Назначение
Радиолюбители, занимающиеся ремонтом и конструированием силовой электроники, знают, что бывает довольно трудно подобрать нагрузку для испытаний и снятия характеристик устройства. Для этого используют и лампы накаливания, мощные реостаты и ТЭН-ны. Я долгое время использовался в качестве нагрузки старый советский утюг)…
В публикации приводится для этих целей универсальный прибор, работающий в широком диапазоне напряжений и токов, позволяющий плавно регулировать своё сопротивление, т.е. проходящий через него ток.
Такие приборы называются электронными эквивалентами нагрузки. Как правило в качестве регулирующего элемента в них используются mosfet-транзисторы.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Вид тока – постоянный;
Максимальное рабочее напряжение – 70 В;
Диапазон регулировки тока – 900 мА - 15 А;
Собственный источник питания для схемы – 12 В, 10 мА.
В качестве нагрузки используются четыре, включённых параллельно, mosfet-транзисторы VT1…VT4 IRFP260N c мощными проволочными резисторами в цепи истока R6, R10, R7, R11. Эти резисторы являются датчиками тока.
Управляют транзисторами VT1…VT4 четыре идентичных операционных усилителя (ОУ), образованных двумя микросхемами DA1, DA2 LM358. На их прямые входа подаётся напряжение с делителя R1R2R3, которым, собственно, и осуществляется регулировка тока (изменение проводимости каналов VT1…VT4), а на инвертирующие – напряжение с датчиков тока R6, R10, R7, R11.
Значения на выходах ОУ будут меняться таким образом, чтобы обеспечить равенство значений напряжения на их инвертирующих и прямых входах. Напряжения на прямых входах неизменное –установка с помощью переменного резистора R3. Меняется напряжение на выходе операционного усилителя – меняется сопротивление канала управляемого транзистора – подгоняется напряжение на датчиках тока к установленному напряжению на прямых входах ОУ.
Преимуществом такой электронной нагрузки является независимость протекающего через него тока от приложенного напряжения. Т.е. скажем, если установить предел в 10 А, то это значение останется неизменным и для напряжения 10 В, и для напряжения 70 В.
В технических характеристиках указан верхний токовый предел в 15 А, но такие токи, зачастую оказываются чрезмерными, и чтобы уменьшить верхний предел достаточно увеличить сопротивление резистора R1. Некоторые значения сопротивления этого резистора для разных значений максимального тока: 91 кОм - 5 А, 68 кОм - 7 А, 47 кОм - 10 А.
Конструкция и детали
Чертёж печатной платы показан выше.
Для питания схемы эквивалента нужен маломощный стабилизированный источник постоянного тока напряжением 12 В.
Резисторы, используемые в качестве датчиков тока – R6, R10, R7, R11 – проволочные сопротивлением 0,1 Ом и мощностью 5 Вт, например, SQP-5.
Теплоотвод от транзисторов он должен быть массивным, желательно с дополнительным обдувом, если, конечно, предполагается использовать схему по максимуму – с токами до 15 А.