Электронный эквивалент нагрузки схема

Электронный эквивалент нагрузки схема

В статье рассмотрена конструкция эквивалента нагрузки на полевых транзисторах, имеющая несколько режимов работы. Она позволяет нагружать источники постоянного тока, как стабильным током, так и постоянным эквивалентным сопротивлением. Основные комплектующие взяты из вышедших из строя или не используемых электронных приборов, поэтому для создания такой конструкции не потребуется больших материальных затрат.Во время конструирования и ремонта источников питания, усилителей и других источников тока различной мощности часто возникает задача тестирования их нагрузкой. При этом следует правильно выбрать тип нагрузки, которую будет обеспечивать эквивалент. Ведь для тестирования источников питания предпочтительнее использовать нагрузку стабильным током, а при тестировании усилителей мощности нагрузку лучше производить эквивалентным сопротивлением. Рассмотрев схемы подобных устройств, приведенных в перечне использованной литературы, автор решил сконструировать многофункциональный эквивалент нагрузки, обеспечивающий работу в нескольких режимах, а именно:
• эквивалентное сопротивление, регулируемое в пределах от 1 до 11 Ом;
• нагрузка стабильным током, регулируемым в двух диапазонах: от 0 до 1 А и от 0 до 10 А.
Кроме того, конструкция снабжена аналоговым амперметром для измерения тока нагрузки и имеет независимое сетевое питание. Максимально допустимое входное напряжение зависит от типа используемых полевых транзисторов и в предложенном варианте составляет 15 В, что достаточно для тестирования компьютерных блоков питания и автомобильных УМЗЧ.

Принципиальная электрическая схема устройства показана на рисунке. Подробно работа схемы нагрузки, представляющей собой источник тока, управляемый напряжением, описана в [1,2]. С помощью переключателя SA2 к неинвертирующим входам ОУ подключают либо «плюс» питающего напряжения 12 В, и схема работает в режиме нагрузки стабильным током, либо «плюс» напряжения проверяемого источника, и схема работает в режиме постоянного эквивалентного сопротивления. С помощью переключателя SA1 выбирают диапазон регулирования тока нагрузки. Питание устройства осуществляется от преобразователя напряжения UZ1. Измерение силы тока, протекающего в нагрузке, осуществляют с помощью микроамперметра РА1. Для исключения коммутации больших токов входы «1 А» и «10 А» разделены и подключаются непосредственно к «своим» измерительным шунтам Rш1 и Rш2.

Конструкция и детали
Изюминкой данной конструкции является ее максимальное удешевление путем использования деталей, выпаянных из неисправных конструкций. Так, транзисторы VT1, VT2 взяты из неисправной компьютерной материнской платы. Подобные транзисторы используются для осуществления низковольтного питания центрального процессора. Неудобством является то, что на платах установлены транзисторы в корпусе для поверхностного монтажа (D2-РАК), поэтому их подключение к схеме эквивалента нагрузки лучше всего производить навесным монтажом.

Для охлаждения нагрузочных транзисторов использован радиатор с вентилятором охлаждения от процессора, взятый с той же материнской платы. Транзисторы «посажены» на пасту, прижаты к радиатору прочной металлической пластиной с помощью болтов или саморезов, в зависимости от конструкции радиатора. К радиатору удобно также прикрепить и плату с основными элементами схемы.
Операционный усилитель DA1 можно выпаять из неисправного китайского цифрового мультиметра. В качестве датчиков тока R7, R9 использованы отрезки латунного шунта из неисправного комбинированного измерительного прибора типа Ц4352.
Преобразователь напряжения изготовлен на основе простого зарядного устройства для мобильных телефонов. Для увеличения его выходного напряжения до 12 В на катушку трансформатора домотано несколько витков провода, которые добавлены к вторичной обмотке. Количество витков подбирают экспериментально таким образом, чтобы вентилятор охлаждения М1, который составляет основную нагрузку преобразователя, работал в нормальном режиме.
Для индикации тока нагрузки, а также в качестве корпуса конструкции (см. фото 1) использован комбинированный измерительный прибор типа ЭВ2234. Шунты Rш1, и Rш2 и добавочные резисторы Rд1, Rд2 использованы штатные. Внешний вид монтажа прибора показан на фото 2.Чертеж печатной платы не приводится, так как схема довольно проста и ее легко можно собрать навесным монтажом.

Сборка и наладка
Правильно собранное устройство в наладке не нуждается. Для упрощения конструкции транзистор VT2 с обвязкой можно не устанавливать. Для увеличения диапазона входных напряжений нужно использовать более высоковольтные транзисторы, о чем подробно можно прочесть в [1].
Для испытания усилителей мощности их подключают к эквиваленту нагрузки через выпрямительный мост достаточной мощности.
В заключение замечу, что неправильная полярность подключения проверяемого источника может привести к выходу устройства из строя.

Литература
1. Нечаев И. Универсальный эквивалент нагрузки // Радио. — №1. — 2005. — С.35.
2. Нечаев И. Эквивалент нагрузки // Радио. -№3. — 2007. — С.34.

Автор: Дмитрий Карелов, г. Кривой Рог

Источник: Радиоаматор №10, 2014

В статье рассмотрена конструкция эквивалента нагрузки на полевых транзисторах, имеющая несколько режимов работы. Она позволяет нагружать источники постоянного тока, как стабильным током, так и постоянным эквивалентным сопротивлением. Основные комплектующие взяты из вышедших из строя или не используемых электронных приборов, поэтому для создания такой конструкции не потребуется больших материальных затрат.Во время конструирования и ремонта источников питания, усилителей и других источников тока различной мощности часто возникает задача тестирования их нагрузкой. При этом следует правильно выбрать тип нагрузки, которую будет обеспечивать эквивалент. Ведь для тестирования источников питания предпочтительнее использовать нагрузку стабильным током, а при тестировании усилителей мощности нагрузку лучше производить эквивалентным сопротивлением. Рассмотрев схемы подобных устройств, приведенных в перечне использованной литературы, автор решил сконструировать многофункциональный эквивалент нагрузки, обеспечивающий работу в нескольких режимах, а именно:
• эквивалентное сопротивление, регулируемое в пределах от 1 до 11 Ом;
• нагрузка стабильным током, регулируемым в двух диапазонах: от 0 до 1 А и от 0 до 10 А.
Кроме того, конструкция снабжена аналоговым амперметром для измерения тока нагрузки и имеет независимое сетевое питание. Максимально допустимое входное напряжение зависит от типа используемых полевых транзисторов и в предложенном варианте составляет 15 В, что достаточно для тестирования компьютерных блоков питания и автомобильных УМЗЧ.

Читайте также:  Как отключить ночной режим в яндекс браузере

Принципиальная электрическая схема устройства показана на рисунке. Подробно работа схемы нагрузки, представляющей собой источник тока, управляемый напряжением, описана в [1,2]. С помощью переключателя SA2 к неинвертирующим входам ОУ подключают либо «плюс» питающего напряжения 12 В, и схема работает в режиме нагрузки стабильным током, либо «плюс» напряжения проверяемого источника, и схема работает в режиме постоянного эквивалентного сопротивления. С помощью переключателя SA1 выбирают диапазон регулирования тока нагрузки. Питание устройства осуществляется от преобразователя напряжения UZ1. Измерение силы тока, протекающего в нагрузке, осуществляют с помощью микроамперметра РА1. Для исключения коммутации больших токов входы «1 А» и «10 А» разделены и подключаются непосредственно к «своим» измерительным шунтам Rш1 и Rш2.

Конструкция и детали
Изюминкой данной конструкции является ее максимальное удешевление путем использования деталей, выпаянных из неисправных конструкций. Так, транзисторы VT1, VT2 взяты из неисправной компьютерной материнской платы. Подобные транзисторы используются для осуществления низковольтного питания центрального процессора. Неудобством является то, что на платах установлены транзисторы в корпусе для поверхностного монтажа (D2-РАК), поэтому их подключение к схеме эквивалента нагрузки лучше всего производить навесным монтажом.

Для охлаждения нагрузочных транзисторов использован радиатор с вентилятором охлаждения от процессора, взятый с той же материнской платы. Транзисторы «посажены» на пасту, прижаты к радиатору прочной металлической пластиной с помощью болтов или саморезов, в зависимости от конструкции радиатора. К радиатору удобно также прикрепить и плату с основными элементами схемы.
Операционный усилитель DA1 можно выпаять из неисправного китайского цифрового мультиметра. В качестве датчиков тока R7, R9 использованы отрезки латунного шунта из неисправного комбинированного измерительного прибора типа Ц4352.
Преобразователь напряжения изготовлен на основе простого зарядного устройства для мобильных телефонов. Для увеличения его выходного напряжения до 12 В на катушку трансформатора домотано несколько витков провода, которые добавлены к вторичной обмотке. Количество витков подбирают экспериментально таким образом, чтобы вентилятор охлаждения М1, который составляет основную нагрузку преобразователя, работал в нормальном режиме.
Для индикации тока нагрузки, а также в качестве корпуса конструкции (см. фото 1) использован комбинированный измерительный прибор типа ЭВ2234. Шунты Rш1, и Rш2 и добавочные резисторы Rд1, Rд2 использованы штатные. Внешний вид монтажа прибора показан на фото 2.Чертеж печатной платы не приводится, так как схема довольно проста и ее легко можно собрать навесным монтажом.

Сборка и наладка
Правильно собранное устройство в наладке не нуждается. Для упрощения конструкции транзистор VT2 с обвязкой можно не устанавливать. Для увеличения диапазона входных напряжений нужно использовать более высоковольтные транзисторы, о чем подробно можно прочесть в [1].
Для испытания усилителей мощности их подключают к эквиваленту нагрузки через выпрямительный мост достаточной мощности.
В заключение замечу, что неправильная полярность подключения проверяемого источника может привести к выходу устройства из строя.

Литература
1. Нечаев И. Универсальный эквивалент нагрузки // Радио. — №1. — 2005. — С.35.
2. Нечаев И. Эквивалент нагрузки // Радио. -№3. — 2007. — С.34.

Читайте также:  Параметры просмотра в режиме совместимости internet explorer

Автор: Дмитрий Карелов, г. Кривой Рог

Источник: Радиоаматор №10, 2014

Домашний мастер.

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

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

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.

Читайте также:  Как почистить кукисы в хроме

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, 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

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.

Ссылка на основную публикацию
Что такое автозагрузка в компьютере
Автозагрузка в Windows 10 В Windows 10 есть много интересных особенностей. Но сейчас речь пойдет о такой штуке, как автозагрузка....
Чернила светятся в ультрафиолете
Употребление симпатических (невидимых) чернил подразумевает запись неразличимую в обычных обстоятельствах, но появляющуюся после фото, химической или физической проявки. Это есть...
Чернила для принтера в шприцах
Заправочные комплекты INKO в шприцах 3х20 мл., с высококачественными чернилами на основе красителя (Dye ink) и пигментные чернила (Pigment ink)...
Что такое айти специалист
Именно в ИТ стремится перейти больше всего представителей других профессиональных областей — там хотел бы работать каждый пятый российский соискатель....
Adblock detector