Всем доброго. В данной, заключительной статье "сериала", покажу, что получилось.
В конце статьи как обычно, будут файлы для повторения проекта.
Предыстория.
Еще давным-давно, собрав импульсный LED драйвер для питания светодиодов, меня посетила интересная мысль: а почему бы данную схему не использовать в качестве электронной нагрузки? Достаточно просто заменить светодиоды на резистор приемлемой мощности и ввести возможность плавной регулировки тока.
Тот драйвер так и остался драйвером и вот уже несколько лет питает фару-искатель в одном охот-рыболовном внедорожнике.
Построен он на таймере и с задачей поддержания стабильного в допустимых пределах тока вполне справляется, однако слово "вполне" не очень коррелирует с задачами электронной нагрузки.
Поразмыслив и оценив доступную мне элементную базу, остановил свой выбор на специализированном ШИМ контроллере TL494. Кроме того, что эта микросхема присутствует в 90% всех компьютерных блоков питания, она и новая, на "Алике" стоит 100р за горсть, конечно это всё реплики на оригинал, но это не особо заметно в их работе. Сколько собрано устройств с применением китайской TLки не счесть - ни разу не подвела!
Впервые озвучил эту идею еще в начале текущего года и получил весьма неоднозначную реакцию читателей. Одни приняли эту концепцию как само-собой разумеющееся, другие выразили мнение, что ни чего путевого из этого не получится, иные же покрутили пальцем у виска и покинули мой интереснейший канал.....
В течении трех месяцев я читал, смотрел и думал думал и еще раз думал.
И вот на прошлой неделе мысли мои кое как упорядочились, выстроились в цепочку последовательностей и я наконец приступил к проектированию, а потом и к сборке данного девайса.
Первым делом была собрана виртуальная схема в симуляторе.
К сожалению модели TL494 в программе не было и её пришлось долго искать в свободных источниках. Нашёл, рабочая.
Ниже схема из того - же симулятора, но приведённая к более удобоваримому виду.
Отработав номиналы в симуляторе, приступил к сборке.
На макетной плате собирать не стал, а сразу развел плату и паял с твердой уверенностью в 100%ной работоспособности устройства, как оказалось - не ошибся.
В качестве шунта использовал два пяти-ваттных резистора по 0,22Ом соединённых параллельно.
Вот такая плата получилась.
Для первичных испытаний и отладки, вместо переменного резистора R2 запаял прямо в плату подстроечник. Позже - силовой транзистор вынес за пределы платы и использовал вместо одного -цельных два мосфета из отжившего своё без(с)перебойника.
Транзисторы прижаты к корпусу устройства при помощи стального "швеллера", между корпусом и фланцами проложены прокладки.
Балласт сделан из проволочного мощного резистора. Места ему в корпусе не нашлось и по этому он вынесен за пределы корпуса и подключается к схеме посредством болтовых соединений смонтированных на задней стенке корпуса.
Данное решение позволит оперативно менять балласты. Если нужны малые токи, то просто меняем балласт на более "сопротевлистый", не вскрывая при этом корпус устройства.
Сам корпус в девичестве являлся балластом натриевой лампы, по сути весь корпус - один огромный теплоотвод.
Передняя и задняя стенки выполнены из 4мм алюкобонда.
На передней стенке установлены клеммы для подключения, ампер-вольтметр и регулятор тока. Выключателю питания к сожалению места не нашлось. Ну мне кажется, что с учетом специфики использования данного девайса, вообще не проблема просто втыкать/вытыкать вилку в розетку/из розетки - не электро-чайник ведь?!
Питается схема импульсным блоком питания описанным в этой статье.
Получившийся коробок, довольно эргономично вписался в "стойку" с лабораторником смонтированным в таком же корпусе.
Тесты:
Первым под опыты попал вот такой блок питания.
Заявлено 1,25А при напряжении 48В. 48В в данном случае опасно, ибо силовые транзисторы в нагрузке рассчитаны на 50В максимум. Повезло, что испытуемый блок питания имеет функцию регулировки напряжения в небольшом диапазоне, чем я и воспользовался.
Выставил в блоке питания минимально возможные 41В, присоединил испытуемого к испытателю.
Решение внедрить "табло" на морду нагрузки очень кстати правильное - не нужно лепить рядом со "стендом" кучу дополнительных измерителей.
Крутим ручку!
1А, напряжение даже слегка приподнялось, но все в пределах допустимого.
Полтора ампера, полет нормальный!
ДВА!!! Ампера, БП везёт! Правда напряжение начинает проваливаться.
При дальнейшем увеличении тока, в БП щелкнула какая-то релюшка и ток упал до 1,6А а напряжение снизилось до двух вольт. Защита сработала очень хорошо. При уменьшении тока до 1,2А, та-же релюшка щелкнула взад и напряжение восстановилось.
Теперь хардкор!!!
Следующий испытуемый - импульсник собственного производства, описан тут.
Соединил клеммы проводами и выставил на питальнике 12,5В.
Кстати - оба показометра идентичны, но из разных партий, как видно на снимке, кто-то врёт!
Крутим регулятор тока. (на БП регулятор тока на максимуме)
1А - всё стабильно.
5А, напряжение на клеммах БП просело на 300мВ, а вот на клеммах нагрузки заметно сильнее, очевидно большое падение на тонких хоть и коротких проводах.
7А, на табло блока питания просадка словно пропала, но рассмотреть и выявить наличие/отсутствие уже проблематично, показания прыгают, от 12,3В до 12,5В. ВЧ помеха сводит приборчик с ума. С этим нужно поработать.
9А, показания вольтметра на блоке питания устаканились (видимо на каком-то участке ВАХ БП, имеет место возбуждение). Показания тока на обоих приборах более-менее близки.
Дальше увеличивать ток нет смысла, ибо после 9,99А оба показометра уходят в перегруз и вместо тока показывают три прочерка.
Провода за время испытания ощутимо нагрелись, балласт разогрелся до "нетерпимой" температуры.
Нагрузка показала себя достойно, единственное, что слегка напрягает - это 11кГц свист, его едва слышно, но тем не менее он имеет место быть.
Смотрим в "телевизор".
Вот такой сигнал на затворах пары силовых транзисторов при токе 20мА (минимальное значение), это при разряде литиевого аккумулятора, напряжение 4В.
Вот так при 1А, а на фото ниже, уже 3А.
На снимках видно, что даже при относительно больших токах, фронты меандра на затворе не режутся, а это значит, что транзисторы драйвера со своей задачей справляются и "ключуют" силовые феты хорошо!
На данном этапе испытаний, ни чего из предложенного читателем в предыдущих статьях не внедрял. В дальнейшем наверное введу в схему "П" фильтр, для устранения "свиста". А еще нужно подумать, куда именно и какие номиналы блокировочных конденсаторов понаставить.
Кстати - как и ожидалось, основной нагрев уходит в балласт, даже при длительной работе (разряд аккумулятора от шурика) корпус - он же радиатор слегка тёплый, балласт при этом разогревается как утюг.
Подобное "издевательство" над тем же аккумулятором с линейной нагрузкой собранной наспех, пришлось остановить через три минуты, ибо даже тот ишачий радиатор перегревался!
Тут можно скачать печатную плату.
В завершении хочу выразить благодарность всем участникам предыдущих бесед. Спасибо за идеи и подсказки, а еще за поддержку и критику. Так же хочу поблагодарить всех тех, кто не понял и не поддержал идею, но тем не менее не переходил на личности и не называл ни кого идиотом/идиотами, спасибо за понимание!
Пока всё, спасибо за внимание и до новых встреч!
