» » » Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока

Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока


Со временем у меня скопилось определенное количество различных китайских AC-DC преобразователей для зарядки аккумуляторов мобильных телефонов, фонарей, планшетов, а также небольшие импульсные источники питания для электронных поделок и собственно сами акккумуляторы. На корпусах зачастую указываются электрические параметры устройства, но так как чаще всего дело приходится иметь именно с китайскими изделиями, где завысить показатели дело святое, то не лишним было бы проверить реальные параметры устройства, прежде чем использовать его для поделки. Кроме того возможно использование источников питания без корпуса, на которых не всегда имеется информация об их параметрах.

Многие могут сказать, что достаточно использовать мощные переменные или постоянные резисторы, автомобильные лампы или попросту нихромовые спирали. У каждого метода есть свои недостатки и преимущества, но главное — при использование этих методов плавной регулировки тока добиться довольно сложно.

Поэтому я собрал для себе электронную нагрузку на операционном усилители LM358 и составном транзисторе КТ827Б с испытанием источников питания напряжением от 3 В до 35В. В этом 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.

Материалы:
— микросхема LM358;
— транзистор КТ827Б (NPN транзистор составной);
— резистор 0,1 Ом 5 Вт;
— резистор 100 Ом;
— резистор 510 Ом;
— резистор 1 кОм;
— резистор 10 кОм;
— переменный резистор 220 кОм;
— конденсатор не полярный 0,1 мкФ;
— 2 шт конденсатор оксидный 4.7 мкФ х 16В;
— конденсатор оксидный 10 мкФ х 50В;
— алюминиевый радиатор;
— стабильный источник питания 9-12 В.

Инструменты:
— паяльник, припой, флюс;
— электродрель;
— лобзик;
— сверла;
— метчик М3.

Инструкция по сборке устройства:

Принцип действия. Устройство по принципу работы является источником тока, который управляется напряжением. Мощный составной биполярный транзистор КТ 827Б с током коллектора Iк= 20А, коэффициентом усиления h21э более 750 и максимальной рассеиваемой мощностью 125 Вт является эквивалентом нагрузки. Резистор R1 мощностью 5Вт — датчик тока. Резистором R5 изменяют ток через резистор R2 либо R3 в зависимости от положения переключателя и соответственно напряжение на нем. На операционном усилители LM358 и транзисторе КТ 827Б собран усилитель с отрицательной обратной связью с эмиттера транзистора на инвертирующий вход операционного усилителя. 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 (R3). Поэтому резистором R5 регулируют напряжение на резисторе R2 (R3) и соответственно ток через нагрузку (транзистор VT1). Пока ОУ находится в линейном режиме, указанное значение тока через транзистор VT1 не зависит ни от напряжения на его коллекторе, ни от дрейфа параметров транзистора при его разогреве. Цепь R4C4 подавляет самовозбуждение транзистора и обеспечивает его устойчивую работу в линейном режиме. Для питания устройства необходимо напряжение от 9 В до 12 В, которое обязательно должно быть стабильным, поскольку от него зависит стабильность тока нагрузки. Устройство потребляет не более 10 мА.

Последовательность работ
Электрическая схема простая и не содержит много компонентов, поэтому не стал заморачиваться с печатной платой и произвел монтаж на макетной плате. Резистор R1 поднял над платой, так как он сильно греется. Желательно учитывать расположение радиокомпонентов и не ставить рядом с R1 электролитические конденсаторы. У меня не совсем получилось это сделать (выпустил из виду), что не совсем хорошо.

Мощный составной транзистор КТ 827Б установил на алюминиевый радиатор. При изготовлении теплоотвода его площадь должна быть не менее 100-150 см2 на 10 Вт рассеиваемой мощности. Я использовал алюминиевый профиль от какого-то фото устройства общей площадью порядка 1000 см2. Перед установкой транзистора VT1 зачистил поверхность теплоотвода от краски и нанес теплопроводную пасту КПТ-8 на место установки.

Использовать можно любой другой транзистор серии КТ 827 с любым буквенным обозначением.

Также вместо биполярного транзистора можно в этой схеме использовать полевой n-канальный транзистор IRF3205 или другой аналог этого транзистора, но необходимо изменить номинал резистора R3 на 10 кОм.

Но при этом есть риск теплового пробоя полевого транзистора при быстром изменении проходящего тока от 1А до 10А. Скорее всего корпус ТО-220 не способен передать такое количество тепла за столь малое время и закипает изнутри! Ко всему можно добавить, что еще можно нарваться на подделку радиодетали и тогда параметры транзистора будут совсем непредсказуемы! То ли алюминиевый корпус КТ-9 транзистора КТ827!

Возможно проблему можно решить установив параллельно 1-2 таких же транзисторов, но практически я не проверял — отсутствуют в наличии те самые транзисторы IRF3205 в нужном количестве.

Корпус для электронной нагрузки применил от неисправной автомагнитолы. Ручка для переноса устройства присутствует. Снизу установил резиновые ножки для предотвращения скольжения. В качестве ножек использовал крышечки от пузырьков для медицинских препаратов.

На передней панели для подключения источников питания разместил двухконтактный акустический зажим. Такие используют на аудио колонках.

Также здесь расположена ручка регулятора тока, кнопка включения/выключения питания устройства, переключатель режимов работы электронной нагрузки, ампервольтметр для визуального контроля процесса измерения.

Ампервольтметр заказывал на китайском сайте в виде готового встраиваемого модуля.
Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока

Электронная нагрузка работает в двух режимах испытания: первый от 70 мА до 1А и второй от 700 мА да 10А.
Питание устройства происходит от стабилизированного импульсного источника питания напряжением 9,5 В.

При подключения электронной нагрузки на ампервольтметре отображается значение 0,49В (значение может отличаться). Это особенность работы операционного усилителя LM358 и составного транзистора КТ827, но на точность измерения это никак не влияет. Кому хочется эстетического вида, то можно применить полевой транзистор, тогда показания будут 0 В. Еще раз повторю — эти значения не влияют на точность измерения!


Заключение
С данной электронной нагрузки я смог выжать порядка 100 Вт при питании 12В, может возможно и более, но проверить нечем. Плавная регулировка тока, минимальный температурный дрейф и независимость от напряжения проверяемого источника позволяет более точно определить характеристики испытуемого источника питания.

Данное устройство подходит для тестирования единичных источников питания, но если подойти с умом к делу, то можно создать на его основе много канальное устройство для проверки, к примеру, компьютерного БП.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Сборка аккумулятора с BMS 4S 2P Li-ion 14,4В

Намотка импульсного трансформатора своими руками

7.3
Идея
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
6.8
Описание
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
6.2
Исполнение
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
Итоговая оценка: 6.78 из 10 (голосов: 6 / История оценок)

Добавить комментарий

    • smilesmilesxaxaokdontknowyahoonea
      bossscratchfoolyesyes-yesaggressivesecret
      sorrydancedance2dance3pardonhelpdrinks
      stopfriendsgoodgoodgoodwhistleswoontongue
      smokeclappingcraydeclarederisivedon-t_mentiondownload
      heatirefullaugh1mdameetingmoskingnegative
      not_ipopcornpunishreadscarescaressearch
      tauntthank_youthisto_clueumnikacuteagree
      badbeeeblack_eyeblum3blushboastboredom
      censoredpleasantrysecret2threatenvictoryyusun_bespectacled
      shokrespektlolprevedwelcomekrutoyya_za
      ya_dobryihelperne_huliganne_othodifludbanclose
39 комментариев
  1. LeoBrynn
    Ампервольтметр заказывал на китайском сайте в виде готового встраиваемого модуля.

    И где ссылка?
    Плюнув в чужую душу, следите за ветром… Прагматик.
  2. Nruter
    Почему на схеме два резистора R3? И как цепь R4C4 может подавлять самовозбуждение транзистора, если такой цепи вообще нет?
    1. LeoBrynn
      да отстойная тема. сорри. Блок от компа берешь и контроллер к нему. все.
      Плюнув в чужую душу, следите за ветром… Прагматик.
      1. Иван_Похмельев
        Изделие как раз нормальное. А "отстой", выражаясь по-Вашему, - Ваше необоснованное предложение. Как Вы себе это представляете?
    2. Иван_Похмельев
      И регулятор на "морде" прибора нарисован наоборот.
  3. Иван_Похмельев
    Цитата: LeoBrynn
    И где ссылка?
    В данном случае отсутствие ссылки не критично, так как приборчик вполне стандартный и выпускаемый массово. А вот схему его подключения надо было привести, а заодно рассказать, рссматривался ли вариант использования в качестве токосъёма шунта амперметра.
  4. Иван_Похмельев
    Мощность R1 должна быть не менее 10 Вт, а лучше - больше. А на крышке прибора надо привести графики ОБР транзистора, раз уж нет защиты от превышения по мощности. Графиков надо два - стандартный (для кратковременного режима) и для долговременной работы (с учётом площади радиатора).
    На лицевой панели надо написать не загадочные "1:1" и "1:10", а понятные "10 А" и "1 А".
  5. Иван_Похмельев
    Клавиша включения сети вверх ногами установлена.
  6. Иван_Похмельев
    То ли алюминиевый корпус КТ-9 транзистора КТ827!
    Неужто правда - алюминиевый?
  7. Иван_Похмельев
    Питание устройства происходит от стабилизированного импульсного источника питания напряжением 9,5 В.
    Что это за "стабилизированый" источник с выходным напряжением 4,5...9,5 В?
  8. ocherett Автор
    Клавиша включения сети вверх ногами установлена.

    Принципиальной разницы нет. Может разве по нормативам не установлена
    Неужто правда - алюминиевый?

    В даташите указан металло-стеклянный корпус и под словом "металло" как раз и имеется ввиду алюминий! Не верите, сдайте на анализ!
    Что это за "стабилизированый" источник с выходным напряжением 4,5...9,5 В?

    Здесь забыл расписать, что питание выходное подстроил под 9,5В
    На лицевой панели надо написать не загадочные "1:1" и "1:10", а понятные "10 А" и "1 А".

    Здесь стоит обычный делитель! Что здесь писать?
    Почему на схеме два резистора R3?

    Здесь описка. Согласен
  9. Иван_Похмельев
    Цитата: ocherett
    Принципиальной разницы нет. Может разве по нормативам не установлена
    Ошибаетесь. Есть принципиальная разница. У Вас при включённом питании маркировка показывает состояние "отключено".
    В даташите указан металло-стеклянный корпус и под словом "металло" как раз и имеется ввиду алюминий! Не верите, сдайте на анализ!
    Попробуйте доказать, что это алюминий. Только не получится.))
    У КТ-9 (он же TO-3) фланец и крышка - стальные, а между кристаллом и фланцем - медная прокладка для распределения тепла.
    Здесь забыл расписать, что питание выходное подстроил под 9,5В
    Если уж действительно стабилизировать, то надо было поставить хотя бы простейший линейный стабилизатор на стабилитроне или TL431.
    Здесь стоит обычный делитель! Что здесь писать?
    "10 А" и "1 А" - информативно, "1:1" и "1:10" - невнятно.
  10. kouroff
    День добрый. Собрал данную схему, блок питания нагружает, а отдельный аккумулятор нет (нет реакции). В чем может быть причина?
    1. Иван_Похмельев
      Тут ясновидящих нет.;) Опишите ситуацию.
  11. kouroff
    Извиняюсь, схему пропаял - все работает корректно.
  12. Чудной Лис
    Повторил проект, развел все на печатной плате, работает отлично, сделал на полевом транзисторе, длительно не тестировал ещё, как придумаю корпус так сразу начну тестировать это устройство, но с довольно небольшим радиатором и транзистором в корпусе TO-220 100+ ватт коротковременно я снимал ( пока радиатор не начинал перегреваться ) думаю годный прибор, единственное питание не удобное ... привык все от лития питать и прибор хочу автономным сделать, а засовывать туда 2-3 аккума 18650 не сильно охота
  13. Иван_Похмельев
    Цитата: Чудной Лис
    привык все от лития питать и прибор хочу автономным сделать, а засовывать туда 2-3 аккума 18650 не сильно охота
    Если 2 штуки это много, поставьте Step-Up преобразователь.
  14. kouroff
    Что сделать для увеличения предела тестируемой мощности, допустим до 200вт, и от чего зависит предел вольтажа?
  15. Иван_Похмельев
    Цитата: kouroff
    Что сделать для увеличения предела тестируемой мощности, допустим до 200вт
    Включить параллельно несколько модулей, как сделано, например, здесь. Естественно, надо правильно выбрать транзисторы по току, напряжению и мощности.
    Цитата: kouroff
    от чего зависит предел вольтажа?
    Забудьте поганое слово "вольтаж"! ireful
    Максимальное напряжение зависит от максимально допустимого Uкэ силового транзистора, оно должно иметь запас не менее 20 %.
  16. kouroff
    Подскажите пожалуйста, снимал мощность порядка 100Вт (кратковременно) и 60Вт (длительно) разряжая аккумулятор, все нормально. Но, при попытке протестировать китайский блок ac/dc 220v/36v, пробило транзистор (кт827), на токе порядка 3А, после переделал сборку на irf3205, и ситуация такая же - на 12 вольт все работает корректно, а на этом блоке пробило моментально. В чем может быть причина? На выходе блок ac/dc выдает 35.8 вольт.
    1. Иван_Похмельев
      Ток сразу давали 3 А ил плавно поднимали до этого значения?
  17. kouroff
    До 3А плавно, за пару минут (это кт827), а irf3205 пробило почти сразу, ток был меньше 1А.
    1. Иван_Похмельев
      КТ827 вышел за границу ОБР (области безопасной работы). С IRF3205 - непонятно. Можно предположить плохую фильтрацию выходного напряжения БП, наличие на нём "иголок". Если у Вас есть осциллограф, надо посмотреть форму его выходного напряжения.
  18. ocherett Автор
    До 3А плавно, за пару минут (это кт827), а irf3205 пробило почти сразу, ток был меньше 1А
    . Ну так рассеиваемая мощность транзистора КТ827 -125 Вт и это при +25С, а если больше температура, то мощность будет еще меньше. При 50С уже порядка 100Вт рассеивания. Немало важен теплоотвод (радиатор, КПТ и т.д.) А у Вас уже получается 36*3=108 Вт, что на верхнем приделе работы транзистора
  19. kouroff
    Цитата: ocherett
    А у Вас уже получается 36*3=108 Вт, что на верхнем приделе работы транзистора

    Да, я думаю так и было, но после, я переделал схему на irf3205, и почти сразу его пробило (ток менее 1А, по времени секунд 5) т.е. нагрева не было, вот я и думаю, что не так. На данный момент есть IRFP260N, хочу попробовать на нем, но остаются сомнения. И как задействовать второй канал усилителя, для еще одного транзистора, делать такую же обвязку сопротивлениями? Здесь с потенциометра приходит на 3 пин, а если два канала, то куда?
  20. ocherett Автор
    я переделал схему на irf3205, и почти сразу его пробило (ток менее 1А, по времени секунд 5) т.е. нагрева не было

    Корпус ТО-220, как у irf3205, еще меньше способен рассеивать тепло из-за меньшей площади фланца. К тому же качество китайского irf3205 может сильно влиять, возможно кристалл транзистора просто не успел передать тепло радиатору и сгорел.
    И как задействовать второй канал усилителя, для еще одного транзистора, делать такую же обвязку сопротивлениями?

    R1, VT1, C4 дублировать, R3 ,который идет к 2 ноге ЛМ358, я думаю будет общим. Для полевика 10кОм
  21. ocherett Автор
    А еще лучше, так как ЛМ358 сдвоенный ОУ, сделать схему на второй канал (ноги 5,6,7), повторив цепочку R1, VT1, C4, R3. Не инвертирующие входы объединить для общей регулировки
  22. kouroff
    Спасибо! Еще посмотрите, очень грубо накидал схему, что нужно изменить? Или нужно затвор второго транзистора соединить с ногой 7 (через 10к)?
  23. kouroff
    Тогда так?
  24. ocherett Автор
    Да, вторая схема должна работать.
    1. Иван_Похмельев
      Для полного счастья поставить ещё керамику 0,1 мкФ между 4 и 8 ногами микросхемы.
  25. Иван_Похмельев
    Цитата: ocherett
    К тому же качество китайского irf3205 может сильно влиять,
    Китайские мощные транзисторы нередко бывают фейковыми: под маркировкой приличного транзистора спрятан хилый кристалл типа нашего КТ817.
    1. kouroff
      Прошу подсказать в решении проблемы. Могу сделать замеры, при необходимости.
  26. kouroff
    Спасибо за разъяснения! Собрал нагрузку на двух каналах, согласно схемы, транзисторы взял мощнее - irfp260n.


    Все работает, нагружал до предела вольтамперметра. Но, при попытке подключения к 24 В, нагрузка не работает, т.е. не регулируется.

    В чем может быть ошибка?
  27. kouroff
    Не могу загрузить видео, но в общем, при плавном увеличении входного напряжения, отключение нагрузки происходит при напряжении выше 16 В.
    1. Иван_Похмельев
      Наконец, с третьего сообщения ситуация начала проясняться. На предыдущие два невозможно было ответить, поскольку одно не содержало вообще никакой информации, кроме ничего не говорящей фотографии клубка проводов, а другое содержало взаимоисключающие утверждения и два не открывающихся спойлера.
      По последнему сообщению.
      1. Сравните момент отключения при разных токах.
      2. Попробуйте по одному отключать стоки полевиков.
  28. ocherett Автор
    при плавном увеличении входного напряжения

    Вы на вход нагрузки подаете напряжение с ЛБП? У меня в процессе наладки был случай, когда я подавал с ЛБП напряжение, но регулировать нагрузку не получалось, подкинув напряжение с фиксированным выходным напряжением с другого БП схема заработала. Я разбираться не стал, но предположение, что это связано со схемой стабилизации тока (напряжения) на самом ЛБП.
  29. kouroff
    1. Момент отключения на токах от 1А до 9А примерно одинаковый 16-17,5В.
    2. Поочередное отключение полевиков эффекта не дало.
    Да, входная нагрузка с примитивного ЛБП, но впервые данную неисправность заметил на двух последовательно соединенных аккумуляторах. Как будто нагрузка в защиту уходит, может что то не так соединил. А на Вашей нагрузке не пробовали подать 24 вольта (стабильных, с акб)?
    1. Иван_Похмельев
      Проверьте монтаж.
      Кстати, присмотрелся к схемам, неправильно сделано переключение пределов тока: при переключении во время протекания тока нагрузки возможен кратковременный бросок очень большого тока, ограниченного только токосъёмным резистором и сопротивлением канала полностью открытого транзистора. Следует переделать переключатель: 1 кОм включить постоянно, а в параллель к нему подключать резистор 110 Ом.

Добрый день, Гость!


Зарегистрируйтесь

Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

Войти

Добавьте самоделку

Добавьте тему

Онлайн чат

Опрос
В каком китайском магазине покупаете товары для самоделок?

Последние комментарии

Все комментарии