еще одно с правой стороны для потока воздуха. Затем я покрываю корпус винила с текстурой из углеродного волокна, чтобы он выглядел лучше. Затем я распечатал на 3D-принтере крышки вентилятора. Загрузите их отсюда. С помощью суперклея приклеиваю крышки на место.

Часть 4.2 — Еще дело

Затем я приклеиваю 4 деревянных бруска на нижнюю часть и добавляю гайку M3.Они будут использоваться для закрытия корпуса, когда он будет закончен с помощью винтов M3. Затем я делаю переднюю панель и обматываю ее винилом из углеродного волокна. Распечатываю подставку для ЖК-дисплея и помещаю внутрь. Затем я решаю, где разместить каждый компонент. Проделываю дырочки и складываю все кнопки, ЖК, энкодер и разъемы. Затем я приклеиваю переднюю панель к корпусу и подключаю к печатной плате. Закрепите плату внутри клеем.

Часть 4.3 — Отделка корпуса

Вентилятор приклеен к задней панели.Я проделываю отверстие сбоку и удостоверяюсь, что USB-разъем Arduino находится перед этим отверстием, чтобы я мог запрограммировать чип с помощью USB-кабеля. Главный разъем на 12 В постоянного тока имеет отверстие на задней панели, поэтому мы можем подключить сюда питание. Вот и все. Закройте корпус винтами, и мы можем загрузить код.

Часть 5.1 — Код контроллера

Идите ниже и загрузите код. Вам понадобятся библиотеки для ЖК-дисплея, модулей ADS1115 и MCP4725, и вы также можете загрузить эти библиотеки по следующей ссылке.Вам также понадобится библиотека BusIO, поэтому установите ее с помощью диспетчера библиотек Arduino IDE. Прочтите код для получения более подробной информации, особенно о множителях. Скомпилируйте и загрузите, а затем протестируйте контроллер.


Часть 5.2 — Объяснение множителя

Эта деталь важна . Видите ли, когда вы подаете иск на ADS1115, для перехода от битовых значений (от 0 до 65000) мы используем множитель. По умолчанию это «0,185 мВ» или «0,000185 В». В коде для измерения тока мы производим дифференциальное измерение напряжения на нагрузке «1 Ом».Поскольку нагрузка составляет 1 Ом, это даст нам НАПРЯМУЮ текущее значение, поскольку «I = V / R» и R равно 1. НО !!! Резистор не совсем 1 Ом, поэтому в моем случае я адаптировал множитель на 0,0001827 . Возможно, вам придется настроить эту переменную на другие значения, пока вы не получите хорошие показания, поэтому, одновременно измеряя значение с помощью внешнего мультиметра, настраивайте эту переменную до получения хороших результатов.

То же самое и здесь. Но в этом случае напряжение считывается с делителя напряжения.Видите ли, ADS1115 может измерять только до 5 В. Если вход выше, он будет поврежден. Итак, для этого между ADS1115 и основным входом я использовал делитель 10K и 100K, который будет равен делителю 0,0909090. Итак, теперь множитель 0,000185 / 0,0909090 = 0,002035. Теперь эти значения резисторов не идеальны, поэтому у нас нет ровно 10 кОм и 100 кОм, поэтому мой множитель для чтения напряжения составляет 0,0020645 . Просто сделайте то же самое, измерьте напряжение на ЖК-экране, а также с помощью внешнего мультиметра и регулируйте это значение, пока не получите хорошие результаты.Я измерил резисторы, но этого недостаточно. Нам нужны точные значения.


  const множитель с плавающей запятой = 0,0001827; // Множитель, используемый для "текущего" чтения между ADC0 и ADC1 ADS1115
////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////
const float multiplier_A2 = 0,0020645; // Умножитель напряжения, считываемый с делителя 10K / 100K
  

Часть 6 — Тестовое видео

Надеюсь, вам понравился этот урок.Если вы рассматриваете возможность поддержать мою работу, купите мои печатные платы в моем магазине, или, возможно, подумайте о поддержке меня на PATREON или, если хотите, сделайте пожертвование PayPal. Большое Вам спасибо.

Часть 7. Дополнительная информация

• Что нужно иметь в виду. В этой версии я не использую сенсорные датчики . Код был слишком медленным, если я считал входное напряжение и измерял напряжение одновременно, но я постараюсь добавить эту функцию в будущую версию.

• Также регулирование тока осуществляется путем изменения напряжения на затворе полевого МОП-транзистора.Этот элемент управления должен быть PID для очень хороших результатов, но чтение АЦП и запись DAC замедляют код настолько сильно, что , что хороший PID не работает. Итак, вместо ПИД-регулятора я сделал «ручное управление» и решил, что пропорциональное значение зависит от диапазона ошибок. Ниже вы можете увидеть пример. Если ошибка очень большая, превышает 80% уставки, то выходной сигнал ЦАП изменится с шагом io 300 от общего числа 4069. Если ошибка составляет 60% от уставки, с шагом 170 и так далее. Если ошибка небольшая, шаги равны 1 от значения 4069, так что у нас есть хороший контроль.Это работает, но не идеально.


 
   если (ошибка> (mW_setpoint * 0.8))
    {
      if (mW_setpoint> power_read) {
        dac_value = dac_value + 300;
      }

      if (mW_setpoint  (mW_setpoint * 0.6))
    {
      if (mW_setpoint> power_read) {
        dac_value = dac_value + 170;
      }

      if (mW_setpoint  (mW_setpoint * 0.4))
    {
      if (mW_setpoint> power_read) {
        dac_value = dac_value + 120;
      }

      if (mW_setpoint  

Часть 8 - Обучающее видео

Надеюсь, вам понравился этот урок. Если вы рассматриваете возможность поддержать мою работу, купите мои печатные платы в моем магазине, или, возможно, подумайте о поддержке меня на PATREON или, если хотите, сделайте пожертвование PayPal. Большое Вам спасибо.



Электронный контроллер нагрузки (ELC) Схема

В сообщении объясняется простой электронный контроллер нагрузки или схема регулятора, которая автоматически регулирует и контролирует скорость вращения системы гидроэлектрического генератора путем добавления или вычитания набора фиктивных нагрузок.Процедура обеспечивает стабилизированное выходное напряжение и частоту для пользователя. Идея была запрошена г-ном Апонсо

Технические характеристики:

Спасибо за ответ, и меня не было в стране на две недели. Спасибо за информацию, и схема таймера теперь работает очень хорошо.
Случай II, мне нужен электронный контроллер нагрузки (ELC) Моя гидроэлектростанция - 5 кВт однофазная, 220 В и 50 Гц, и мне нужно контролировать избыточную мощность с помощью ELC. Пожалуйста, дайте надежную схему для моих требований
Aponso

Дизайн

Если вы один из тех счастливчиков, у которых есть свободный ручей, речной ручей или даже активный небольшой водопад рядом с вашим задним двором, вы можете очень хорошо подумайте о том, чтобы преобразовать его в бесплатное электричество, просто установив мини-гидрогенератор на пути потока воды и получив доступ к бесплатному электричеству на всю жизнь.

Однако основной проблемой таких систем является скорость генератора, которая напрямую влияет на его характеристики напряжения и частоты.

Здесь частота вращения генератора зависит от двух факторов: мощности водяного потока и нагрузки, связанной с генератором. Если что-либо из этого изменится, скорость генератора тоже изменится, что приведет к эквивалентному уменьшению или увеличению его выходного напряжения и частоты.

Как мы все знаем, для многих устройств, таких как холодильники, кондиционеры, двигатели, сверлильные станки и т. Д., Напряжение и частота могут иметь решающее значение и могут быть напрямую связаны с их эффективностью, поэтому к любому изменению этих параметров нельзя относиться легкомысленно.

Чтобы справиться с вышеупомянутой ситуацией, чтобы и напряжение, и частота поддерживались в допустимых пределах, во всех гидроэнергетических системах обычно используется ELC или электронный контроллер нагрузки.

Поскольку управление потоком воды не может быть осуществимым вариантом, управление нагрузкой расчетным способом становится единственным выходом из обсуждаемой выше проблемы.

На самом деле это довольно просто, все дело в использовании схемы, которая контролирует напряжение генератора и включает или выключает несколько фиктивных нагрузок, которые, в свою очередь, контролируют и компенсируют увеличение или уменьшение скорости генератора.

Две простые схемы электронного регулятора нагрузки (ELC) обсуждаются ниже (разработанные мной), которые можно легко построить дома и использовать для предлагаемого регулирования любой мини-гидроэлектростанции. Давайте изучим их работу со следующими точками:

Схема ELC с использованием микросхемы LM3915

Первая схема, в которой используется пара каскадных микросхем LM3914 или LM3915, в основном сконфигурирована как схема драйвера детектора напряжения с 20 шагами.

Изменяющийся входной сигнал постоянного тока от 0 до 2,5 В на его контакте № 5 дает эквивалентный последовательный отклик на 20 выходах двух ИС, начиная с светодиода № 1 и заканчивая светодиодом № 20, то есть с 0.125V, горит первый светодиод. при достижении входного напряжения 2,5 В загорается 20-й светодиод (горят все светодиоды).

Все, что находится между ними, приводит к переключению соответствующих промежуточных выходов светодиодов.

Предположим, что генератор имеет характеристики 220 В / 50 Гц, это означает, что снижение его скорости приведет к снижению заданного напряжения, а также частоты, и наоборот.

В предлагаемой первой схеме ELC мы уменьшаем 220 В до необходимого низкого напряжения постоянного тока через резистивный делитель сети и подаем на вывод № 5 ИС так, чтобы первые 10 светодиодов (светодиод № 1 и остальные синие точки) просто освещать.

Теперь эти выводы светодиодов (от светодиода №2 до светодиода №20) также связаны с отдельными фиктивными нагрузками через отдельные драйверы МОП-транзисторов в дополнение к внутренней нагрузке.

Бытовые полезные нагрузки подключаются через реле на выходе светодиода №1.

В указанном выше состоянии он гарантирует, что при напряжении 220 В, когда все бытовые нагрузки используются, также загораются 9 дополнительных фиктивных нагрузок, которые обеспечивают компенсацию для выработки необходимого напряжения 220 В при 50 Гц.

Теперь предположим, что скорость генератора имеет тенденцию подниматься выше отметки 220 В, это повлияет на контакт № 5 ИС, который соответственно включит светодиоды, отмеченные красными точками (от светодиода № 11 и выше).

Когда эти светодиоды включаются, соответствующие фиктивные нагрузки добавляются к драке, таким образом снижая скорость генератора, так что он возвращается к своим нормальным характеристикам, когда это происходит, фиктивные нагрузки снова выключаются в обратной последовательности, это продолжает саморегулироваться, так что скорость двигателя никогда не превышает нормальных значений.

Далее, предположим, что скорость двигателя имеет тенденцию к снижению из-за более низкой мощности потока воды, светодиоды, отмеченные синим цветом, начинают последовательно отключаться (начиная с светодиода №10 и ниже), это снижает фиктивные нагрузки и, в свою очередь, освобождает двигатель от чрезмерной нагрузки. тем самым восстанавливая свою скорость к исходной точке, в процессе нагрузки имеют тенденцию последовательно включаться / выключаться, чтобы поддерживать точную рекомендованную скорость двигателя генератора.

Эквивалентные нагрузки могут быть выбраны в соответствии с предпочтениями пользователя и условными спецификациями. Увеличение мощности каждого светодиода на 200 Вт, вероятно, будет наиболее подходящим вариантом.

Эквивалентные нагрузки должны быть резистивными по своей природе, например лампы накаливания мощностью 200 Вт или катушки нагревателя. Схема

Схема

ELC с использованием ШИМ

Второй вариант весьма интересен и даже проще. Как видно на данной диаграмме, пара из 555 микросхем используется в качестве генератора ШИМ, который изменяет соотношение метка / пространство в ответ на соответственно изменяющийся уровень напряжения, подаваемого на вывод № 5 микросхемы IC2.

Хорошо рассчитанная фиктивная нагрузка с высокой мощностью подключена с помощью единственного каскада контроллера mosfet к выводу №3 микросхемы №2.

Как обсуждалось в предыдущем разделе, здесь также более низкое постоянное напряжение выборки, соответствующее 220 В, прикладывается к выводу № 5 IC2, так что подсветка фиктивных нагрузок регулируется с бытовыми нагрузками для удержания выходного сигнала генератора в диапазоне 220 В.

Теперь предположим, что частота вращения генератора смещается в сторону более высокого уровня, что приведет к эквивалентному повышению потенциала на выводе № 5 микросхемы IC2, что, в свою очередь, приведет к увеличению отношения метки к МОП-транзистору, что позволит ему проводить больше тока в Загрузка.

С увеличением тока нагрузки двигателю будет труднее вращаться, поэтому он вернется к своей исходной скорости.

Совершенно противоположное происходит, когда скорость имеет тенденцию к снижению к более низким уровням, когда фиктивная нагрузка ослабляется, чтобы поднять скорость двигателя до его нормальных характеристик.

Постоянное «перетягивание каната» продолжается, так что скорость двигателя никогда не отклоняется слишком сильно от его требуемых характеристик.

Вышеупомянутые схемы ELC могут использоваться со всеми типами микрогидро-систем, систем водяных мельниц, а также систем ветряных мельниц.

Теперь давайте посмотрим, как мы можем использовать аналогичную схему ELC для регулирования скорости и частоты ветряного генератора. Идея была предложена г-ном Нилешем Патилом.

Технические характеристики

Я большой поклонник ваших электронных схем и хобби для их создания. В основном я из сельской местности, где проблема отключения электроэнергии на 15 часов, с которой мы сталкиваемся каждый год

Даже если я пойду и куплю инвертор, который также не заряжается из-за сбоя питания.

Я создал ветряную мельницу (по очень низкой цене), которая поддерживает зарядку аккумулятора 12 В.

Для того же я хочу купить контроллер наддува турбины ветряной мельницы, который слишком дорог.

Таким образом, мы планируем создать наш собственный, если у вас будет подходящий дизайн

Мощность генератора: 0 - 230 В переменного тока

вход 0 - 230 В переменного тока (зависит от скорости ветра)

выход : 12 В постоянного тока (достаточный повышающий ток).

Перегрузка / разрядка / работа с фиктивной нагрузкой

Не могли бы вы предложить или помочь мне разработать его и требуемый компонент и печатную плату от вас

Мне может потребоваться много одинаковых схем, когда вы добьетесь успеха.

Конструкция

Запрошенная выше конструкция может быть реализована просто с помощью понижающего трансформатора и регулятора LM338, как уже обсуждалось во многих моих сообщениях ранее.

Схема, описанная ниже, не имеет отношения к вышеупомянутому запросу, а скорее решает очень сложную проблему в ситуациях, когда ветряная мельница используется для работы нагрузок переменного тока, назначенных с частотными характеристиками сети 50 Гц или 60 Гц.

Как работает ELC

Электронный контроллер нагрузки - это устройство, которое освобождает или снижает скорость связанного с ним электродвигателя электрогенератора, регулируя переключение группы фиктивных или самосвальных нагрузок, подключенных параллельно фактическим используемым нагрузкам.

Вышеуказанные операции становятся необходимыми, потому что соответствующий генератор может приводиться в действие нерегулярным, переменным источником, например, текущей водой из ручья, реки, водопада или ветром.

Поскольку указанные выше силы могут значительно варьироваться в зависимости от связанных параметров, определяющих их величину, генератор также можно заставить соответственно увеличивать или уменьшать свою скорость.

Увеличение скорости будет означать увеличение напряжения и частоты, которые, в свою очередь, могут подвергнуться воздействию подключенных нагрузок, вызывая нежелательные эффекты и повреждение нагрузок.

Добавление разгрузочных нагрузок

Добавляя или вычитая внешние нагрузки (разгрузочные нагрузки) на генераторе, его скорость может эффективно противодействовать энергии принудительного источника, так что скорость генератора поддерживается приблизительно на заданных уровнях частоты и напряжения.

Я уже обсуждал простую и эффективную схему электронного контроллера нагрузки в одном из моих предыдущих постов, настоящая идея вдохновлена ​​этим и очень похожа на эту конструкцию.

На рисунке ниже показано, как можно настроить предлагаемый ELC.

Сердцем схемы является микросхема IC LM3915, которая, по сути, представляет собой драйвер светодиода с точкой / полосой, используемый для отображения изменений подаваемого аналогового входного напряжения посредством последовательного включения светодиодов.

Вышеупомянутая функция IC использовалась здесь для реализации функций ELC.

Генератор 220 В сначала понижается до 12 В постоянного тока через понижающий трансформатор и используется для питания электронной схемы, состоящей из микросхемы LM3915 и связанной с ней сети.

Это выпрямленное напряжение также подается на контакт № 5 ИС, который является входом считывания ИС.

Генерация пропорциональных чувствительных напряжений

Если мы предположим, что 12 В от трансформатора пропорционально 240 В от генератора, это означает, что если напряжение генератора возрастет до 250 В, это приведет к увеличению 12 В от трансформатора пропорционально:

12 / x = 240/250

x = 12,5 В

Аналогично, если напряжение генератора упадет до 220 В, напряжение трансформатора пропорционально упадет до:

12 / x = 240/220
x = 11 В

и так далее.

Приведенные выше расчеты ясно показывают, что частота вращения, частота и напряжение генератора чрезвычайно линейны и пропорциональны друг другу.

В предлагаемой ниже схеме электронного контроллера нагрузки выпрямленное напряжение, подаваемое на вывод № 5 ИС, регулируется таким образом, что при включенных всех используемых нагрузках только три фиктивные нагрузки: лампа № 1, лампа № 2 и лампа №. 3 могут оставаться включенными.

Это становится разумно управляемой установкой для контроллера нагрузки, конечно, диапазон изменения регулировки может быть установлен и отрегулирован до различных величин в зависимости от предпочтений и спецификаций пользователя.

Это может быть выполнено путем случайной настройки заданной предустановки на выводе № 5 ИС или с помощью различных наборов нагрузок на 10 выходах ИС.

Настройка ELC

Теперь с вышеупомянутой настройкой предположим, что генератор работает при 240 В / 50 Гц с включенными первыми тремя лампами в последовательности IC, а также с включенными всеми внешними используемыми нагрузками (устройствами). НА.

В этой ситуации, если несколько устройств отключены, это освободит генератор от некоторой нагрузки, что приведет к увеличению его скорости, однако увеличение скорости также приведет к пропорциональному увеличению напряжения на выводе № 5 ИС. .

Это побудит ИС включить ее последующие выводы в том порядке, в котором включение может быть лампой №4,5,6 и так далее, пока скорость генератора не снизится, чтобы поддерживать желаемую назначенную скорость и частоту. .

И наоборот, предположим, что если скорость генератора имеет тенденцию к снижению из-за ухудшения состояния источника энергии, IC будет выключать лампу №1,2,3 один за другим или несколько из них, чтобы предотвратить падение напряжения ниже набор, правильные характеристики.

Все фиктивные нагрузки подключаются последовательно через каскады буферных транзисторов PNP и последующие каскады силовых транзисторов NPN.

Все PNP-транзисторы - 2N2907, а NPN - TIP152, которые можно заменить на N-mosfet, например IRF840.

Поскольку вышеупомянутые устройства работают только с постоянным током, выходной сигнал генератора соответствующим образом преобразуется в постоянный ток через диодный мост на 10 ампер для требуемого переключения.

Лампы могут иметь номинальную мощность 200 Вт, 500 Вт или в зависимости от предпочтений пользователя и характеристик генератора.

Принципиальная схема

До сих пор мы изучили эффективную схему электронного контроллера нагрузки с использованием концепции последовательного переключения нескольких фиктивных нагрузок, здесь мы обсуждаем гораздо более простую конструкцию того же самого с использованием концепции симисторного диммера и с одной нагрузкой.

Что такое диммерный переключатель

Диммерный переключатель - это то, с чем мы все знакомы и можем видеть его установленным в наших домах, офисах, магазинах, торговых центрах и т. Д.

Диммерный переключатель - это электронное устройство, работающее от сети, которое можно использовать для управления присоединенной нагрузкой, такой как освещение и вентиляторы, просто изменяя соответствующее переменное сопротивление, называемое горшком.

Управление в основном осуществляется симистором, который принудительно переключается с наведенной частотой задержки, так что он остается включенным только в течение части полупериодов переменного тока.

Эта задержка переключения пропорциональна настроенному сопротивлению потенциометра и изменяется при изменении сопротивления потенциометра.

Таким образом, если сопротивление потенциометра становится низким, симистору позволяют проводить более длительный интервал времени по фазовым циклам, что позволяет большему току проходить через нагрузку, а это, в свою очередь, позволяет нагрузке активироваться с большей мощностью.

И наоборот, если сопротивление потенциометра уменьшается, симистор ограничивается пропорциональным проводом на гораздо меньшем участке фазового цикла, делая нагрузку более слабой при его активации.

В предлагаемой схеме электронного контроллера нагрузки применена та же концепция, однако здесь горшок заменен оптопарой, выполненной путем скрытия сборки LED / LDR внутри светонепроницаемого герметичного корпуса.

Использование диммерного переключателя в качестве ELC

Концепция на самом деле довольно проста:

Светодиод внутри оптического устройства управляется пропорционально сниженным напряжением, полученным на выходе генератора, что означает, что яркость светодиода теперь зависит от изменений напряжения генератора. .

Сопротивление, которое отвечает за влияние на проводимость симистора, заменяется LDR внутри оптического блока, что означает, что уровни яркости светодиода теперь становятся ответственными за регулировку уровней проводимости симистора.

Первоначально в цепь ELC подается напряжение от генератора, работающего на 20% большей скорости, чем его правильная заданная скорость.

Разумно рассчитанная фиктивная нагрузка присоединяется последовательно к ELC, и P1 регулируется таким образом, что фиктивная нагрузка слегка подсвечивается и регулирует скорость и частоту генератора до правильного уровня в соответствии с требуемыми характеристиками.

Это выполняется, когда все внешние устройства находятся во включенном положении, что может быть связано с мощностью генератора.

Приведенная выше реализация настраивает контроллер оптимальным образом для устранения любых несоответствий, возникающих в скорости генератора.

Теперь предположим, что если несколько приборов выключены, это создаст низкое давление на генератор, заставляя его вращаться быстрее и вырабатывать больше электроэнергии.

Однако это также приведет к тому, что светодиод внутри оптопара станет пропорционально ярче, что, в свою очередь, уменьшит сопротивление LDR, тем самым заставив симистор проводить больше и пропорционально истощать избыточное напряжение через фиктивную нагрузку.

Эквивалент нагрузки, которая, очевидно, представляет собой лампу накаливания, в этой ситуации может светиться относительно ярче, потребляя дополнительную мощность, генерируемую генератором, и восстанавливая скорость генератора до исходных оборотов в минуту.

Принципиальная схема

Список деталей для одиночной имитирующей нагрузки, схема электронного контроллера нагрузки
  • R1 = 15K,
  • R2 = 330K
  • R3 = 33K
  • R4 = 47K 2 Вт
  • R5 = 47 Ом
  • P1 = 100K ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 1 Вт
  • C1 = 0.1 мкФ / 1 кВ
  • C2, c3 = 0,047 мкФ / 250 В
  • OPTO = СБОРКА БЕЛОГО ВЫСОКОЯРКОГО 5-миллиметрового светодиода И ПОДХОДЯЩЕЙ LDR
  • L1 = 100 мГ, 20 А, ИНДУКТОР С ФЕРРИТОВЫМ СЕРДЕЧНИКОМ, 20 А
  • МАКСИМАЛЬНАЯ НАГРУЗКА
  • ВАТТ ЛАМПЫ DC = DIAC DB-3 BIG
  • TR1 = TRIAC BTA41 / 600

Проектирование и разработка программируемой электронной нагрузки постоянного тока с открытым исходным кодом

Автор: Ван, Инбо

Цитируемый URI: http://udspace.udel.edu/handle/19716/17371

Советник: Кямилев, Фуад Э.

Департамент: Университет штата Делавэр, Департамент электротехники и вычислительной техники

Издатель: University of Delaware

Дата выпуска: 2015

Аннотация: Электронная нагрузка постоянного тока - это испытательный прибор, который используется для моделирования нагрузки на электронную схему или устройство. Электронные нагрузки постоянного тока можно купить как коммерческие единицы. Эти устройства могут быть дорогими - от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов. Они, как правило, надежны и предлагают больше функций и номинальной мощности, чем требуется среднему инженеру-проектировщику встроенной электроники.В результате было несколько инженеров-проектировщиков электроники и любителей, которые выбрали более экономичный и более выгодный путь разработки собственных электронных нагрузок постоянного тока. Один дизайн, положивший начало этой тенденции, продемонстрировал Дэйв Джонс в 102-й серии своего блога EEVblog на YouTube. В этом видео Джонс объяснил схему электронной схемы нагрузки, работающей в режиме постоянного тока, и предложил некоторые улучшения, которые можно внести в схему. Многие любители электроники копировали и улучшали дизайн Джонса различными способами и публиковали свои файлы дизайна в Интернете в рамках движения за оборудование с открытым исходным кодом.Этот тезис документирует дизайн электронной нагрузки DIY постоянного тока с открытым исходным кодом, называемой FreeDum Load. FreeDum Load призван объединить некоторые из хороших особенностей предыдущих проектов DIY, одновременно внося улучшения в области, которых не хватало. Вдобавок FreeDum Load спроектирован как самодостаточное настольное устройство, имеющее форм-фактор коммерческих электронных нагрузок. Эта функция в настоящее время отсутствует в существующих конструкциях DIY, поскольку большинство из них представляют собой голые печатные платы. FreeDum Load имеет обтекаемый алюминиевый корпус и работает от сети переменного тока.Он программируется, а периферийные устройства на плате управляются микроконтроллером Freescale Kinetis K20 с ядром Cortex M4. Периферийные устройства включают 3,2-дюймовый сенсорный ЖК-дисплей с подсветкой, квадратурный энкодер с обратной связью со светодиодной RGB-подсветкой и контроллер вентилятора с вентиляторами постоянного тока для охлаждения. Кроме того, была написана некоторая прошивка для микроконтроллера Kinetis K20 для управления ЖК-дисплеем, квадратурным энкодером и контроллером вентилятора. Прошивка оказалась сложной задачей, поскольку существующие библиотеки и образцы кода для микроконтроллера Kinetis K20 не существовали в сообществе открытого исходного кода.Freescale, производитель микроконтроллера, предложил некоторую поддержку в своей IDE CodeWarrior, но сама IDE является проприетарной и требует высокой стоимости лицензирования. В результате этого проекта была завершена первая аппаратная версия FreeDum Load и построен прототип устройства. Вторая ревизия необходима, чтобы исправить некоторые допущенные ошибки проектирования оборудования. Основные изменения будут включать запуск полностью нового микроконтроллера, который будет проще программировать с помощью IDE с открытым исходным кодом, добавление радиатора к устройству и сокращение затрат на компоненты, так что загрузка FreeDum может быть намного дешевле, чем коммерческие единицы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *