Carga electrónica ajustable para probar la fuente de alimentación. Esquema

Con el tiempo, he acumulado una cierta cantidad de convertidores AC-DC chinos diferentes para cargar baterías de teléfonos móviles, linternas, tabletas, así como pequeñas fuentes de alimentación conmutadas para dispositivos electrónicos y las propias baterías. Los parámetros eléctricos del dispositivo a menudo se indican en las carcasas, pero como la mayoría de las veces hay que tratar con productos chinos, donde inflar los indicadores es sagrado, no estaría de más verificar los parámetros reales del dispositivo antes de usarlo para manualidades. . Además, es posible utilizar fuentes de alimentación sin carcasa, que no siempre contienen información sobre sus parámetros.

Muchos pueden decir que basta con utilizar potentes resistencias variables o fijas, lámparas de coche o simplemente espirales de nicromo. Cada método tiene sus propias desventajas y ventajas, pero lo principal es que cuando se utilizan estos métodos, es bastante difícil lograr una regulación suave de la corriente.

Por lo tanto, ensamblé una carga electrónica usando un amplificador operacional LM358 y un transistor compuesto KT827B, probando fuentes de alimentación con voltajes de 3 V a 35 V. En este dispositivo, la corriente a través del elemento de carga está estabilizada, por lo que prácticamente no está sujeta a variaciones de temperatura y no depende del voltaje de la fuente que se está probando, lo cual es muy conveniente al tomar las características de la carga y realizar otras pruebas, especialmente largas. -término.

Materiales:
- microcircuito LM358;
- transistor KT827B (transistor compuesto NPN);
- resistencia 0,1 ohmios 5 W;
- Resistencia de 100 ohmios;
- resistencia de 510 ohmios;
- resistencia de 1 kOhmio;
- resistencia de 10 kOhmios;
- resistencia variable 220 kOhm;
- condensador apolar 0,1 µF;
- 2 condensadores de óxido de 4,7 uF x 16 V;
- condensador de óxido 10 µF x 50V;
- radiador de aluminio;
- fuente de alimentación estable 9-12 V.

Herramientas:
- soldador, soldadura, fundente;
- taladro eléctrico;
- sierra de calar;
- perforar;
- Grifo M3.

Instrucciones para montar el dispositivo:

Principio de operación. El principio de funcionamiento del dispositivo es una fuente de corriente controlada por voltaje. Un potente transistor bipolar compuesto KT 827B con una corriente de colector Ik = 20 A, una ganancia h21e de más de 750 y una disipación de potencia máxima de 125 W es equivalente a la carga. La resistencia R1 con una potencia de 5W es un sensor de corriente. La resistencia R5 cambia la corriente a través de la resistencia R2 o R3 dependiendo de la posición del interruptor y, en consecuencia, del voltaje en él. Un amplificador con negativo. comentario Del emisor del transistor a la entrada inversora. amplificador operacional. La acción del OOS se manifiesta en el hecho de que el voltaje en la salida del amplificador operacional causa tal corriente a través del transistor VT1 que el voltaje a través de la resistencia R1 es igual al voltaje a través de la resistencia R2 (R3). Por lo tanto, la resistencia R5 regula el voltaje a través de la resistencia R2 (R3) y, en consecuencia, la corriente a través de la carga (transistor VT1). Mientras el amplificador operacional está en modo lineal, el valor indicado de la corriente a través del transistor VT1 no depende ni del voltaje en su colector ni de la deriva de los parámetros del transistor cuando se calienta. El circuito R4C4 suprime la autoexcitación del transistor y garantiza su funcionamiento estable en modo lineal. Para alimentar el dispositivo se requiere un voltaje de 9 V a 12 V, el cual debe ser estable, ya que de ello depende la estabilidad de la corriente de carga. El dispositivo no consume más de 10 mA.

Secuencia de trabajo
Diagrama eléctrico Es simple y no contiene muchos componentes, así que no me molesté en usar una placa de circuito impreso y la monté en una placa de pruebas. La resistencia R1 se elevó por encima del tablero, ya que se calienta mucho. Es recomendable tener en cuenta la ubicación de los componentes de la radio y no colocar condensadores electrolíticos cerca de R1. No lo logré del todo (lo perdí de vista), lo cual no es del todo bueno.

Poderoso transistor compuesto El KT 827B se instaló sobre un radiador de aluminio. Al fabricar un disipador de calor, su área debe ser de al menos 100-150 cm 2 por 10 W de potencia disipada. Utilicé un perfil de aluminio de algún dispositivo fotográfico con una superficie total de unos 1000 cm2. Antes de instalar el transistor, VT1 limpió la superficie del disipador de calor de pintura y aplicó pasta termoconductora KPT-8 en el lugar de instalación.

Puede utilizar cualquier otro transistor de la serie KT 827 con cualquier letra.

Además, en lugar de un transistor bipolar, puede usar un transistor de efecto de campo de canal n IRF3205 u otro análogo de este transistor en este circuito, pero debe cambiar el valor de la resistencia R3 a 10 kOhm.

Pero existe el riesgo de rotura térmica del transistor de efecto de campo cuando la corriente que pasa cambia rápidamente de 1A a 10A. ¡Lo más probable es que el cuerpo del TO-220 no pueda transferir tal cantidad de calor en tan poco tiempo y hierva desde el interior! ¡A todo esto podemos agregar que también puedes encontrarte con un componente de radio falso y entonces los parámetros del transistor serán completamente impredecibles! Cualquiera caja de aluminio Transistor KT-9 KT827!

Quizás el problema pueda resolverse instalando 1-2 de los mismos transistores en paralelo, pero prácticamente no lo he comprobado: esos mismos transistores IRF3205 no están disponibles en la cantidad requerida.

La carcasa de la carga electrónica procede de una radio de coche defectuosa. Hay un asa para transportar el dispositivo. Instalé pies de goma en la parte inferior para evitar resbalones. Usé tapas de botellas para medicamentos como piernas.

Se colocó una abrazadera acústica de dos pines en el panel frontal para conectar las fuentes de alimentación. Se utilizan en altavoces de audio.

También se encuentra aquí una perilla reguladora de corriente, un botón de encendido/apagado del dispositivo, un interruptor de modo de operación de carga electrónica y un amperímetro-voltímetro para el monitoreo visual del proceso de medición.

Pedí un amperímetro-voltímetro en un sitio web chino en forma de módulo integrado ya preparado.

La carga electrónica opera en dos modos de prueba: el primero de 70 mA a 1A y el segundo de 700 mA a 10A.
El dispositivo se alimenta desde una fuente de alimentación conmutada estabilizada con un voltaje de 9,5 V.

Todos los ingenieros electrónicos involucrados en el diseño de dispositivos de suministro de energía, tarde o temprano, se enfrentan al problema de la falta de una carga equivalente o de las limitaciones funcionales de las cargas existentes, así como de sus dimensiones. Afortunadamente, la aparición en mercado ruso Los transistores de efecto de campo baratos y potentes corrigieron un poco la situación.

Comenzaron a aparecer diseños aficionados de cargas electrónicas basadas en transistores de efecto de campo, más adecuados para su uso como resistencia electrónica que sus homólogos bipolares: mejor estabilidad de temperatura, resistencia de canal casi nula en estado abierto, bajas corrientes de control: las principales ventajas que determinan la preferencia por su uso como componente regulatorio en dispositivos potentes. Además, ha aparecido una amplia variedad de ofertas de fabricantes de dispositivos, cuyas listas de precios están repletas de una amplia variedad de modelos de cargas electrónicas. Pero como los fabricantes centran sus productos muy complejos y multifuncionales llamados "cargas electrónicas" principalmente en la producción, los precios de estos productos son tan altos que sólo una persona muy rica puede permitirse comprarlos. Es cierto que no está del todo claro por qué una persona rica necesita una carga electrónica.

No he notado ningún EN fabricado comercialmente dirigido al sector de la ingeniería amateur. Esto significa que tendrás que volver a hacerlo todo tú mismo. Eh... Empecemos.

Ventajas del equivalente de carga electrónica

¿Por qué, en principio, los equivalentes de carga electrónica son preferibles a los medios tradicionales (resistencias potentes, lámparas incandescentes, calentadores térmicos y otros dispositivos) que los diseñadores suelen utilizar al configurar varios dispositivos de potencia?

Los ciudadanos del portal que se dedican al diseño y reparación de fuentes de alimentación sin duda conocen la respuesta a esta pregunta. Personalmente, veo dos factores que son suficientes para tener una carga electrónica en tu “laboratorio”: pequeñas dimensiones, la capacidad de controlar la potencia de la carga dentro de grandes límites usando medios simples (de la misma manera que regulamos el volumen del sonido o el voltaje de salida de la fuente de alimentación (con una resistencia variable normal y no mediante contactos de interruptor potentes, motor reóstato, etc.).

Además, las "acciones" de la carga electrónica se pueden automatizar fácilmente, lo que hace que sea más fácil y sofisticado probar un dispositivo de potencia utilizando una carga electrónica. Al mismo tiempo, por supuesto, los ojos y las manos del ingeniero quedan libres y el trabajo se vuelve más productivo. Pero las delicias de todos los lujos y perfecciones posibles no se encuentran en este artículo y, quizás, en el de otro autor. Mientras tanto, hablemos de un tipo más de carga electrónica: pulsada.

Respecto a la resistencia R16. Cuando por él pasa una corriente de 10A, la potencia disipada por la resistencia será de 5W (con la resistencia indicada en el diagrama). En el diseño real se utiliza una resistencia con una resistencia de 0,1 ohmios (no se encontró el valor requerido) y la potencia disipada en su cuerpo a la misma corriente será de 10 W. En este caso, la temperatura de la resistencia es mucho mayor que la temperatura de las teclas EN, que (cuando se usa el radiador que se muestra en la foto) no se calientan mucho. Por lo tanto, es mejor instalar el sensor de temperatura en la resistencia R16 (o en sus inmediaciones) y no en el radiador con teclas EN.

Algunas fotos más

Este circuito simple carga electronica se puede utilizar para pruebas varios tipos fuentes de alimentación. El sistema se comporta como una carga resistiva regulable.

Mediante un potenciómetro podremos fijar cualquier carga desde 10mA hasta 20A, y este valor se mantendrá independientemente de la caída de tensión. El valor actual se muestra continuamente en el amperímetro incorporado, por lo que no es necesario utilizar un multímetro de otro fabricante para este fin.

Circuito de carga electrónica ajustable.

El circuito es tan sencillo que casi cualquiera puede montarlo, y creo que será indispensable en el taller de todo radioaficionado.

El amplificador operacional LM358 se asegura de que la caída de voltaje en R5 sea igual al valor de voltaje establecido usando los potenciómetros R1 y R2. R2 es para ajuste aproximado y R1 para ajuste fino.

Se debe seleccionar la resistencia R5 y el transistor VT3 (si es necesario, VT4) correspondiente a la potencia máxima con la que queremos cargar nuestra fuente de alimentación.

Selección de transistores

En principio, cualquier transistor MOSFET de canal N servirá. El voltaje de funcionamiento de nuestra carga electrónica dependerá de sus características. Los parámetros que nos deberían interesar son I k grande (corriente de colector) y P tot (disipación de potencia). La corriente del colector es la corriente máxima que el transistor puede permitir a través de sí mismo, y la disipación de potencia es la potencia que el transistor puede disipar en forma de calor.

En nuestro caso, el transistor IRF3205 teóricamente puede soportar una corriente de hasta 110 A, pero su disipación máxima de potencia es de unos 200 W. Como es fácil de calcular, podemos fijar la corriente máxima de 20A a un voltaje de hasta 10V.

Para mejorar estos parámetros, en este caso utilizamos dos transistores, lo que nos permitirá disipar 400 W. Además, necesitaremos un radiador potente con refrigeración forzada si realmente queremos exprimir al máximo.

La carga regulada por energía es parte del equipo de prueba necesario al configurar diversos proyectos electrónicos. Por ejemplo, al construir una fuente de alimentación de laboratorio, se puede "simular" el sumidero de corriente conectado para ver qué tan bien funciona su circuito no solo en De marcha en vacío, pero también en la carga. Agregar resistencias de potencia para la salida solo se puede hacer en como último recurso, pero no todo el mundo los tiene y no duran mucho: se calientan mucho. Este artículo mostrará cómo se puede construir un banco de carga electrónico variable utilizando componentes económicos disponibles para los aficionados.

Circuito de carga electrónica mediante transistores.

En este diseño, la corriente máxima debe ser de aproximadamente 7 amperios y está limitada por la resistencia de 5 W que se utilizó y el FET relativamente débil. Se pueden lograr corrientes de carga aún mayores utilizando una resistencia de 10 o 20 W. Voltaje de entrada, no debe exceder los 60 voltios (máximo para estos transistores de efecto de campo). La base es un amplificador operacional LM324 y 4 transistores de efecto de campo.

Se utilizan dos amplificadores operacionales "de repuesto" del chip LM324 para proteger y controlar el ventilador de refrigeración. U2C forma un comparador simple entre el voltaje establecido por el termistor y el divisor de voltaje R5, R6. La histéresis está controlada por la retroalimentación positiva recibida por R4. El termistor se coloca en contacto directo con los transistores de los disipadores y su resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura. Cuando la temperatura excede el umbral establecido, la salida U2C será alta. Puede reemplazar R5 y R6 con una variable ajustable y seleccionar manualmente el umbral de respuesta. Al configurar, asegúrese de que la protección se active cuando la temperatura de los transistores MOSFET esté ligeramente por debajo del máximo permitido especificado en la hoja de datos. El LED D2 señala cuando la función de protección contra sobrecarga está activada; está instalada en el panel frontal.

El elemento del amplificador operacional U2B también tiene histéresis de comparador de voltaje y se usa para controlar un ventilador de 12 V (se puede usar desde PC más antiguas). El diodo 1N4001 protege el MOSFET BS170 de sobretensiones inductivas. El umbral de temperatura inferior para activar el ventilador está controlado por la resistencia RV2.

Montaje del dispositivo

Para la carcasa se utilizó una antigua caja de interruptores de aluminio, con mucho espacio interno para los componentes. En la carga electrónica utilicé viejos adaptadores AC/DC para suministrar 12 V para el circuito principal y 9 V para panel- Tiene un amperímetro digital para ver inmediatamente el consumo actual. Ya puedes calcular la potencia tú mismo utilizando la conocida fórmula.

Aquí hay una foto de la configuración de prueba. bloque de laboratorio La fuente de alimentación está configurada en 5 V. La carga muestra 0,49 A. Además se conecta un multímetro a la carga, de modo que se controlen simultáneamente la corriente y la tensión de la carga. Puede verificar usted mismo que todo el módulo funciona sin problemas.