Уголок радиолюбителя
Иногда бывает полезно иметь регулируемую электронную нагрузку для тестирования источников питания, преобразователей, зарядных устройств и т. д.
У меня была старая версия электронной нагрузки которая мне не очень подходила. Поэтому я решил построить новую, более современную и с большим количеством функций, чем просто регулируемый резистор.
Принципиальная схема электронной нагрузки
В качестве основного компонента нагрузки выбран имеющийся в наличии транзистор IRFP150 (Т1).
Его основные параметры:
- UDSS = 100 В
- RDS (on) = 0,055 Ом
- ID = 41 A
- PD при 25° C = 230 Вт
Хотя для моих целей он довольно мощный, но, по крайней мере, он будет надежным. Отвод тепла транзистора осуществляется с помощью старого радиатора от компьютерного процессора.
Я тестировал мощность в 120 Вт, при этом температура транзистора T1 составляла 62° C. Думаю, у него еще есть запас, при 100° C он допускает ID до 29 A.
Работа электронной нагрузки заключается в следующем:
Половина операционного усилителя OZ1 (LM358) работает как компаратор, который сравнивает падение напряжения, вызванное прохождением тока по силовому резистору R1, с напряжением, установленным потенциометр P1 и делителем напряжения на резисторах R4, R5.
Нагрузка имеет два режима работы, выбираемых переключателем (I/R)- постоянный ток и постоянное сопротивление.
В режиме постоянного тока опорное напряжение для компаратора получается из стабилизированного напряжения питания. Независимо от величины входного напряжения, нагрузка будет пытаться поддерживать установленный ток, уменьшая или увеличивая свое сопротивление.
В режиме постоянного сопротивления опорное напряжение определяется напряжением на нагрузке. Увеличение напряжения на нагрузке также увеличивает опорное напряжение и, следовательно, ток нагрузки.
Вторая половина операционного усилителя OZ1 работает как генератор с частотой, задаваемой R8, P2 и C4 (20 Гц-220 Гц). Нагрузку можно переключить на непрерывный или импульсный режим работы.
В импульсном режиме выход генератора через диод соединен с инвертирующим входом OZ1. Каждая положительная половина импульса вызывает замыкание транзистора T1 и, таким образом, отключает нагрузку.
Импульсный режим подходит, например, для проверки поведения максимальной токовой защиты источника питания. Некоторые ведут себя совершенно некорректно, когда после срабатывания КЗ напряжение на какое-то время улетает до максимального значения вне зависимости от настройки. С помощью осциллографа и этой функции это поведение можно легко проверить.
Операционный усилитель OZ2 работает как тепловая защита, в нем используется обычный термистор NTC R21. Точный тип не знаю, его сопротивление 1,2 кОм при 25° C и 100 Ом при 100° C. При срабатывании защиты сначала включая вентилятор на радиаторе, и если он не справляется со своей задачей, то нагрузка отключается. Принцип отключения такой же, как и для импульсного режима. Обе температуры можно выставить, у меня это 38° C и 90° C.
Для измерения тока нагрузки я использую панельный вольтметр с диапазоном 200 мВ. Резистор R1 используется как шунт. Поскольку напряжение на R1 может достигать 2В в зависимости от силы тока, мне пришлось добавить регулируемый делитель напряжения, состоящий из резисторов R26-R28. При помощи переменного резистора R28 отображаемые данные могут быть откалиброваны с помощью более точного амперметра, подключенного последовательно.
Максимальный непрерывный ток, который может протекать через нагрузку, составляет 14 А, в основном это связано с максимально допустимой рассеиваемой мощностью R1, которая составляет 20 Вт. В импульсном режиме это максимум 20 А (частота импульсов 50%).
