Rangkaian beban elektronik buatan sendiri. Beban elektronik yang dapat disesuaikan untuk menguji catu daya. Skema. Perangkat berdasarkan KTC8550

Saat menguji catu daya berdaya tinggi, beban elektronik digunakan, misalnya, untuk memaksa arus tertentu. Dalam praktiknya, lampu pijar sering digunakan (yang merupakan solusi buruk karena rendahnya resistansi filamen dingin) atau resistor. Modul beban elektronik tersedia untuk dibeli di situs toko online (dengan harga sekitar 600 rubel).

Modul tersebut memiliki parameter berikut: daya maksimum 70 W, daya kontinu 50 W, arus maksimum 10 A, tegangan maksimum 100 V. Papan memiliki resistor pengukur (dalam bentuk kawat bengkok), transistor IRFP250N, TL431, LM258 , LM393. Untuk memulai modul beban buatan, Anda perlu memasang transistor ke radiator (lebih baik melengkapinya dengan kipas angin), menyalakan potensiometer yang mengatur arus dan menghubungkan sumber listrik 12 V. Berikut adalah diagram blok yang disederhanakan :

Konektor V-V+ digunakan untuk menghubungkan kabel yang menghubungkan perangkat yang diuji; ada baiknya menghubungkan ammeter secara seri dengan sirkuit ini untuk memantau arus yang ditentukan.

Daya disuplai ke konektor J3, perangkat itu sendiri mengkonsumsi arus 10 mA (tidak termasuk konsumsi arus kipas). Kami menghubungkan potensiometer ke konektor J4 (PA).

Kipas 12V dapat dihubungkan ke konektor J1 (FAN), konektor ini membawa suplai tegangan dari konektor J3.

Pada konektor J2 (VA) terdapat tegangan pada terminal V-V+, kita dapat menghubungkan voltmeter disini dan memeriksa berapa tegangan pada keluaran beban sumber listrik.

Pada arus 10 A, membatasi daya kontinu hingga 50 W mengarah pada fakta bahwa tegangan input tidak boleh melebihi 5 V, untuk daya 75 W, tegangannya masing-masing adalah 7,5 V.

Setelah pengujian dengan catu daya, baterai dengan tegangan 12 V dihubungkan sebagai sumber tegangan agar tidak melebihi 50 W - arus tidak boleh lebih dari 4 A, untuk daya 75 W - 6 A.

Tingkat fluktuasi tegangan pada input modul cukup dapat diterima (sesuai osilogram).

Diagram skematik. banyak

Ini bukanlah diagram yang 100% akurat, namun sangat mirip dan telah dikumpulkan berkali-kali oleh orang-orang. Ada juga gambar papan sirkuit tercetak.

Prinsip operasi

Transistor adalah MOSFET saluran-N dengan Id arus lebih tinggi dan daya Pd serta resistansi RDSON lebih rendah. Arus maksimum dan tegangan operasi blok beban buatan akan bergantung pada parameternya.

Transistor NTY100N10 digunakan, paket to-264-nya memberikan pembuangan panas yang baik, dan daya pembuangan maksimumnya adalah 200 W (tergantung radiator tempat kita meletakkannya).

Kipas juga diperlukan, termistor RT1 digunakan untuk mengontrolnya - pada suhu 40 oC ia mematikan daya dan menyalakannya kembali ketika suhu radiator melebihi 70 oC. Dengan beban 20 A, resistor harus memiliki daya 40 W dan didinginkan dengan baik.

Untuk mengukur arus, digunakan ammeter berdasarkan sirkuit mikro ICL7106 yang populer. Sirkuit ini tidak memerlukan konfigurasi; setelah perakitan yang benar, sirkuit ini langsung berfungsi. Anda hanya perlu memilih R02 agar arus minimumnya 100 mA, Anda juga bisa memilih nilai R01 agar arus maksimumnya tidak melebihi 20 A.

Rangkaian sederhana ini beban elektronik Dapat digunakan untuk menguji berbagai jenis catu daya. Sistem berperilaku sebagai beban resistif yang dapat diatur.

Dengan menggunakan potensiometer, kita dapat memperbaiki beban apa pun dari 10mA hingga 20A, dan nilai ini akan dipertahankan terlepas dari penurunan tegangan. Nilai saat ini terus ditampilkan pada ammeter internal - jadi tidak perlu menggunakan multimeter pihak ketiga untuk tujuan ini.

Sirkuit beban elektronik yang dapat disesuaikan

Sirkuit ini sangat sederhana sehingga hampir semua orang dapat merakitnya, dan menurut saya sirkuit ini sangat diperlukan di bengkel setiap amatir radio.

Penguat operasional LM358 memastikan bahwa penurunan tegangan pada R5 sama dengan nilai tegangan yang diatur menggunakan potensiometer R1 dan R2. R2 untuk penyetelan kasar dan R1 untuk penyetelan halus.

Resistor R5 dan transistor VT3 (jika perlu, VT4) harus dipilih sesuai dengan daya maksimum yang ingin kita gunakan untuk memuat catu daya kita.

Pemilihan transistor

Pada prinsipnya, transistor MOSFET saluran-N apa pun dapat digunakan. Tegangan pengoperasian beban elektronik kita akan bergantung pada karakteristiknya. Parameter yang menarik perhatian kita adalah besarnya I k (arus kolektor) dan P tot (disipasi daya). Arus kolektor adalah arus maksimum yang dapat disalurkan oleh transistor, dan disipasi daya adalah daya yang dapat dihamburkan transistor sebagai panas.

Dalam kasus kami, transistor IRF3205 secara teoritis dapat menahan arus hingga 110A, tetapi disipasi daya maksimumnya sekitar 200 W. Cara menghitungnya mudah, kita dapat mengatur arus maksimum 20A pada tegangan hingga 10V.

Untuk meningkatkan parameter ini, dalam hal ini kami menggunakan dua transistor, yang memungkinkan kami menghilangkan 400 W. Ditambah lagi, kita akan membutuhkan radiator bertenaga dengan pendinginan paksa jika kita benar-benar ingin berusaha maksimal.


Seiring waktu, saya telah mengumpulkan sejumlah konverter AC-DC China yang berbeda untuk mengisi daya baterai ponsel, senter, tablet, serta catu daya switching kecil untuk elektronik dan baterai itu sendiri. Parameter kelistrikan perangkat sering kali ditunjukkan pada kasingnya, tetapi karena paling sering Anda harus berurusan dengan produk Cina, di mana menggembungkan indikator adalah hal yang sakral, tidak ada salahnya untuk memeriksa parameter sebenarnya dari perangkat sebelum menggunakannya untuk kerajinan. . Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan catu daya tanpa rumah, yang tidak selalu berisi informasi tentang parameternya.


Banyak yang mungkin mengatakan bahwa menggunakan resistor variabel atau tetap yang kuat, lampu mobil, atau spiral nichrome saja sudah cukup. Masing-masing cara mempunyai kekurangan dan kelebihannya masing-masing, namun yang utama adalah dengan menggunakan cara-cara tersebut, kelancaran regulasi yang ada cukup sulit dicapai.

Oleh karena itu, saya merakit sendiri beban elektronik menggunakan penguat operasional LM358 dan transistor komposit KT827B, menguji catu daya dengan tegangan dari 3 V hingga 35 V. Pada perangkat ini, arus yang melalui elemen beban distabilkan, sehingga praktis tidak mengalami penyimpangan suhu dan tidak bergantung pada tegangan sumber yang diuji, yang sangat nyaman saat mengambil karakteristik beban dan melakukan pengujian lainnya, terutama pengujian jangka panjang. -istilah.


Bahan:
- sirkuit mikro LM358;
- transistor KT827B (transistor komposit NPN);
- resistor 0,1 Ohm 5 W;
- resistor 100 ohm;
- resistor 510 ohm;
- resistor 1 kOhm;
- resistor 10 kOhm;
- resistor variabel 220 kOhm;
- kapasitor non-polar 0,1 μF;
- 2 buah kapasitor oksida 4,7 uF x 16V;
- kapasitor oksida 10 μF x 50V;
- radiator aluminium;
- Catu daya stabil 9-12 V.

Peralatan:
- besi solder, solder, fluks;
- bor listrik;
- gergaji ukir;
- mengebor;
- Ketuk M3.

Petunjuk untuk merakit perangkat:

Prinsip operasi. Prinsip pengoperasian perangkat adalah sumber arus yang dikontrol tegangan. Transistor bipolar komposit kuat KT 827B dengan arus kolektor Ik = 20A, gain h21e lebih dari 750 dan disipasi daya maksimum 125 W setara dengan beban. Resistor R1 dengan daya 5W merupakan sensor arus. Resistor R5 mengubah arus melalui resistor R2 atau R3 tergantung pada posisi sakelar dan, karenanya, tegangan di atasnya. Penguat dengan umpan balik negatif dari emitor transistor ke input pembalik penguat operasional dirakit menggunakan penguat operasional LM358 dan transistor KT 827B. Tindakan OOS dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa tegangan pada keluaran op-amp menyebabkan arus yang melalui transistor VT1 sehingga tegangan pada resistor R1 sama dengan tegangan pada resistor R2 (R3). Oleh karena itu, resistor R5 mengatur tegangan pada resistor R2 (R3) dan, dengan demikian, arus yang melalui beban (transistor VT1). Saat op-amp berada dalam mode linier, nilai arus yang ditunjukkan melalui transistor VT1 tidak bergantung pada tegangan pada kolektornya atau pada penyimpangan parameter transistor saat memanas. Sirkuit R4C4 menekan eksitasi diri transistor dan memastikan operasi stabil dalam mode linier. Untuk memberi daya pada perangkat, diperlukan tegangan 9 V hingga 12 V, yang harus stabil, karena kestabilan arus beban bergantung padanya. Perangkat mengkonsumsi tidak lebih dari 10 mA.


Urutan pekerjaan
Rangkaian kelistrikannya sederhana dan tidak mengandung banyak komponen, jadi saya tidak repot dengan papan sirkuit tercetak dan memasangnya di papan tempat memotong roti. Resistor R1 dinaikkan di atas papan, karena menjadi sangat panas. Dianjurkan untuk memperhitungkan lokasi komponen radio dan tidak menempatkan kapasitor elektrolitik di dekat R1. Saya tidak berhasil melakukan ini (saya lupa), dan itu tidak sepenuhnya baik.


Transistor komposit yang kuat KT 827B dipasang pada radiator aluminium. Saat membuat unit pendingin, luasnya harus minimal 100-150 cm 2 per 10 W daya yang hilang. Saya menggunakan profil aluminium dari beberapa perangkat foto dengan luas total sekitar 1000 cm2. Sebelum memasang transistor, VT1 membersihkan permukaan heat sink dari cat dan mengoleskan pasta penghantar panas KPT-8 ke lokasi pemasangan.


Anda dapat menggunakan transistor lain dari seri KT 827 dengan sebutan huruf apa pun.


Selain itu, alih-alih transistor bipolar, Anda dapat menggunakan transistor efek medan saluran-n IRF3205 atau analog lain dari transistor ini di rangkaian ini, tetapi Anda perlu mengubah nilai resistor R3 menjadi 10 kOhm.


Namun ada risiko kerusakan termal pada transistor efek medan ketika arus yang lewat dengan cepat berubah dari 1A menjadi 10A. Kemungkinan besar, tubuh TO-220 tidak mampu memindahkan panas sebanyak itu dalam waktu sesingkat itu dan mendidih dari dalam! Selain itu, kami juga dapat menambahkan bahwa Anda juga dapat menemukan komponen radio palsu dan parameter transistor akan benar-benar tidak dapat diprediksi! Atau rumah aluminium dari transistor KT-9 KT827!

Mungkin masalahnya dapat diselesaikan dengan memasang 1-2 transistor yang sama secara paralel, tetapi saya belum memeriksanya secara praktis - transistor IRF3205 yang sama tidak tersedia dalam jumlah yang diperlukan.

Perumahan untuk beban elektronik digunakan dari radio mobil yang rusak. Terdapat pegangan untuk membawa perangkat. Saya memasang kaki karet di bagian bawah untuk mencegah tergelincir. Saya menggunakan tutup botol obat sebagai kakinya.


Penjepit akustik dua pin ditempatkan di panel depan untuk menghubungkan catu daya. Ini digunakan pada speaker audio.


Di sini juga terdapat kenop pengatur arus, tombol hidup/mati perangkat, sakelar mode pengoperasian beban elektronik, dan ampere-voltmeter untuk pemantauan visual proses pengukuran.


Saya memesan ampere-voltmeter di situs Cina dalam bentuk modul bawaan yang sudah jadi.


Beban elektronik beroperasi dalam dua mode pengujian: yang pertama dari 70 mA hingga 1A dan yang kedua dari 700 mA hingga 10A.
Perangkat ini diberi daya dari catu daya switching yang stabil dengan tegangan 9,5 V.

Mengapa Anda memerlukan perangkat seperti beban elektronik, mungkin semua orang tahu - ini memungkinkan Anda membuat tiruan dari resistor yang sangat kuat pada output catu daya, pengisi daya, amplifier, UPS, dan sirkuit lainnya saat mengaturnya. Beban elektronik ini dapat menangani arus lebih dari 100 Amps, menghilangkan lebih dari 500 W secara terus menerus dan menangani daya 1 kW dalam mode burst.

Rangkaian ini pada prinsipnya sederhana dan menggunakan dua transistor efek medan dengan op-amp pengatur. Masing-masing dari dua saluran itu sama dan dihubungkan secara paralel. Tegangan kontrol saling berhubungan dan beban dibagi rata antara dua transistor efek medan yang kuat. Di sini, 2 resistor 50 A digunakan untuk shunt, membentuk tegangan umpan balik 75 mV. Keuntungan nyata dari memilih nilai resistansi yang rendah (setiap shunt hanya 1,5 miliohm) adalah penurunan tegangan dapat diabaikan. Bahkan ketika beroperasi dengan beban 100 A, penurunan tegangan pada setiap resistor shunt akan kurang dari 0,1 V.

Kerugian menggunakan rangkaian ini adalah memerlukan op-amp dengan offset masukan yang sangat rendah, karena perubahan offset yang kecil pun dapat menyebabkan kesalahan besar pada arus yang dikontrol. Misalnya, dalam uji laboratorium, tegangan offset 100 µV saja akan menghasilkan perubahan arus beban sebesar 0,1 A. Selain itu, sulit untuk menciptakan tegangan kontrol yang stabil tanpa menggunakan DAC dan op-amp presisi. Jika Anda berencana menggunakan mikrokontroler untuk menggerakkan beban, Anda perlu menggunakan op amp amplifikasi tegangan shunt presisi yang kompatibel dengan output DAC (misalnya 0-5V) atau menggunakan pembagi tegangan presisi untuk menghasilkan sinyal kontrol.

Seluruh rangkaian dirakit pada sepotong PCB menggunakan metode pemasangan yang disederhanakan dan ditempatkan di atas balok aluminium besar. Permukaan logam dipoles untuk memastikan konduktivitas termal yang baik antara transistor dan heatsink. Semua sambungan dengan arus tinggi - setidaknya 5 kabel dari kawat pilin tebal, kemudian dapat menahan setidaknya 100 A tanpa pemanasan atau penurunan tegangan yang signifikan.

Di atas adalah foto papan tempat memotong roti tempat dua amplifier operasional LT1636 presisi tinggi disolder. Dan modul konverter DC-DC digunakan untuk mengubah tegangan input menjadi 12 V yang stabil untuk pengontrol kipas pendingin. Ini dia - 3 kipas di sisi radiator.