Электронная нагрузка на полевых транзисторах: схема. Самодельная электронная нагрузка на полевом транзисторе. Особенности устройств серии Sorensen

Содержание

ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА

Для чего нужно такое устройство, как электронная нагрузка, наверное все в курсе — она позволяет создать имитацию очень мощного резистора на выходе блоков питания, зарядок, усилителей, ИБП и других схем при их настройке. Данная электронная нагрузка может выдержать более 100 Ампер тока, рассеивая более 500 Вт непрерывно и выдерживая 1 кВт мощности в импульсном режиме.

Схема самодельной электронной нагрузки на 500 Вт

Схема в принципе несложная и тут используются два полевых транзистора с регулирующими ОУ. Каждый из двух каналов одинаков и включены они параллельно. Управляющие напряжения связаны между собой и нагрузка делится поровну между двумя мощными полевыми транзисторами. Здесь использованы для шунта 2 резистора на 50 А, формируя напряжение обратной связи 75 мВ. Очевидным преимуществом в выборе такого малого значения сопротивления (каждый шунт сопротивлением всего 1,5 миллиом) в том, что падение напряжения практически ничтожно. Даже при работе с нагрузкой 100 А, падение напряжения на каждом шунтирующем резисторе будет менее 0,1 В.

Недостатком использования такой схемы в том, что требуется ставить ОУ с очень низким входным смещением, так как даже небольшое изменение смещения может привести к большой погрешности в контролируемом токе. Например, при лабораторных испытаниях, всего 100 мкВ напряжения смещения приведет к изменению тока нагрузки на 0,1 А. Кроме того, трудно создать такие стабильные управляющие напряжения без использования ЦАП и прецизионных ОУ. Если вы планируете использовать микроконтроллер для управления нагрузкой, нужно будет либо использовать прецизионные ОУ для усиления напряжения с шунта, совместимые с ЦАП на выходе (например, 0-5 В) или использовать прецизионный делитель напряжения для создания управляющего сигнала.

Вся схема была собрана на куске текстолита методом упрощённого монтажа и размещена на верхней части большого алюминиевого блока. Поверхность металла отполирована для того, чтобы обеспечить хорошую теплопроводность между транзисторами и радиатором. Все соединения с большим током — не менее 5 проводов толстого многожильного провода, тогда они смогут выдерживать не менее 100 А без существенного нагрева или падения напряжения.

Выше приведено фото макетки, на которой впаяны два операционных усилителя повышенной точности LT1636. А модуль DC-DC преобразователя используется для преобразования входного напряжения на стабильных 12 В для контроллера вентилятора системы охлаждения. Вот они — 3 вентилятора на боковой стороне радиатора.

   Форум по схеме

   Форум по обсуждению материала ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА





MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.


ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

Что такое изолятор и чем он отличается от токопроводящего материала. Занимательная теория радиоэлектроники.


Электронная нагрузка

Устройство заменяет нагрузку в виде набора постоянных или переменных резисторов и поможет при испытании и налаживании блоков питания.

Выбор силового транзистора зависит от того какой максимальный ток нагрузки вы желаете получить, соответственно подбирается измерительная головка и шунт. Допустимо использовать параллельное включение силовых транзисторов, при этом нагрузка на каждый из них уменьшиться, а общий ток увеличиться.


Испытуемый блок питания подключается к входным клеммам и резистором R2 выставляется желаемый ток.
Конструкцию можно выполнить навесным монтажом в любом подходящем корпусе, например от компьютерного блока питания, с вентилятором для обдува радиатора.

Основные параметры транзистора TIP36. Datasheet

Pc max

Ucb max

Uce max

Ueb max

Ic max

Tj max, °C

Ft max

Cc tip

Hfe

90W

80V

40V

5V

25A

150°C

3MHz

20/100

 

Общий вид

транзистора TIP36.

Цоколевка

транзистора TIP36.

Обозначение контактов:
Международное: C — коллектор, B — база, E — эмиттер.
Российское: К — коллектор, Б — база, Э — эмиттер.


Источник: http://www.cqham.ru/ 

————————————————————

Улучшенная схема электронной нагрузки с плавной регулировкой тока.
В качестве нагрузочного элемента здесь применен мощный полевой транзистор, обеспечивающий значительные преимущества по сравнению с традиционно используемыми для этой цели громоздкими реостатами. Однако в процессе испытаний нагрузочные элементы нагреваются, и температурный дрейф их параметров затрудняет проведение испытаний.
В предлагаемом 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.
С помощью эквивалента нагрузки можно проверять не только стабилизированные и нестабилизированные блоки питания, но и батареи (гальванические, аккумуляторные, солнечные и т. д.).


Схема эквивалента нагрузки показана на рис. 1.

По принципу работы это — источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Эквивалент нагрузки — мощный полевой транзистор IRF3205, который выдерживает ток до 110А, напряжение до 55V и рассеиваемую мощность до 200W. Резистор R1 — датчик тока. Резистором R5 изменяют ток через резистор R2 и соответственно напряжение на нем, которое равно Uпит = R2/(R2+R3+R5), где Uпит — напряжение питания. На ОУ DA1.1 и транзисторе VT1 собран усилитель с отрицательной обратной связью с истока этого транзистора на инвертирующий вход ОУ. 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. Поэтому резистором R5 регулируют напряжение на резисторе R2 и соответственно ток через нагрузку (транзистор VT1), равный Uпит = R2/[R1(R2+R3+R5)]. Пока ОУ находится в линейном режиме, указанное значение тока через транзистор VT1 не зависит ни от напряжения на его стоке, ни от дрейфа параметров транзистора при его разогреве. Цепь R4C2 подавляет самовозбуждение транзистора и обеспечивает его устойчивую работу в линейном режиме. Для питания устройства необходимо напряжение 9…12V, которое обязательно должно быть стабильным, поскольку от него зависит стабильность тока нагрузки. Ток, потребляемый устройством, не превышает 10 мА.

 
Рис.2 Конструкция и детали.

В устройстве использованы детали для поверхностного монтажа, размещенные на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита, которая вместе с транзистором установлены на теплоотводе. Транзистор прикрепляют к теплоотводу винтом. Плату допустимо приклеить к теплоотводу для большей механической прочности. При изготовлении теплоотвода в виде пластины его площадь должна быть не менее 100….150 см2 на 10 Вт рассеиваемой мощности. Для повышения эффективности при длительных испытаниях желательно применить вентилятор. Резистор R1 составлен из девяти сопротивлением по 0,1 Ом (мощностью 1 Вт), включенных параллельно и последовательно, как показано на рис. 2. Остальные постоянные резисторы — типоразмера 1206 и мощностью 0,125 Вт. Переменный резистор R5 -СПО, СП4. Конденсатор — С2 К10-17В, остальные — танталовые.


Вместо компонентов для поверхностного монтажа можно применить обычные, но тогда топологию печатной платы придется немного изменить. Номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть не меньше напряжения проверяемого источника. Конденсатор С2 следует установить непосредственно на выводах транзистора VT1.
В устройстве применен ОУ LM358AM в случае использования других ОУ следует иметь в виду, что его питание в этом устройстве однополярное, поэтому он должен быть работоспособен при нулевом напряжении на обоих входах. Заменяя полевой транзистор, будьте внимательны: для этого устройства подходит большое число транзисторов фирмы IR, но некоторые из них могут работать неустойчиво. При отсутствии полевого можно применить составной биполярный транзистор структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока не менее 1000 и соответствующим током коллектора, например, КТ827А—КТ827В. Выводы такого транзистора подключают соответственно: затвор — база, сток — коллектор, исток — эмиттер.

В этом случае сопротивление резистора R4 надо уменьшить до 510 Ом. Сильноточные цепи выполняют проводом соответствующего сечения.

Устройство не требует налаживания. Проверяемый источник питания с напряжением от 3 до 35V подключают к устройству с соблюдением полярности. Для уменьшения минимального значения напряжения контролируемого источника питания следует пропорционально уменьшить сопротивление резисторов R1 и R2. Ток, потребляемый эквивалентом нагрузки, регулируют резистором R5. Интервал регулировки тока при указанных на схеме номиналах элементов и напряжении питания 12V равен 0,5… 11А. Для уменьшения минимального значения тока можно ввести дополнительный переключатель, с помощью которого параллельно резистору R2 подключают резистор сопротивлением 100 Ом. В этом случае минимальное и максимальное значения тока уменьшатся в 10 раз.


Источник: журнал «Радио» №1 2005


 Электронный предохранитель

Электронный предохранитель, осуществляет эффективную защиту в цепях электропитания с напряжением до 45V. Номиналы деталей приведены в таблице для разных токов срабатывания предохранителя. 

I макс (A) R1 (Ом) R2 (Ом) VT1 VT2 VT3
5 100 0,12 2N1613 2N3055 BC148
0,5 1000 1 BC107 2N1613 BC148
0,1 4700 4,7 BC107 2N1613 BC148

Источник: http://gete.ru/

—————————————————-
  
Еще один вариант решения проблемы защиты блока питания от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, это включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора со встроенным каналом.
В транзисторах такого типа на вольтамперной характеристике есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор будет работает как стабилизатор или ограничитель тока.

  
Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания показана на Рис.1, а вольтамперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на Рис.2.
Работает защита следующим образом. Если сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5V, и практически на нагрузке будет все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.
  
Рис. 2

Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличением сопротивления резистора R1.
Нужно выбирать такой резистор, чтобы ток короткого замыкания был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки.
   Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со сглаживающим RC-фильтром — тогда полевой транзистор включают вместо резистора фильтра (пример показан на рис. 3).
   Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все выпрямленное напряжение, его можно использовать для световой или звуковой сигнализации. Вот, к примеру, схема включения световой сигнализации — рис.7. Когда с нагрузкой все в порядке, горит светодиод HL2 зеленого цвета. При этом падения напряжения на транзисторе недостаточно для зажигания светодиода HL1. Но стоит появиться КЗ в нагрузке, как светодиод HL2 гаснет, но зато вспыхивает HL1 красного свечения.
  
Рис. 3

Резистор R2 выбирают в зависимости от нужного ограничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям.
   Схема подключения звукового сигнализатора приведена на рис. 4. Его можно подключать либо между стоком и истоком транзистора, либо между стоком и затвором, как светодиод HL1.
   При появлении на сигнализаторе достаточного напряжения вступает в действие генератор ЗЧ, выполненный на однопереходном транзисторе VT2, и в головном телефоне BF1 раздается звук.
   Однопереходный транзистор может быть КТ117А — КТ117Г, телефон — низкоомный (можно заменить динамической головкой небольшой мощности).

  
Рис. 4

Для слаботочных нагрузок в блок питания можно ввести ограничитель тока КЗ на полевом транзисторе КП302В. При выборе транзистора для других блоков следует учитывать его допустимую мощность и напряжение сток — исток.
   Конечно, подобную автоматику можно ввести и в стабилизированный блок питания, не имеющий защиты от КЗ в нагрузке.

Источник: журнал «Радио» №7, 1989 г., стр.78
——————————————————————————————-

Электронная нагрузка на биполярных транзисторах

Зарегистрироваться Логин или эл. Войти Запомнить меня. Блог AliExpress Помощь по покупкам. Всем привет. Хочу представить Вашему вниманию обзор программируемой электронной нагрузки, купленной на АлиЭкспресс.


Поиск данных по Вашему запросу:

Электронная нагрузка на биполярных транзисторах

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электронная нагрузка для источника питания

Регулируемая электронная нагрузка для проверки блока питания. Схема


Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов которые при расчетах обычно считают синусоидальными , при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением. Во входной цепи, кроме источника постоянного напряжения, необходимого для обеспечения активного режима работы, также используют источник входного переменного напряжения.

Представим три характерные схемы включения транзистора. Схема с общей базой ОБ рис. Если сопротивление нагрузки достаточно велико, то амплитуда переменной составляющей напряжения u вых значительно больше амплитуды напряжения u вх. Входной ток такой схемы достаточно большой, а соответствующее входное сопротивление мало.

Схема включения транзистора с общей базой ОБ. Схема включения транзистора с общим эмиттером ОЭ. Схема с общим эмиттером ОЭ рис. Входной ток схемы достаточно мал, поэтому входное сопротивление больше, чем у схемы с общей базой.

Схема включения транзистора с общим коллектором ОК. После этого к коллектору оказываются подключенными и источник входного напряжения u вх , и сопротивление нагрузки. Отсюда и название — схема с общим коллектором. Напряжение u бэ и особенно его переменная составляющая достаточно малы, поэтому амплитуда переменной составляющей напряжения u вх примерно равна амплитуде переменной составляющей напряжения u вых.

Поэтому схемы с общим коллектором называют эмиттерным повторителем. Схема отличается повышенным входным сопротивлением, так как при увеличении входного напряжения увеличению входного тока препятствует увеличение как напряжения u бэ , так и напряжения u вых.

На практике наиболее часто используется схема с общим эмиттером. Поиск по сайту. Тесты Видео пособие Форум О разработчике Файлы для скачивания. Теоретический материал Общее понятие. Историческая справка. Основные разделы и направления электроники.

Перспективы развития электроники. Элементы электронных схем. Полупроводниковые диоды. Разновидности диодов. Классификация и система обозначений.

Биполярные транзисторы. Количественные особенности структуры транзистора. Три схемы включения биполярного транзистора с ненулевым сопротивлением нагрузки. Полевые транзисторы. Схема с общим коллектором ОК рис. При определении переменных составляющих токов и напряжений источники постоянного напряжения u 1 и u 2 заменяют закоротками закорачивают.

Введение Теоретический материал Общее понятие Историческая справка Основные разделы и направления электроники Перспективы развития электроники Элементы электронных схем Полупроводниковые диоды Разновидности диодов Классификация и система обозначений Биполярные транзисторы Количественные особенности структуры транзистора Три схемы включения биполярного транзистора с ненулевым сопротивлением нагрузки h — параметры транзистора Полевые транзисторы.

Три схемы включения биполярного транзистора с ненулевым сопротивлением нагрузки Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов которые при расчетах обычно считают синусоидальными , при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением. Схема включения транзистора с общей базой ОБ Рис.


Нагрузка на полевом транзисторе

Канал ЭлектроХобби на YouTube. Предлагаю вашему вниманию ознакомится с такой достаточно полезной схемой как электронная нагрузка, которая имеет возможность управлять силой тока, идущего через ее силовые, нагрузочные элементы. В этой схеме таковыми являются мощные биполярные транзисторы. Я поставил КТ, имеющие мощность ватт и ток в коллекторной цепи до 25 ампер. То есть, подлючая такие транзисторы параллельно друг другу и ставя их на достаточный радиатор с хорошим охлаждением можно их эмиттерно-коллекторный переходы использовать как нагрузочное сопротивление.

Транзи́стор (англ. transistor), полупроводнико́вый трио́д — радиоэлектронный компонент Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены .. Выбор нагрузки транзистора и тока коллектора (стока) при этом.

Набор для сборки простой электронной нагрузки 150 Ватт

Кто собирал электронные нагрузки? Нужен совет. Есть мнение что каждый транзюк к шунту подключать через резистор но меня что-то лень мне так делать по нескольким причинам. Дохнут скорее от перегрева, какой ток проходит через полевик? Например он может рассеять максимум 94 ватта, то есть при 12 вольтах, он может коммутироватьчуть меньше 8 ампер. А максимальный ток 50 ампер приведен для импульсной нагрузки. Но тут все транзисторы через отдельные резисторы на истоках запаралелены. В ИБП стоки и истоки соединены,нормально работает. Приведёная схема настораживает отсутствием дроселя в нагрузке,тоесть полевик просто коротит кондёры исследуемого устройства блока питания на землю,что мне мало нравится. А в линейном режимер,режиме регулируемого резистора они нужны,причём лучше чтобы каждый полевик управлялся операционником контролирующим ток в его стоке.

Эквивалент нагрузки с цифровой индикацией

В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности [2]. В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов. В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала, на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора [3] , управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком.

Отправить комментарий. Мощный полумостовой транзисторный драйвер.

Эквивалент нагрузки с цифровой индикацией

Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов которые при расчетах обычно считают синусоидальными , при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением. Во входной цепи, кроме источника постоянного напряжения, необходимого для обеспечения активного режима работы, также используют источник входного переменного напряжения. Представим три характерные схемы включения транзистора. Схема с общей базой ОБ рис. Если сопротивление нагрузки достаточно велико, то амплитуда переменной составляющей напряжения u вых значительно больше амплитуды напряжения u вх. Входной ток такой схемы достаточно большой, а соответствующее входное сопротивление мало.

Транзистор

Эта простая схема электронной нагрузки может быть использована для тестирования различных видов блоков питания. Система ведет себя как резистивная нагрузка с возможностью регулирования. С помощью потенциометра мы можем зафиксировать любую нагрузку от 10мА до 20А, и такое значение будет поддерживаться независимо от падения напряжения. Величина тока непрерывно отображается на встроенном амперметре — поэтому нет необходимости для этой цели использовать сторонний мультиметр. Схема настолько проста, что практически любой желающий может собрать ее, и думаю, она будет незаменима в мастерской каждого радиолюбителя. Операционный усилитель LM делает так, чтобы падение напряжения на R5 было равно значению напряжения заданного с помощью потенциометров R1 и R2.

Поэтому при работе на большую нагрузку MOSFET-ключи управляют через Токи утечки биполярного транзистора очень невелики, они могут.

«Электроника и Радиотехника»

Электронная нагрузка на биполярных транзисторах

Транзистор Т2 выполняет роль генератора стабильного тока, задавая ток в цепи истока полевого транзистора Т1. Транзистор Т3 является динамической нагрузкой в цепи стока полевого транзистора но переменному току. Сегодня соберем такую очень полезную в радиолюбительском деле вещицу, как электронная нагрузка. В качестве динамического сопротивления стоковой нагрузки полевого транзистора Т1 используется активный элемент — полевой транзистор Т2, внутреннее сопротивление которого зависит от амплитуды сигнала на стоке транзистора Т1.

Амперметр — датчик тока в электронной нагрузке

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электронная нагрузка своими руками.

Что нового? Если это ваш первый визит, рекомендуем почитать справку по сайту. Для того, чтобы начать писать сообщения, Вам необходимо зарегистрироваться. Для просмотра сообщений регистрация не требуется. Забыли пароль?

Так называлась статья И. Нечаева г.

Новокузнецк, Кемеровская обл. Логин: Пароль Забыли? Электронная импульсная нагрузка на базе TL Практика Блоки питания. Все электронщики, занимающиеся конструированием устройств электропитания, рано или поздно сталкиваются с проблемой отсутствия нагрузочного эквивалента или функциональной ограниченностью имеющихся нагрузок, а так же их габаритами. К счастью, появление на российском рынке дешевых и мощных полевых транзисторов несколько исправило ситуацию. Стали появляться любительские конструкции электронных нагрузок на базе полевых транзисторов, более пригодных к использованию в качестве электронного сопротивления, нежели их биполярные собратья: лучшая температурная стабильность, практически нулевое сопротивление канала в открытом состоянии, малые токи управления — основные преимущества, определяющие предпочтительность их использования в качестве регулирующего компонента в мощных устройствах.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день. Войти Чужой компьютер. В гостях у Самоделкина!


Электронная нагрузка на полевых транзисторах 500 – 1000 Вт

Недавно потребовалось протестировать различные очень мощные аккумуляторные батареи напряжением от 24 до 55 В. Так как для столь больших токов резисторы подобрать нереально – пришлось построить что-то полностью электронное. В качестве базы послужила конструкция искусственной нагрузки, описанной на сайте ранее. Поскольку мощность её была слишком мала, она несколько усилилась.

Схема электрическая принципиальная ЭН

В качестве силового элемента используется 8 резисторов по 0,68 Ом, подключенных к силовому транзистору IGBT. Почему именно IGBT? Во время испытаний вылетело несколько обычных МОП-транзисторов, а IGBT оказались заметно более устойчивы. Резисторы установлены на радиаторах по 4 шт. В зависимости от потребностей включены последовательно для более высоких напряжений нагрузки или параллельно – для более слабых. Радиаторы прикручены на расстоянии 1 см от дна корпуса, под радиаторами просверлены отверстия, расход охлаждающего воздуха значительный.

Силовой транзистор установлен на радиаторе от процессора ПК, охлаждается двумя вентиляторами.

В качестве измерительного элемента и эталона для операционного усилителя, используется резистор 0,01 Ом, а в качестве измерителей счетчики на микросхемах ICL7107 – точность тока 0,1 А, напряжения – 0,1 В.

Электрическое питание для счетчиков и вентиляторов – снято с какого-то импульсного устройства с параметрами + 5 В на 5 А (индикаторы), +/- 12 В на 2 А (вентиляторы и ОУ). В наличии был классный металлический корпус от какого-то старого прибора, его и решено было использовать. Передняя панель сделана из куска 3-мм ПВХ пластины. В задней части вырезаны отверстия для вентиляторов.

Испытание работы нагрузки

  1. Схема проверена при напряжениях 28 В на 20 А – мощность рассеивается на резисторах и транзисторах IGBT 560 Вт – с охлаждением и под нагрузкой в ​​течение одного часа – температура 40 градусов.
  2. Еще один тест искусственной нагрузки проводился с батареей 55 В на 11 А/ч – здесь нагрузка составила 15 – 20 А, значит мощность достигла 1 кВт – радиаторы стали горячие, особенно те, на которых установлены силовые резисторы. Резисторы нагрелись до около 110 градусов, транзистор IGBT до температуры 90 градусов, в принципе приемлемо.
  3. Естественно можно легко протестировать автомобильные аккумуляторы с режимом 12 В на 20 А – при этом была температура 80 градусов, что нормально.

Пути усовершенствования прибора

В перспективе дальнейшее улучшение этой самодельной электронной нагрузки за счет добавления измерителя мощности и контроллера режимов на Arduino (с Aliexpress).

Строительство прибора обошлось в основном расходами на силовые резисторы – остальное валялось от разборки всяких вещей.
Также добавится несколько гнезд, чтобы иметь несколько диапазонов напряжения для тестирования без переключения мощных резисторов.

ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА

   Регулируемая по мощности нагрузка является частью испытательного оборудования, необходимого при налаживании различных электронных проектов. Например, при построении лабораторного источника питания, оно может «симулировать» подключенный потребитель тока, чтобы увидеть, насколько хорошо ваша схема работает не только на холостом ходу, но и на нагрузку. Добавление силовых резисторов для выхода можно делать только в крайнем случае, но не у каждого они есть да и долго их не продержать — сильно греются. В этой статье будет показано, как можно построить блок регулируемой электронной нагрузки с помощью недорогих компонентов, доступных для радиолюбителей.

Схема электронной нагрузки на транзисторах

   В этой конструкции максимальный ток должен быть примерно 7 ампер и он ограничен 5W резистором, который был использован, и относительно слабым полевым транзистором. Ещё большие нагрузочные токи могут быть достигнуты с помощью резистора на 10 или 20 Вт. Входное напряжение, не должно превышать 60 вольт (максимум на эти полевые транзисторы). Основой служит ОУ LM324 и 4 полевых транзистора.

   Два «запасных» операционных усилителя микросхемы LM324 используются для защиты и управления вентилятором охлаждения. U2C образует простой компаратор между напряжением, установленным термистором и делителем напряжения R5, R6. Гистерезис контролируется положительной обратной связью, полученной R4. Термистор помещается в непосредственный контакт с транзисторами на радиаторах и его сопротивление уменьшается с ростом температуры. Когда температура превышает установленный порог, выход U2C будет высокий. Вы можете заменить R5 и R6 с регулируемым переменником и вручную подбирать порог срабатывания. При настройке убедитесь, что защита срабатывает, когда температура транзисторов MOSFET чуть ниже предельно-допустимой, указанной в даташите. Светодиод D2 сигнализирует, когда активируется функция защиты от перегрузки — он установлен на передней панели.

   В элементе U2B операционного усилителя также есть гистерезис компаратора напряжений и используется он для управления вентилятором 12 В (можно использовать от старых PC). Диод 1N4001 защищает MOSFET BS170 от индуктивный бросков напряжения. Нижний температурный порог для активации вентилятора, контролируется резистором RV2.

Сборка устройства

   Была использована для корпуса старая алюминиевая коробка от коммутатора с большим количеством внутреннего пространства для компонентов. В электронной нагрузке использовал старые AC/DC адаптеры для питания 12 В для главной цепи и 9 В для приборной панели — она имеет цифровой амперметр, чтоб сразу видеть ток потребления. Мощность вы уже рассчитаете и сами по известной формуле.

   Вот фотография тестовой установки. Лабораторный блок питания настроен на 5 В. Нагрузку показывает 0.49A. Так же подключен мультиметр на нагрузке, так что ток нагрузки и напряжение контролируются одновременно. Вы сами можете убедится в чёткой работе всего модуля.

Originally posted 2019-02-02 12:37:15. Republished by Blog Post Promoter

Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе

Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе

Эквивалент нагрузки стоимостью 72 рубля


Мощные полевые транзисторы применялись в качестве эквивалента нагрузки постоянного тока уже давно, со времен их появления в продаже. Достаточно набрать в строке поисковика что-то типа «нагрузка блока питания на полевых транзисторах», как каждая вторая ссылка укажет именно на такой способ выполнения нагрузки. Наиболее типичный способ исполнения приведен на рис.1.

Рис.1. Типичный способ построения эквивалента нагрузки

Где напряжению +Vstab соответствует стабилизированное напряжение от +7В до +10В, а проводники +V и –V подключаются, соблюдая полярность, непосредственно к клеммам источника питания, нуждающегося в нагрузке.

Конструируем

1) Рисуем структурную схему.

Так как мы предполагаем управлять сопротивлением канала полевого транзистора, которое зависит, в основном*, от величины потенциала на затворе относительно истока, то в структурную схему вводим регулируемый джамперами делитель опорного напряжения, которое получим на обыкновенном стабилитроне

Рис.2. Структурная схема эквивалента нагрузки.

*сопротивление канала MOSFET транзистора зависит также от напряжения сток-исток и от температуры кристалла.

2)      Выбор компонентов

·        Сначала выбираем полевой транзистор. Это удобно сделать по сводной таблице печатного издания платановского каталога (электронной копии на их сайте я что-то не обнаружил 🙁 ). Критерии поиска — помощнее, совместимый с логическими сигналами (есть буква L в обозначении) – для того, чтобы можно было проверять низковольтные БП (от 5 В), и, чтобы был дешевый. Выбора особого нет, из корпусов с отверстием под винт (ТО-220 или ТО-247) есть только IRLZ44(60В, 150Вт, 24 руб). Другие корпуса не рассматриваем, поскольку крепить их к теплоотводу заведомо труднее.

·       Для моделирования заодно скачиваем с платановского сайта Spice -модели транзисторов, нужный нам интегрируем в MicroCAP (предварительно переименовав расширение из spi в ckt)

·        Диодный мост – из мощных есть только MB501 (50А, 100 В, есть отверстие для крепления, корпус от теплоотвода изолирован)

·        Так как выбранный полевой транзистор полностью открывается при 4,75 В, то стабилитрон выбираем на  напряжение 5,1 В, ток стабилизации выбранного стабилитрона BZX55C5V1 от 0,5 мА до 80 мА.

3)      Расчеты.

Все расчеты сводятся к просчитыванию в программе MicroCAP тока канала транзистора VT1 при различных номиналах сопротивления R3. Пример такого расчета на ток 6 А (сопротивление канала ~ 8 Ом) приведен в скриншоте на рис.3: Модель лежит здесь.

Рис.3. Пример расчета тока транзистора VT1 при R3=1,2 кОм.

4)      Реализация.

Итоговый вариант схемы приведен на рис.4.

плюсы:

—         возможность монтировать все тепловыделяющие элементы на одном теплоотводе, без изолирующих прокладок;

—         наглядность задания номинала нагрузки;

—         нет регулирующего резистора, а, значит, и нет проблемы, как его расположить;

—         не требуется дополнительный источник питания;

—         работоспособность схемы на низких (до 5В) напряжениях.

—         низкая стоимость (стоимость радиоэлементов без теплоотвода — 72,5 руб по ценам Платана  2006 г)

минусы:

—         мощность не более 150 Вт;

—         неработоспособность схемы на напряжениях менее 2,5 В (без моста VD2) и более 55 В;

—         установленный номинал сопротивления  на эквиваленте при разогреве транзистора выше 100°С будет меньше действительного примерно  в два раза;

Рис.4.  Принципиальная схема.

Примечания:  джампер с названием «0,5 Ом» введен  для наглядности.

Наборное поле для джамперов – на основе штыревого разъема PLS-40, от которого откусывается нужное количество контактов

Расчет стоимости

позиц.обозн.

Тип

Кол-во

Цена

VT1

IRLZ44

1

24.00

VD1

BZX55C5V1

1

3.20

VD2

MB501

1

38.00

R1-R9

C1-4 0.25Вт

9

0.30

C1

К10-17Б

1

1.50

J1-J8

PLS-40

1

3.10

 

Итого

 

72.50

Резюме

Этот эквивалент функциональнее и дешевле стандартных балластов на основе резисторов ПЭВ.


(с) SM,  2007 г.

Сайт управляется системой uCoz

Простая электронная нагрузка для начинающих

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Простая электронная нагрузка для начинающих

Начну с цитаты: «Обычно при изготовлении (как впрочем и при ремонте) блоков питания или преобразователей напряжения требуется проверить их работоспособность под нагрузкой. И тут начинаются поиски. В ход идёт всё, что есть под рукой: различные лампочки накаливания, старые электронные лампы, мощные резисторы и тому подобное. Подбирать нужную нагрузку таким образом — это невероятно затратное (как по времени, так и по нервам) занятие. (Лучше и не скажешь! Сам сталкивался с такой проблемой.) Вместо этого очень удобно пользоваться электронной регулируемой нагрузкой. Нет, нет, не надо ничего покупать. Сделать такую нагрузку сможет даже школьник. Всё, что нужно, — это мощный полевик, операционный усилитель, несколько резисторов и радиатор побольше. Схема — более чем простая и, тем не менее, отлично работает.» — https://radiohlam.ru/raznoe/nagruzka.htm

Эта статья является предисловием к более сложному устройству и предназначена для тех, кто постоянно тасует мощные резисторы и лампочки, используемые как нагрузка, а знаниями (опытом, решимостью) для сборки сложных схем еще не обладает.

Начиналось все с вышеуказаной статьи и вот такой схемы с расчетами (за описанием отсылаю к первоисточнику):

На основе этой схемы собрано устройство, практически идентичное авторскому, которое верой и правдой служило пару лет при напряжения на нем до 20-25В. Видно, что низкоомный резистор Rti собран аж из четырех! подручных.

К сожалению, при тестировании очередного блока и подаче с него напряжения более 30В нагрузка сгорела — пробился полевик, скорее всего из-за превышения напряжения затвор-сток. Кроме того, ток в этой схеме очень сильно зависит от поданого напряжения. Поэтому схема была немного доработана — добавлены стабилизаторы напряжения питания ОУ, опорного напряжения и индикатор высокого опасного (для схемы) напряжения.

Описывать здесь особо нечего. На стабилитроне VD2 собран источник опорного напряжения, который вполне сносно (достаточно для таких задач) работает при напряжениях от 7 до 30В. При напряжении менее 5В не выходит на режим стабилитрон VD2 и вследствие уменьшения напряжения на нем, а также недостаточного напряжения на выходе U1 максимальный ток, устанавливаемый нагрузкой снижается.

Операционный усилитель U1, транзистор Q1 и резисторы R6, R7 образуют источник стабильного тока, значение которого регулируется изменением напряжения, подаваемого с резистора R3.

Вспомогательными элементами схемы являются:

  • диод VD1 защищающий схему от неправильной подачи питания;
  • интегральный стабилизатор U2, ограничивающий напряжение питания микросхемы, вентилятора и напряжение на затворе полевого транзистора;
  • светодиод HL1, индицирующий подачу питания;
  • светодиод HL2, индицирующий опасно высокое входное напряжение.

Конечно, при входном напряжении менее 13В на выходе интегрального стабилизатора напряжение также будет снижено, но существенного вляиния на работу схемы это не оказывает.

Плата и расположение деталей (вид со стороны деталей, одна перемычка голубого цвета):

Рисунок платы — в прилагаемом файле, зеркалить не нужно.

Устройство собрано из того, что было под рукой вперемешку от блоков питания, мониторов и даже старых советских радиодеталей. Полевой транзистор практически любой такой структуры с током более 5А и напряжением более 30В, например IRFZ34, 44 и аналогичные — что есть под рукой. Диодная сборка — от блока питания AT(X). Радиатор и вентилятор — от процессора (побольше). Для подачи напряжения имеет разъемы — стандартный Molex от винчестера (папа) и два винтовых.

Минимальный ток определяется током вентилятора. Нагрузка достаточно уверенно держит 12В/4А т.е. рассеиваемую мощность около 50Вт. в течении 10 мин. После этого по запаху чувствуется, что не хватает охлаждения. При больших напряжениях желательно не устанавливать большие токи, чтобы не превышать эту мощность и не допустить перегрева транзистора, или применить больший радиатор и вентилятор.

Таким образом, получилось простое устройство, собираемое из «хлама», не требующее отдельного источника питания, не содержащее в себе импульсных преобразователей и в 95% случаем обеспечивающее потребности радиолюбителя при проверке и регулировке блоков питания.

А об аналогчной нагрузке с модульной структурой и расширеной функциональностью я расскажу в следующий раз.

 

Файлы:
Схема и плата в формате OrCAD 9
Рисунок дорожек для ЛУТ

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Как спроектировать оптимальную электронную нагрузку для сильноточных низковольтных источников питания (часть 2)

Загрузите эту статью в формате PDF.

В части 1 этой статьи показано, как схема с активным стоком тока может удовлетворить все требования к тестированию сильноточных низковольтных источников питания. Однако успешная реализация этой схемы связана с некоторыми проблемами проектирования. Тщательный выбор компонентов схемы имеет решающее значение для производительности и долговечности конечной схемы электронной нагрузки.

Выбор полевого МОП-транзистора

Силовой транзистор должен быть выбран так, чтобы он обеспечивал быстрый отклик, а также выдерживал высокую рассеиваемую мощность. Необходимо учитывать несколько электрических и тепловых характеристик:

Заряд затвора

Чтобы модулировать ток, протекающий через MOSFET, с хорошей стабильностью и широкой полосой пропускания, операционный усилитель должен иметь возможность быстро изменять напряжение затвор-исток. МОП-транзистор с высокими емкостями затвор-исток и затвор-сток (C GS и C GD соответственно) потребует более высокого управляющего тока для достижения желаемой скорости нарастания.Поэтому важно выбрать МОП-транзистор с низкой «добротностью» 1 и, соответственно, с низкими паразитными емкостями. Для многих полевых МОП-транзисторов общий заряд затвора Q G является хорошим показателем, и сравнение между полевыми МОП-транзисторами с аналогичным сопротивлением в открытом состоянии R DS(ON) может быть выполнено быстро, используя только этот параметр.

Напряжение сток-исток

Напряжение сток-исток (V DS ) должно быть достаточно высоким, чтобы выдерживать напряжение тестируемого источника питания, включая любые переходные выбросы или выбросы.Большинство дискретных силовых полевых МОП-транзисторов рассчитаны на напряжение 12 В, 25 В, 30 В или даже выше, поэтому выбрать полевой МОП-транзистор с V DS , подходящий для тестирования источников питания с низким и средним напряжением, несложно. Как правило, МОП-транзистор следует выбирать с номиналом V DS , который составляет не менее 125 % тестируемого напряжения. Более высокий номинал V DS для транзистора того же размера негативно повлияет на другие рабочие характеристики, поэтому выбирайте устройство с наименьшим допустимым номиналом V DS .

Номинальный ток стока

Номинальный ток сток-исток I D(MAX) полевого МОП-транзистора должен быть достаточным, чтобы пропускать требуемый ток нагрузки. Когда необходимо генерировать очень большие токи, использование массива параллельных цепей стока тока снижает рассеиваемую мощность и требования I DS для отдельных полевых МОП-транзисторов. Другими словами, если используется массив из N одинаковых стоков активного тока (рис. 1) , ток через каждый полевой МОП-транзистор с током стока равен общему току нагрузки, деленному на N.

Обратите внимание, что один операционный усилитель может управлять несколькими полевыми МОП-транзисторами, включенными параллельно (рис. 2) , при условии, что каждый полевой МОП-транзистор подключен к независимому считывающему резистору на выводе истока. Эта схема обеспечивает равномерное распределение общего тока между полевыми МОП-транзисторами из-за характеристики отрицательной обратной связи истокового повторителя, описанной ранее.

При таком управлении двумя или более полевыми МОП-транзисторами обычно необходимо последовательно с затворами полевых МОП-транзисторов добавлять небольшие сопротивления для предотвращения колебаний.Конфигурация дифференциального усилителя дополнительно расширена за счет включения суммирования путем дублирования сопротивлений обратной связи и входного делителя в каждом плече схемы. Это изолирует два чувствительных сопротивления, чтобы сохранить независимость их отрицательной обратной связи на каждом полевом МОП-транзисторе.

Корпус транзистора

Пожалуй, наиболее важной характеристикой полевого МОП-транзистора, используемого в электронной нагрузке, является его способность рассеивать отработанное тепло. Полная мощность в нагрузке (P L ), очевидно, является произведением тока нагрузки и тестируемого напряжения: работают параллельно, каждая токоотводящая «ветвь» несет I НАГРУЗКА /N, и общая мощность нагрузки распределяется между ветвями более или менее равномерно.

Некоторая часть этой мощности рассеивается на чувствительных резисторах (P R ), и эта часть изменяется пропорционально квадрату тока нагрузки: × R Sense

Остальная часть силы рассеивается в MOSFET (P M ):

P L = (P M + P R ) × N

P M = P L / N — P R

P M = (I Load × V DUT ) / N — (I Load / N) 2 × R Sense

Способность полевого МОП-транзистора рассеивать тепло определяется двумя ключевыми параметрами: тепловым сопротивлением переход-корпус Θ JC и рассеиваемой мощностью в установившемся режиме P D(MAX) .Из этих двух наиболее полезным является значение Θ JC , так как оно указывает на минимально возможный рост температуры перехода MOSFET в зависимости от мощности, исключая все воздействия внешней среды.

Хотя в техническом описании полевого МОП-транзистора также, вероятно, будет указано значение теплового сопротивления корпуса к окружающей среде Θ CA , это значение определяется стандартным размером и конструкцией печатной платы. 2 Мощная электронная нагрузка будет специально разработана для максимального отвода тепла при значительно более низком тепловом сопротивлении, чем типичные значения теплового сопротивления перехода на открытом воздухе к окружающей среде Θ JA , указанные в спецификациях полевых МОП-транзисторов.Другими словами, поскольку для мощной электронной нагрузки потребуется радиатор, который сильно отличается от стандартной тестовой платы Θ JA , значение Θ JC является наиболее полезным.

В дополнение к характеристикам теплового сопротивления корпуса устройства необходимо также учитывать максимальную температуру перехода кремниевого МОП-транзистора T J(MAX) . Большинство мощных полевых МОП-транзисторов рассчитаны на температуру от T J(MAX) = 150°C до T J(MAX) = 175°C. Электронная нагрузка должна быть спроектирована таким образом, чтобы произведение мощности полевого МОП-транзистора P M и теплового сопротивления корпуса в сочетании с максимальной температурой монтажной поверхности устройства или температурой корпуса T MB = T C не превышало T J(MAX) :

P M J(MAX) – T C ) / (Θ JC )

В зависимости от выбора неизвестных это соотношение дает либо максимально допустимое стационарное мощность полевого МОП-транзистора или максимально допустимая температура радиатора при желаемой максимальной мощности в установившемся режиме.

Зона безопасной эксплуатации

Техническое описание силового МОП-транзистора будет включать график зоны безопасной эксплуатации, или SOA. На этом графике показана непрерывная (постоянного тока) импульсная мощность МОП-транзистора. График SOA для Nexperia PSM2R0-30YLE показан на рис. 3 .

Обратите внимание, что график SOA создан для фиксированной температуры монтажного основания (T MB ). В Рисунок 3 , T MB = 25°C. Предел для пакета 100 А отображается как плоская часть кривой постоянного тока при I DS = 100 А, а для V DS ниже примерно 1.3 В. Предел общей мощности P TOT = 272 Вт появляется в точке, где V DS = 1 В, а I DS = 272 А. Дополнительные кривые показывают все более высокую пиковую мощность при все более короткой длительности импульса. Стоит отметить, что кривые на графике SOA обычно представляют собой линии постоянной мощности; другими словами, постоянный продукт I DS × V DS .

Способность полевого МОП-транзистора выдерживать гораздо более высокую мощность для коротких импульсов очень полезна для электронной нагрузки, предназначенной для проверки переходных характеристик.Это связано с тем, что переходные процессы не должны длиться дольше, чем время восстановления питания, обычно измеряемое десятками или сотнями микросекунд. Безопасная мощность импульса может быть увеличена за счет уменьшения длительности импульса, и наоборот.

Важно спроектировать электронную нагрузку таким образом, чтобы полевой МОП-транзистор не работал выше своей кривой SOA при любой предполагаемой длительности импульса, в противном случае возможен отказ полевого МОП-транзистора. Желаемые рабочие точки должны быть расположены на графике SOA, чтобы гарантировать, что проект будет работать безопасно.

Некоторые силовые полевые МОП-транзисторы оптимизированы для работы в линейной области и специально спроектированы так, чтобы иметь большую площадь под кривой SOA по сравнению с полевыми МОП-транзисторами, оптимизированными для приложений с быстрым переключением. Например, линейка продуктов Nexperia NextPower Live оптимизирована для использования в линейных приложениях, таких как горячая замена и плавный пуск. Эта дополнительная надежность в линейной области также хорошо подходит для использования в схеме с активным стоком тока. PSMN2R0-30YLE (см. таблицу) относится к этой линейке продуктов и очень хорошо работает в активных электронных нагрузках с высокой рассеиваемой мощностью.

Переходное тепловое сопротивление

Спецификация полевого МОП-транзистора также будет включать график переходного теплового сопротивления, такой как график для PSMN2R0-30YLE, показанный на рис. 4 . Ограниченное по времени переходное тепловое сопротивление MOSFET ниже, чем стационарное тепловое сопротивление из-за теплоемкости кристалла устройства, выводной рамки и материалов корпуса.

В отличие от графика SOA, график переходного теплового сопротивления не зависит от конкретного значения T MB .Это делает его очень полезным для определения превышения температуры перехода MOSFET выше T MB для любой заданной ширины импульса мощности и рабочего цикла. Когда рабочий цикл приближается к 100 %, а ширина импульса приближается к постоянному току, график переходного теплового сопротивления сходится с установившимся значением теплового сопротивления переход-корпус Θ JC . В некоторых технических описаниях полевых МОП-транзисторов приводится нормализованный график переходного теплового сопротивления, так что ось Y представляет долю от нуля до 1 стационарного значения Θ JC .Важно не путать эту безразмерную нормализованную дробь с фактическим значением импеданса в °C/Вт.

Например, при использовании Рисунок 4 , если на МОП-транзистор поступает импульс мощностью 200 Вт длительностью всего 100 мкс при коэффициенте заполнения 10 % (другими словами, импульс длительностью 100 мкс повторяется с частотой 1 кГц) , эффективное переходное тепловое сопротивление составляет всего около 0,075 Вт/°C по сравнению с установившимся значением Θ JC = 0,55°C/Вт. Произведение этого переходного теплового импеданса и величины импульса мощностью 200 Вт дает предсказанное увеличение T J примерно на 200 Вт × 0.075°С/Вт = 15°С.

Выбор чувствительного резистора

Допустимая мощность и ток

Подобно мощному МОП-транзистору, измерительный резистор в активной цепи стока тока также должен рассеивать значительную часть общей мощности нагрузки. Важно выбрать чувствительный резистор, который может не только выдерживать полный ток нагрузки каждой параллельной ветви стока тока, но и быстро отводить отработанное тепло на печатную плату и радиатор.

Резистор с здравым смыслом должен иметь все следующие механические характеристики:

  • Большая площадь электрического соединения с медными дорожками или заливками печатной платы.
  • Пакет, который может быть соединен с верхним охлаждением (радиатор) с низким тепловым сопротивлением.
  • Материалы резистивных элементов и корпусов, способные выдерживать высокие рабочие температуры.

Первая характеристика благоприятствует компонентам для поверхностного монтажа, поскольку резисторы для сквозных отверстий электрически соединяются с печатной платой только через две площадки для сквозных отверстий (по одной для каждого провода). Проволочные выводы также являются значительным узким местом по сопротивлению и индуктивности для тока нагрузки.Кроме того, большинство освинцованных корпусов сложнее термически соединить с печатной платой и радиатором для эффективного охлаждения.

Резисторы для поверхностного монтажа имеют два основных преимущества: они припаяны к широким контактным площадкам на печатной плате и обычно имеют тонкий плоский корпус, что позволяет легко установить низкоомное тепловое соединение с радиатором. Ток может передаваться от внутреннего слоя меди в печатной плате к контактным площадкам верхнего слоя с помощью сквозных отверстий, часто внутри самих контактных площадок.

Элемент резистора для поверхностного монтажа обычно представляет собой проводящую пленку или фольгу на керамической подложке или сплошной металлический элемент. Из этих двух элементов металлический элемент, вероятно, будет более надежным при работе на высокой мощности.

Материалы упаковки также важны для тепловых характеристик. Резистор датчика, заключенный в пластик, имеет то преимущество, что он электрически изолирован от радиатора. Однако герметизация обычно имеет более высокое тепловое сопротивление, чем сам элемент, поэтому негерметизированные устройства могут иметь более низкое общее тепловое сопротивление.

Низкая паразитная индуктивность

Паразитная индуктивность в чувствительном элементе (L SENSE ) напрямую ограничивает максимальную скорость нарастания тока, которая может быть достигнута в электронной нагрузке, поскольку ток не может возрастать быстрее, чем позволяет индуктивность. :

dI/dt ≤ V / L SENSE

Кроме того, при высоких скоростях нарастания тока паразитная индуктивность вызывает отклонение напряжения на чувствительном элементе от истинного тока нагрузки. Вместо этого переходное напряжение на резисторе представляет собой сумму резистивного напряжения и индуктивного напряжения: )

V Sense = (I Sense × R Sense ) / (1 — E -T / τ )

τ = l Sense / R Sense

Схема усилителя стока тока не может отличить индуктивную часть сигнала от резистивной части, поэтому фактический ток нагрузки растет медленнее, чем сигнал напряжения чувствительного резистора (рис.5) .

В Рисунок 5 «полный ток» представляет собой напряжение на чувствительном резисторе, которое регулируется до постоянного значения операционным усилителем в цепи стока тока, реагируя на скачок входного управляющего напряжения ( «сигнал нагрузки» из предыдущих примеров). «Реальный ток» отстает от напряжения на чувствительном резисторе с постоянной времени τ ≈ 200 нс. Фактический ток согласуется с считываемым сигналом только по истечении примерно 5 × τ = 1 мкс, что делает схему неэффективной для генерации более быстрых переходных процессов нагрузки.

Это отставание представляет проблему как для цепей стока тока, так и для цепей измерения тока — обе должны быть компенсированы для этой постоянной времени. Индуктивный сигнал можно подавить, применив однополюсный фильтр нижних частот к сигналу датчика. Это может быть просто RC-фильтр на чувствительном резисторе или реализовано в контуре обратной связи операционного усилителя. Фильтр следует выбирать таким образом, чтобы постоянная времени соответствовала чувствительному резистору:

τ = R ФИЛЬТР × C ФИЛЬТР = L ЧУВСТВИТЕЛЬ / R ЧУВСТВИТЕЛЬ

необходимо позаботиться о том, чтобы коэффициент усиления по постоянному току дифференциального усилителя с током-приемником не изменился.

Чтобы решить проблему до того, как она возникнет, выберите чувствительный резистор с низкой индуктивностью. Резистивный элемент, который является коротким, широким и тонким, будет демонстрировать меньшую индуктивность, чем длинный и тонкий резистивный элемент того же значения или тот, который использует змеевидный путь для увеличения сопротивления.

Важность точности чувствительного резистора

Хотя это и не критично для испытаний на переходные процессы, абсолютная точность электронной нагрузки чрезвычайно важна, если измеренный ток будет использоваться для расчета эффективности тестируемого источника питания.Электронная нагрузка никогда не может быть более точной, чем сам чувствительный резистор, поэтому важно выбирать чувствительный резистор с высокой точностью.

Поскольку измерительный резистор также будет рассеивать мощность, температурный коэффициент удельного сопротивления (TCR) играет важную роль в точности нагрузки в широком диапазоне мощностей. Когда резистор нагревается, его сопротивление также увеличивается, обычно прямо пропорционально температуре.

R ГОРЯЧИЙ = R НОМИНАЛЬНЫЙ × (1 + (T ГОРЯЧИЙ − 25°C) × TCR)

К счастью, многие подходящие измерительные резисторы имеют значения TCR не более 50 ppm/°C.Это эквивалентно изменению сопротивления всего на 0,5% при повышении температуры на 100°C. Если требуется дополнительная точность, к электронной нагрузке можно добавить схему измерения температуры. Текущие измерения затем могут быть скорректированы после сбора на основе значения TCR из таблицы данных чувствительного резистора и температуры элемента во время измерения.

Сенсорный резистор с отдельными разъемами для питания и сенсора также помогает повысить точность.Благодаря разделению соединений на сильноточный путь и слаботочный или нулевой путь для измерения измеряемый ток не увеличивает падение напряжения в измерительных соединениях. Это обычно называют соединением Кельвина или, в более общем смысле, четырехконтактным зондированием.

Многие сенсорные резисторы сконструированы таким образом, особенно когда резистор рассчитан на большой ток и низкое сопротивление. Даже если сенсорный резистор не имеет физически отдельных сенсорных контактов, в техническом описании часто описываются правильные точки подключения и разводка трасс для максимальной точности.

Учет максимального тока

Максимальный допустимый ток электронной нагрузки представляет собой простую функцию напряжения тестируемого источника питания и комбинированного сопротивления всех полевых МОП-транзисторов и чувствительных резисторов, причем полевые МОП-транзисторы полностью улучшены. Чтобы предотвратить насыщение усилителя при максимальном токе нагрузки, конструкция должна иметь общее последовательное сопротивление, которое существенно ниже, чем тестируемое напряжение, деленное на максимальный требуемый ток:

R LOAD,MIN = (R DS(ON) + R SENSE ) / N

R НАГРУЗКА, МИН DUT, МИН / I НАГРУЗКА, МАКС

Это позволяет операционному усилителю удерживать МОП-транзистор в линейной области при максимальном заданном токе.Если заданный ток превысит значение I LOAD,MAX , схема стока тока войдет в режим насыщения, что приведет к полному открытию полевых МОП-транзисторов, но больше не сможет поддерживать замкнутый контур управления током нагрузки.

Силовая конструкция

Поскольку активная схема стока тока управляет током нагрузки, поддерживая МОП-транзистор в области насыщения, МОП-транзистор рассеивает большую часть мощности в электронной нагрузке. Измерительный резистор также рассеивает мощность, пропорциональную квадрату тока нагрузки.Поскольку резистор и полевой МОП-транзистор рассеивают значительную мощность при нагрузке, их следует выбирать тщательно. Хорошая тепловая конструкция очень важна, чтобы избежать повреждений, вызванных чрезмерным нагревом.

Равномерное распределение полной мощности

Если и полевые МОП-транзисторы, и чувствительные резисторы имеют одинаковую мощность, конструкцию электронной нагрузки можно грубо оптимизировать путем равномерного распределения рассеиваемой мощности между MOSFET и чувствительным элементом при максимальном токе.Это достигается установкой значения резистора считывания примерно равным значению R DS(ON) полевого МОП-транзистора. Этот метод также минимизирует пиковую мощность как резисторов считывания, так и полевых МОП-транзисторов.

График в На рис. 6 показано, как рассеиваемая мощность на полевых МОП-транзисторах и сенсорных резисторах зависит от нагрузки. Если либо МОП-транзисторы, либо чувствительные резисторы являются ограничивающим фактором для общей рассеиваемой мощности, баланс сопротивления R LOAD,MIN можно сместить, чтобы уменьшить мощность либо в МОП-транзисторе, либо в чувствительном резисторе за счет более высокой пиковой мощности в противоположный компонент.

При использовании этой схемы при уровнях тока ниже максимального МОП-транзистор всегда будет рассеивать больше энергии, чем чувствительный резистор, поскольку большая часть падения напряжения приходится на МОП-транзистор. Конечно, баланс рассеиваемой мощности также сильно зависит от напряжения тестируемого источника питания. Комбинированные сопротивления должны быть достаточно низкими, чтобы выдерживать максимальный требуемый ток при наименьшем значении V DUT,MIN . Рассеивание мощности в наихудшем случае происходит при максимальном испытательном напряжении V DUT,MAX .

Выбор операционного усилителя

Операционный усилитель должен иметь достаточную выходную мощность для управления затвором MOSFET, который представляет емкостную нагрузку для операционного усилителя. Полоса пропускания и скорость нарастания напряжения также являются важными параметрами при выборе операционного усилителя, особенно когда требуется высокая скорость нарастания тока нагрузки.

Работа с однополярным питанием

Поскольку электронная нагрузка должна демонстрировать линейный отклик от нулевой нагрузки до полной нагрузки при работе от одного напряжения питания, операционный усилитель должен иметь входной сигнал от шины к шине.По крайней мере, он должен иметь возможность принимать входы, которые качаются на отрицательную шину (в данном случае на землю).

Выход Rail-to-rail не нужен, поскольку MOSFET перестает проводить ток, когда выходное напряжение операционного усилителя становится меньше порогового напряжения затвора V GS,TH . Однако операционный усилитель и его источник питания должны быть выбраны таким образом, чтобы затвор полевого МОП-транзистора мог управляться достаточно высоко для достижения максимального желаемого тока нагрузки. Это означает, что выходное напряжение операционного усилителя должно превышать I LOAD,MAX × R SENSE + V GS,TH .Это соображение быстро сужает диапазон подходящих операционных усилителей, поскольку многие высокопроизводительные устройства с однополярным питанием ограничены мощностью +5 В. Доступно меньше операционных усилителей, которые могут работать с напряжением питания +12 В или выше.

Прецизионный операционный усилитель для повышения точности

Прецизионный операционный усилитель обеспечивает более точное соотношение тока нагрузки и входного управляющего сигнала. Это делает нагрузку более удобной и стабильной. Низкое входное напряжение смещения может уменьшить или устранить смещения тока нагрузки, особенно когда управляющий сигнал имеет нулевое напряжение.Низкие входные токи смещения позволяют использовать более высокие сопротивления входа и обратной связи в схеме дифференциального усилителя, что, в свою очередь, улучшает входное сопротивление.

Мониторинг тока

В дополнение к созданию быстрых и точных переходных процессов тока нагрузки полезная электронная нагрузка также включает средства для контроля тока нагрузки. Как правило, это выходной сигнал, который можно подключить к входу осциллографа, чтобы обеспечить графическую индикацию формы сигнала тока нагрузки в реальном времени.

Если для измерения тока нагрузки используется отдельный усилитель, прецизионный операционный усилитель может уменьшить или устранить необходимость в калибровке. Это особенно полезно для очень сильноточных нагрузок, где может оказаться невозможным найти прецизионный шунт, способный работать с током полной нагрузки, что затрудняет или делает невозможной калибровку по внешнему эталону.

Выходной сигнал напряжения или тока

Наиболее простой схемой для контроля тока является суммирующий усилитель, генерирующий выходное напряжение, пропорциональное току нагрузки.

Одним из возможных улучшений является преобразование выхода суммирующего усилителя в источник тока (рис. 7) . Это обеспечивает выходной ток, пропорциональный току нагрузки.

Такой подход имеет некоторые преимущества перед сигналом напряжения. Выходы отдельных источников тока можно легко суммировать, подав их на один резистор на землю, что позволяет нескольким нагрузочным устройствам сообщать общий ток нагрузки без необходимости в дополнительном суммирующем усилителе.Выходы источника тока также менее чувствительны к шуму, создаваемому сдвигами потенциала земли между нагрузочным устройством и измерительным оборудованием, особенно если суммирующий резистор расположен на измерительном оборудовании.

Прецизионные операционные усилители для контроля тока

Схема измерения или контроля тока может быть оптимизирована по точности или скорости и полосе пропускания. Первое важно, если электронная нагрузка будет использоваться для измерения эффективности, где должен быть точно известен установившийся ток нагрузки.Последнее важно для анализа переходных характеристик, где форма кривой тока нагрузки имеет решающее значение для точного представления скорости нарастания тока нагрузки.

К счастью, во многих случаях можно достичь хорошего компромисса между скоростью и точностью. Усилители с более высокой точностью обычно имеют меньшую полосу пропускания, в то время как более быстрые усилители обычно имеют более высокие входные напряжения смещения и токи смещения.

Независимо от того, оптимизирована ли схема передачи данных для скорости или точности, конструкция упрощается, если усилитель может работать от одного источника питания.Способность выхода колебаться от рельса к рельсу также имеет решающее значение для конструкций с выходом по напряжению, чтобы обеспечить индикацию состояния низкой нагрузки или холостого хода. В конструкции с источником тока (крутопроводимость) может не требоваться выходное напряжение от шины к шине, потому что транзистор истокового повторителя позволит выходному сигналу операционного усилителя оставаться в пределах напряжения шины питания.

Заключение

После завершения электрического проектирования нагрузки завершающим этапом проектирования является система охлаждения.Оставайтесь с нами для получения дополнительной информации в третьей части этой серии из трех частей.

Дуайт Ларсон (Dwight Larson) — главный член технического персонала бизнес-подразделения Cloud & Data Center в Maxim Integrated.

Ссылки

1. «Показатель качества» (FOM) — это способ оценки МОП-транзисторов. Он учитывает как их потери проводимости, так и их потери переключения. Обычно он рассчитывается как произведение сопротивления в открытом состоянии (R DS(ON) ) и заряда затвора (Q G ), то есть заряда, который необходимо подать на затвор МОП-транзистора, чтобы он полностью открылся.

2. Стандарты IPC предписывают конкретные (хотя и произвольные) размеры печатных плат, количество слоев и вес меди, чтобы можно было сравнивать конкурирующие устройства по принципу «яблоки к яблокам».

Простая электронная нагрузка постоянного тока — Codrey Electronics

Существует множество решений для изготовления простой электронной нагрузки – вам достаточно заглянуть в Интернет, чтобы убедиться в этом. Эта статья представляет собой краткое руководство по созданию простой электронной нагрузки постоянного тока (фиктивной нагрузки), которая будет полезна для ваших будущих проектов в области силовой электроники.Присоединяйтесь к веселью, если у вас есть базовые знания в области силовой электроники и небольшая сумма денег для инвестирования!

Что такое электронная нагрузка?

Электронные нагрузки

очень полезны, особенно если вы хотите разработать собственные схемы электропитания. Электронная нагрузка, также известная как фиктивная нагрузка постоянного тока, представляет собой конструкцию устройства, позволяющую источнику питания потреблять определенное количество тока, не рассеивая слишком много тепла. По сути, когда вы устанавливаете уровень тока, электронная схема нагрузки будет потреблять только это количество тока, независимо от напряжения.Гораздо лучше, чем просто втыкать несколько мощных резисторов в качестве «пассивной» фиктивной нагрузки!

Как это работает?

В принципе, базовая схема электронной нагрузки постоянного тока содержит операционный усилитель, который управляет мощным полевым МОП-транзистором с токоизмерительным резистором (иногда его называют нагрузочным резистором). Когда внешнее напряжение, которое должно быть загружено, подключено к силовому МОП-транзистору, а управляющее напряжение устанавливается многооборотным потенциометром в цепи, операционный усилитель буферизует это и устанавливает напряжение на затворе МОП-транзистора.Это заставляет МОП-транзистор пропускать некоторый ток через сток к истоку. Токоизмерительный резистор помогает разделить мощность с MOSFET, а также обеспечивает обратную связь с операционным усилителем для поддержания постоянного уровня тока.

За сборкой

Я хотел переменную нагрузку для тестирования небольших источников питания постоянного тока и перепробовал множество реостатов, но они громоздкие, неуклюжие и очень дорогие. Поэтому я решил создать небольшую переменную нагрузку постоянного тока, которая имитировала бы резистивную нагрузку, а также работала бы как портативное устройство.После небольшой работы я придумал это поразительно простое аппаратное решение. Вот схема моей простой электронной нагрузки постоянного тока, реализованная с помощью нескольких недорогих и легкодоступных компонентов.

Электронная схема нагрузки постоянного тока v1

В качестве основного компонента здесь используется одна часть операционного усилителя LM358N (IC2). Многооборотный предустановленный потенциометр 10K (P1) позволяет точно и точно регулировать ток. Я разработал схему для использования MOSFET логического уровня IRL540N (T1), чтобы мы могли питать схему от напряжения, намного меньшего, чем 9В.Подойдет любой силовой МОП-транзистор логического уровня с соответствующим номинальным напряжением/током, но я также проверил конструкцию с другим МОП-транзистором IRLZ44. Поскольку МОП-транзистор работает как резистивный элемент, он рассеивает тепло в зависимости от протекающего через него тока. Чтобы расширить диапазон мощностей нагрузки, вам необходимо прикрепить к МОП-транзистору подходящий радиатор. Точно так же резистор 1R (R3) рассеивает довольно много энергии, и здесь также важен правильный радиатор. Конденсатор емкостью 1 мкФ (C4) на МОП-транзисторе очень важен для предотвращения нежелательных колебаний.

Теория проектирования основана на сравнении напряжения инвертирующего и неинвертирующего входов операционного усилителя, сконфигурированного как единичный усилитель. Когда вы устанавливаете напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход, регулируя предустановленный потенциометр, операционный усилитель подает определенное напряжение на затвор MOSFET. В зависимости от напряжения затвора полевой МОП-транзистор будет потреблять определенное количество тока до тех пор, пока напряжение на токоизмерительном резисторе не сравняется с напряжением на неинвертирующем выводе. Короче говоря, режим постоянной мощности здесь достигается путем вычисления желаемого заданного тока через измеренное напряжение нагрузки.

Совет

Входное напряжение нагрузки ограничивается, главным образом, номинальным значением напряжения сток-исток (Vds) MOSFET, а ток значением резистора измерения тока. Обратите внимание: при подключении источника к нагрузке следует тщательно рассчитать рассеиваемую мощность, чтобы полевой МОП-транзистор всегда оставался в безопасной рабочей зоне (SOA), в противном случае он будет сильно прожарен, как только температура его кристалла превысит безопасный предел.

Что касается выбора радиатора для MOSFET, стандартный тип TO-220 с тепловым сопротивлением 2.5 0 C/W должен быть хорошим выбором. Поскольку типичное тепловое сопротивление переход-корпус MOSFET IRL540 составляет 1,0 0 C/Вт, тепловое сопротивление между корпусом и стоком составляет 0,5 0 C/Вт, а максимальный диапазон рабочих температур составляет 175 0 C/Вт, максимально допустимая рассеиваемая мощность составит 175 0 C – 25 0 C (температура окружающей среды) / 4 0 C/Вт (общее тепловое сопротивление) около 37 Вт. Точно так же попробуйте использовать резистор мощности 1R/10W-50W в алюминиевой оболочке в качестве резистора измерения тока.Если есть возможность, лучше брать силовой резистор типа ТО-220 (естественно с радиатором), так как он удобнее и эффективнее. Кроме того, рекомендуется последовательно подключить цифровой амперметр (см. A1 и A2 на схеме) к цепи нагрузки для измерения тока, потребляемого от источника.

Компоненты питания нагрузки постоянного тока

Признание

Из-за ограниченных ресурсов я собрал свой прототип без приличных радиаторов. Я построил схему на макетной плате, и она предназначалась только для временного использования, пока я не сделаю печатную плату, но она действительно работает хорошо.Мой прототип был протестирован с источником питания 5В/2А. Решительно, есть улучшения, которые нужно сделать, и одна вещь, которую я бы сделал, если бы я сделал еще одну версию этой конструкции, — это добавил бы больше функций (вероятно, с помощью микроконтроллера) для повышения надежности и безопасности. В любом случае, это забавный маленький проект, которым я хотел поделиться!

Улучшение

Поскольку в микросхеме есть два операционных усилителя, вы можете использовать другой, например, для создания контрольной точки для проверки тока нагрузки. Кроме того, выбор операционного усилителя здесь очень важен, потому что на самом деле востребовано что-то, что может хорошо работать с напряжением от шины к шине и иметь низкое напряжение смещения для точной работы (знаменитый MCP6002 также оказывается хорошим выбором) .Точно так же существует семейство так называемых линейных МОП-транзисторов, специально разработанных для работы в линейной области с расширенной FBSOA (безопасной рабочей зоной прямого смещения). Таким образом, в учебнике они идеально подходят для использования в электронном манекене. Наконец, если вы сильно модифицируете свою схему, чтобы потреблять очень большие токи, то лучше заменить токоизмерительный резистор очень популярным токовым шунтом 50A/75mV (1,5mV/A).

Шунтирующий резистор 50 А пост. тока 75 мВ

Пересмотренная идея конструкции нагрузки постоянного тока

Power MOSFET является ядром электронной нагрузки с регулируемым постоянным током

Разработчики используют электронные нагрузки постоянного тока для тестирования источников питания и источников питания, таких как солнечные панели или аккумуляторы, но коммерческие нагрузки часто дороги.Используя силовой МОП-транзистор в его линейной области, вы можете создать свой собственный ( Рисунок 1 ). В нем используются две простые петли обратной связи, позволяющие транзисторам работать в качестве стока тока в режиме регулирования тока или в качестве источника напряжения в режиме регулирования напряжения. Разработчики используют режим регулирования тока, когда характеризуют источники напряжения, в которых источник питания должен обеспечивать значение тока, установленное в электронной нагрузке. Они используют режим регулирования напряжения с источниками тока, потому что он заставляет источники работать при напряжении, которое устанавливает нагрузка.


Рисунок 1 Используя полевые МОП-транзисторы и реле, эта электронная нагрузка может работать как в режиме регулирования тока, так и в режиме регулирования напряжения.

В токовом режиме R SHUNT определяет I LOAD , и результирующее напряжение возвращается на инвертирующий вход операционного усилителя IC 1A . Поскольку коэффициент усиления по постоянному току этого усилителя высок в рабочем диапазоне линейной обратной связи, инвертирующий вход остается равным неинвертирующему входу, что соответствует V IREF .Усилитель устанавливает свое выходное значение для работы МОП-транзисторов Q 2 и Q 3 в линейной области и, следовательно, рассеивания мощности от источника. Значение тока источника пропорционально заданию токового контура, V IREF , и равно I LOAD =V IREF /R SHUNT . Установите V IREF с помощью резистивного делителя напряжения, подключенного к стабильному источнику опорного напряжения, или используйте выход цифро-аналогового преобразователя с платы ввода-вывода на базе ПК для гибкой настройки.

Режим работы по напряжению аналогичен, но теперь воспринимаемой переменной является выходное напряжение, которое делитель напряжения R A /R B ослабляет, так что электронная нагрузка может работать при более высоких напряжениях, чем напряжение питания операционного усилителя. Измеренное напряжение возвращается на неинвертирующий вход IC 1B , и МОП-транзисторы снова работают в линейной области. Напряжение нагрузки В НАГРУЗКА = В VREF ×(R A +R B )/R B .

Сдвоенный операционный усилитель CA3240, IC 1 , может работать с входным напряжением ниже его отрицательной шины питания, что полезно для работы с однополярным питанием, но вы можете использовать любой операционный усилитель, если у вас есть симметричное питание. Реле K 1 переключает режим работы через цифровую линию управления приводом Q 1 . МОП-транзистор критичен; Вы можете добавить устройства IRF150, используемые в этой конструкции параллельно, чтобы увеличить токопроводящие возможности благодаря их положительному температурному коэффициенту, который выравнивает ток, протекающий в параллельных МОП-транзисторах.С двумя полевыми МОП-транзисторами в схеме нагрузка выдерживает 10 А, а потребляемая мощность превышает 100 Вт, поэтому хорошей идеей будет использование радиатора и небольшого вентилятора.


Рисунок 2 ВАХ фотогальванического модуля, использующего электронную нагрузку, показывают особые свойства этих источников питания.

Эта схема полезна для определения характеристик фотоэлектрических модулей, которые имеют два режима источника. С этой схемой и установкой на базе ПК ВАХ фотогальванического модуля Helios Technology показывает область выше V MPP (напряжение в точке максимума), при которой резкий переход соответствует источнику напряжения ( рис. 2 ).При напряжении ниже V MPP фотоэлектрические модули выглядят как источник тока. Обычно трудно охарактеризовать этот плоский участок кривой с помощью простой электронной нагрузки, работающей по току, потому что выходное напряжение чувствительно к небольшим изменениям тока, и, таким образом, нагрузка с режимом постоянного напряжения является лучшим выбором.

Статьи по теме :

Устранение неполадок моей электронной нагрузки — часть 1: МОП-транзистор и опорное напряжение — Блог — Тесты и инструменты

Моя электронная нагрузка вышла из строя.Я пробовал новые варианты аппаратного и программного обеспечения. В какой-то момент умер силовой MOSFET.

Волшебного дыма не было, но исток, сток и вентиль закорочены (источник, сток и вентиль измеряют сопротивление в несколько Ом в обоих направлениях).

Я не уверен на 100% в том, что произошло, но я думаю, что это произошло из-за плохого контакта на затворе или токоизмерительном резисторе, в то время как на полевой транзистор подается напряжение 40 В. Ни звука, ни запаха. Просто мгновенная смерть.

В этом посте я проверяю, что было повреждено, и, надеюсь, как это исправить.

В зависимости от дефекта блог может стать интересным или скучным. Вот так и с ремонтом.

(также привет Дугу: это может вписаться в ремонтную группу e14)

 

 

   

Силовой МОП-транзистор определенно разрушен. Все три контакта близки к короткому замыканию, хотя сопротивление должно быть очень высоким.

Беспокоит тот факт, что канализация почти ведет к воротам. В цепь управления могла быть подана большая мощность.Давайте посмотрим…

Мой процесс заключается в том, чтобы сначала исправить известные дефектные компоненты, а затем медленно протестировать все остальные компоненты, начиная с исходного кода.

(Иногда — в частности при маломощных дефектах и ​​схемах где работает большая часть функционала) Я делаю наоборот. Начните с выхода и проследите обратно до того места, где сигнал не поврежден.

В этом случае я рискую снова сжечь все это дело, когда схема управления будет нестабильной. Итак, я начинаю с самого начала, отключив силовую часть.

 

 

Полевой транзистор, как известно, неисправен, поэтому я должен его заменить.

Пакет припаян к большой медной заливке. С помощью переходных отверстий он соединяется с еще большей медной плоскостью на задней стороне. Эта плоскость имеет размер радиатора, установленного на обратной стороне печатной платы.

Чтобы снять устройство (на рисунке выше показан новый полевой МОП-транзистор, который я установил во время упражнения по ремонту), вы должны получить всю площадь медной плоскости выше температуры плавления (в моем случае бессвинцового) припоя.

Для этого я сначала снял радиатор (и установленный на нем вентилятор).

Затем я поместил плату над подогревателем на добрых 10 минут. Я утопил полевой транзистор в потоке.

Затем я удалил припой с двух контактных площадок с помощью нагретого до 400° C паяльника и оплетки.

Я разогрел свой термофен до 500°C (для быстрой доработки без оглядки) и снял полевой транзистор.

Потом утюгом и оплеткой зачистил накладки. После этого я промыл колодки изопропанолом, чтобы удалить остатки флюса и пригара.

 

После этого я повторно залужил большую медную заливку — ровно столько, чтобы на ней остался припой. (Я использую неэтилированный припой).

Я также залудил один из двух выводов FET (правый).

Затем я установил полевой транзистор и припаял его, нагрев правую площадку.

Далее я нормально припаял левую площадку и переделал правую тоже — чтобы на обоих были приличные стыки.

Я повторно нанес огромное количество флюса, нанес припой утюгом с температурой 400°C вокруг полевого транзистора и по краю металлической задней пластины, затем нагрел большую заливку на передней стороне горячим воздухом с температурой 500°C до тех пор, пока припой стал жидким и просочился вокруг и под полевым транзистором.

Я дал всей области остыть до температуры предварительного нагрева и перевернул плату.

Затем я бомбардировал заднюю часть медной пластины (там, где радиатор должен плотно прилегать) при температуре 500° до тех пор, пока весь остаток припоя не протекал через переходные отверстия на другую сторону платы, обеспечивая хороший тепловой мост от полевого транзистора к радиатору.

 

Когда задняя панель выровнялась (не осталось выпуклостей припоя), я опустил весь модуль.

Повторно нанес термопасту и поставил радиатор с вентилятором на место.

 

 

Поскольку сопротивление между затвором и двумя другими выводами полевого транзистора было снято, с восходящей цепью могло произойти что угодно.

Я должен проверить ЦАП, АЦП, микросхему опорного напряжения и переключатель активации входа (и некоторые другие кремниевые элементы — не думаю, что что-то пассивное пострадало).

 

Результаты мониторинга эталона можно увидеть ниже.

Я запитал ИС от LaunchPad, который управляет нагрузкой.

В нормальных условиях он питается от платы управления нагрузки, но я еще не проверял это.

изображение: захват опорного напряжения. В течение двух часов он ведет себя хорошо (между 2,64230 и 2,64130 В — достаточно хорошо для Бельгии)

 

В следующем посте я протестирую оставшиеся части платы АЦП/ЦАП.

 

Как работают электронные нагрузки

Электронные нагрузки используются в различных тестах, включая тесты источников питания и аккумуляторов.Вы можете запрограммировать их так, чтобы обеспечить именно ту нагрузку, которая вам нужна для тестируемого устройства.

Одним из наиболее распространенных способов использования электронной нагрузки является режим постоянного тока (СС). В этом режиме электронная нагрузка потребляет постоянный ток от тестируемого устройства (ИУ), независимо от выходного напряжения. На рисунке ниже показана упрощенная схема электронной нагрузки, чтобы проиллюстрировать, как работает режим CC.

Ток от тестируемого устройства протекает как через силовой полевой транзистор, так и через токовый шунтирующий резистор.Напряжение на шунтирующем резисторе сравнивается с опорным напряжением, и разница между ними используется для управления сопротивлением сток-исток RDS мощного полевого транзистора. Если ток нагрузки выше, чем желаемый постоянный ток, схема регулирует напряжение затвора полевого транзистора, чтобы увеличить RDS и, таким образом, уменьшить ток нагрузки. Если ток нагрузки ниже желаемого постоянного тока, схема регулирует напряжение затвора, чтобы уменьшить RDS, и ток нагрузки увеличивается.

В реальной электронной нагрузке VREF обеспечивается цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).Пользователь устанавливает выходное напряжение ЦАП, чтобы получить желаемый уровень постоянного тока. Спецификация точности СС во многом определяется точностью цифро-аналогового преобразователя, используемого в этой схеме.

Режим постоянного напряжения

Большинство электронных нагрузок также поддерживают режим постоянного напряжения (CV). В этом режиме электронная нагрузка будет поддерживать постоянное напряжение на тестируемом устройстве. Этот режим можно использовать для проверки цепи зарядки аккумулятора. На рисунке ниже показана упрощенная схема электронной нагрузки, работающей в режиме постоянного напряжения.

В режиме CV сигнал обратной связи генерируется прецизионным делителем напряжения. Этот сигнал снова сравнивается с опорным напряжением, и выход компаратора используется для увеличения или уменьшения RDS мощного полевого транзистора. Это в основном изменяет входное сопротивление электронной нагрузки, позволяя ей поддерживать постоянное напряжение на входных клеммах, независимо от того, какой ток она потребляет.

Как и в режиме CC, VREF обычно обеспечивается цифро-аналоговым преобразователем.Изменение его вывода изменит значение CV.

Современные электронные нагрузки также предлагают режимы постоянного сопротивления (CR) и постоянной мощности (CP). Схемы, используемые для реализации этих режимов, обычно представляют собой разновидность схем, используемых для режимов CC и CV. Для получения дополнительной информации о том, как работают электронные нагрузки и как их использовать в вашем приложении, свяжитесь с AMETEK Programmable Power. Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected] или позвонить по телефону 800-733-5427.

 

PLW

Традиционные электронные решения для нагрузки постоянного тока громоздки и имеют большие размеры.Большинство из них предлагаются со стандартными номиналами напряжения, тока и мощности. В мире автоматизированного испытательного оборудования (ATE) место в стойке является очень желанным активом, и требования приложений постоянно диверсифицируются с развитием новых технологий.

Серия PLW компании AMETEK Programmable Power электронных нагрузок постоянного тока с «водяным охлаждением» может быть адаптирована под конкретные требования вашего приложения. Серия PLW также предлагает уникальную конструкцию защиты от конденсата, самую высокую удельную мощность и номинальный ток, а также самый широкий выбор высоковольтных моделей на рынке.

Особенности и преимущества серии PLW

Калибровка в закрытом корпусе
Благодаря линейке PLW eLoad больше не нужно отправлять электронную нагрузку на завод для калибровки или откручивать десятки винтов, чтобы добраться до потенциометра. . Просто следуйте процедуре калибровки с передней панели, и вы должны вернуться к работе в течение очень короткого периода времени (необходимо некоторое электронное тестовое оборудование). Это практически устранит время простоя и устранит ежегодные расходы, связанные с доставкой вашего eLoad обратно на завод для калибровки.

Индивидуальная защита полевых транзисторов
Для обеспечения надежности серии PLW в конструкцию предусмотрена индивидуальная защита полевых транзисторов. Программируемая электронная нагрузка может содержать несколько полевых транзисторов, включенных параллельно, что может привести к каскадному отказу, если один из них закоротит. Программируемая электронная нагрузка PLW eLoad изолирует отказы, поэтому другие компоненты не будут затронуты или подвергнуты нагрузке, повышая уровень защиты системы от катастрофических отказов. Благодаря индивидуальной защите полевых транзисторов MTTR снижается, и электронная нагрузка быстро возвращается к полной работе.

Работа при сверхнизком напряжении
Конструкция PLW позволяет программируемой электронной нагрузке работать при уровне напряжения, приближающемся к 0,1 В. Обычно они рассеивают полный номинальный ток ниже 1% от их максимального номинального напряжения. Например, блок на 60 В, предназначенный для рассеивания 1500 А, позволит пользователю работать при напряжении 0,6 В и при этом рассеивать полную величину.

Электронный резистор — фиктивная нагрузка для источников питания

Электронный резистор — фиктивная нагрузка для источников питания

Если вы тестируете различные блоки питания (импульсные или традиционные), вам наверняка понадобится тестовая нагрузка, потребляемый ток которой может быть регулируется.Такая фиктивная нагрузка может помочь вам точно узнать порог тока, где начинаются пульсации, срабатывает ограничение тока, выходной напряжение начинает падать или перегорает электронный предохранитель.
Моя фиктивная нагрузка очень проста. Здесь используется транзистор MOSFET-N для преобразования входной мощности в тепло. Потребляемый ток варьируется путем изменения напряжение затвора с помощью потенциометра. Сопротивление MOSFET зависит от напряжения на затворе. Напряжение для потенциометра регулируется с помощью стабилитрона.Чтобы проверить блок питания с низким выходным напряжением, вы должны использовать логический МОП-транзистор (МОП-транзистор, предназначенный для управления логическим уровнем). Он имеет низкое пороговое напряжение затвора. и позволяет тестировать блоки питания с напряжением примерно до 4В. Для логических МОП-транзисторов подходит стабилитрон 4,3 В, для традиционных МОП-транзисторов около 7,5 В. MOSFET должен быть установлен на большом радиаторе. Для кратковременных тестов может быть достаточно радиатора меньшего размера. Максимальная рассеиваемая мощность зависит от типа транзистора и радиатора.Моя электронная фиктивная нагрузка работает в диапазоне входного напряжения примерно 4-28В. Логические МОП-транзисторы обычно имеют максимальное напряжение D-S. 30В. Никогда не превышайте максимальное номинальное напряжение транзистора. При использовании соответствующего полевого МОП-транзистора эта фиктивная нагрузка может работать с более высокими напряжениями. В этом случае увеличьте номинал резистора R1. Предупреждение: фиктивный груз может сильно нагреться! Опасность возгорания! Никогда не используйте его без присмотра. Вы можете добавить токовый и тепловой предохранитель для дополнительной безопасности.


Схема простой фиктивной нагрузки для тестирования источника питания.


Схема печатной платы и план пайки, Темси сделал по моей схеме (спасибо). Файлы для скачивания: Шаблон печатной платы в PDF для печати плана пайки в Eagle.


Примитивная конструкция моего переменного фиктивного груза без какой-либо печатной платы :).


Готовая макетная нагрузка для блоков питания.

дом

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.