Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе схема. Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе: схемы, расчеты и применение

Основные дополнительные элементы:

• DA1 — операционный усилитель, обеспечивающий стабилизацию тока
• R2 — переменный резистор для регулировки тока нагрузки
• PA1 — цифровой индикатор тока и напряжения
• M1 — вентилятор охлаждения транзистора

Преимущества эквивалента нагрузки на полевом транзисторе

Использование эквивалента нагрузки на полевом транзисторе имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными резистивными нагрузками:

• Плавная регулировка тока нагрузки в широком диапазоне
• Возможность работы с большими токами и напряжениями
• Высокая точность стабилизации тока
• Малые габариты и вес по сравнению с мощными резисторами
• Возможность автоматизации измерений

Практические рекомендации по сборке и настройке

При самостоятельной сборке эквивалента нагрузки следует учитывать следующие моменты:

1. Транзистор необходимо установить на массивный радиатор с принудительным охлаждением
2. Для повышения мощности можно включить несколько транзисторов параллельно
3. Резистор обратной связи R1 должен быть мощным и низкоиндуктивным
4. Операционный усилитель желательно выбрать прецизионный, с малыми входными токами
5. Цепи управления затвором транзистора нужно экранировать от силовых цепей

Области применения эквивалента нагрузки

Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе находит применение в следующих областях:

• Разработка и тестирование импульсных источников питания
• Проверка аккумуляторов и зарядных устройств
• Испытания солнечных панелей и контроллеров заряда
• Тестирование автомобильных генераторов и реле-регуляторов
• Нагрузочные испытания сварочных аппаратов
• Проверка систем бесперебойного питания

Заключение

Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе является удобным инструментом для тестирования различных источников питания. Простота схемы в сочетании с широкими функциональными возможностями делает его незаменимым прибором как для любителей электроники, так и для профессиональных разработчиков. При правильном расчете и сборке такое устройство способно обеспечить высокую точность измерений и надежность в работе.

Эквивалент нагрузки на полевом транзисторе

Эквивалент нагрузки стоимостью 72 рубля

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.

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

Резюме

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

(с) SM,  2007 г.

Сайт управляется системой uCoz

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

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. 

Источник: http://gete. ru/

—————————————————-
  

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
——————————————————————————————-

Имитатор нагрузки постоянного тока — Яш Кудале

Всегда есть несколько проектов, которые на первый взгляд кажутся простыми. Но как только вы начнете вникать в мельчайшие детали, это в конечном итоге научит вас многому. Эта фиктивная нагрузка постоянного тока является одним из таких проектов.

Давайте сначала разберемся в использовании проекта.

Допустим, вы купили новую батарею для своего проекта. И вы хотите разрядить его, чтобы увидеть его производительность. Или скажем, вы только что построили блок питания и теперь хотите его загрузить. Чтобы увидеть, как он работает при различных условиях нагрузки. Ваш основной вариант — использовать несколько резисторов высокой мощности в комбинации, чтобы получить правильную величину нагрузки. Вы также должны постоянно менять сопротивления, чтобы проверить различные условия нагрузки. Но есть лучший способ. Вы можете использовать нагрузку электроники. Используя его, вы можете установить количество необходимого тока, и он нагрузит вашу цепь/батарею для этого тока. Кроме того, вы можете заставить его потреблять максимальный ток при определенном напряжении или установить постоянную мощность, но здесь мы придерживаемся основ.

Впервые я увидел эту схему, сделанную Дэйвом Джонсом на EEVBlog. Он сделал схему устройства очень простой. Так оно и есть, но есть много деталей, о которых вы можете узнать позже, особенно когда вы начнете строить его из частей, которые у вас есть.

Этот пост в блоге не является пояснением схемы. Но если вы хотите этого, Дэйв и многие другие пользователи YouTube проделали потрясающую работу. Я только что сделал эту схему на раннем этапе разработки для одного из моих других проектов в качестве тестового прибора. Ранее в этом году я установил весь проект в корпус. И вот я решил сделать для него печатную плату, чтобы добавить к ней активное охлаждение. Так что я подумал, что можно задокументировать это и поделиться файлами, чтобы другие могли сделать это для себя. В основном буду использовать готовые запчасти. Сделать проект легко тиражируемым. Я внес несколько изменений в исходную схему. Чтобы сделать устройство еще более полезным. Я объяснил внесенные изменения ниже.

Пожалуйста, найдите файл схемы в формате PDF и другие файлы дизайна на моей странице GitHub.

Давайте начнем с обзора схемы и понимания выбора компонентов, который я сделал на этом пути.

Устройство называется фиктивной нагрузкой постоянного тока. Это полностью аналоговая конструкция без цифровой логики. Он предназначен для тестирования нескольких маломощных преобразователей постоянного тока. Следовательно, мне не понадобился большой радиатор для рассеивания мощности. И учитывая его относительно низкое энергопотребление. Я решил иметь максимальную нагрузку 2А с переключателем диапазонов 1А и 2А. За счет чего я могу получить полный диапазон 2А. Но также есть прекрасный выбор диапазона для более низких токов. Я использую 10-витковый потенциометр для установки тока нагрузки.

Если вы видите схему, то здесь у нас в основном три секции. Есть четыре. Но схема вентилятора постоянного тока, показанная на схеме, не реализована в текущем проекте.

• Переключатель ON-OFF и диапазона
• Основной контур управления
• Переключатель установки и считывания напряжения

Как следует из названия, переключатель для устройства, используемого для переключения между двумя диапазонами. Это схема делителя напряжения с двухполюсным двухпозиционным кулисным переключателем с выключенным центром. Я использую 9v аккумулятор для питания этого устройства.

Нет конкретных номиналов резисторов, которые следует использовать. Мы будем использовать резисторы, которые дадут нам необходимые диапазоны. Чтобы поддерживать низкое потребление тока, мы будем использовать высокие значения сопротивлений. Эта схема не идеальна, потому что диапазон напряжения будет меняться по мере падения напряжения батареи с течением времени. Чтобы избежать этого, регулятор напряжения или источник опорного напряжения могут установить постоянное напряжение.

Кроме того, рекомендуется использовать многооборотный потенциометр для более точной настройки.

Показанная выше основная схема довольно проста для понимания. Сначала мы рассмотрим отдельный блок схемы отдельно.

Первый операционный усилитель A из счетверенного операционного усилителя LM324 имеет конфигурацию буфера напряжения. Как следует из названия, операционный усилитель буферизует «токовый сигнал», поступающий от потенциометра. Это напряжение определяет ток нагрузки.

Операционный усилитель «В» сравнивает напряжение на резисторе «R7» и буферизованный сигнал. Операционный усилитель переключает МОП-транзистор для управления током, протекающим через резистор «R7».

Потенциометр с резисторами делителя напряжения устанавливает сигнал напряжения, управляющий током, протекающим через фиктивную нагрузку. Операционный усилитель буферизует входной сигнал, поэтому входные сигналы не загружаются.

Золотые правила операционного усилителя гласят, что операционный усилитель будет делать все возможное на выходе, чтобы поддерживать одинаковое напряжение на своих входных контактах. Операционный усилитель «B», показанный на изображении, имеет буферизованное напряжение и падение напряжения на резисторах «R7» на его входных контактах. Когда напряжение на R7 падает ниже установленного напряжения, операционный усилитель включает МОП-транзистор. Ток протекает через резистор R7. Как только напряжение на R7 превышает установленное значение, операционный усилитель отключает МОП-транзистор. И так далее.

Поскольку мы используем резистор 1 Ом, падение напряжения 100 мВ на резисторе дает нам 100 мВ, протекающих через резистор 1 Ом.

Вы могли заметить, что в контуре управления есть несколько пассивных элементов, о которых я не упомянул. Эти пассивные элементы стабилизируют контур управления, поскольку операционный усилитель управляет емкостной нагрузкой, которая является затвором транзистора для создания паразитной емкости. Кроме того, имеется индуктивная составляющая проводов, используемых для подключения эквивалентной нагрузки к источнику питания.

LM324 — я выбрал этот операционный усилитель, потому что он лежал у меня в мусорном ведре. Но в идеале вам понадобится операционный усилитель с низким входным смещением. Который также может пойти рельс на рельс на его выходе. Лучше иметь более высокое напряжение на затворе Mosfet.

IRFZ44N — Mosfet также был выбран, потому что он был у меня в корзине запчастей. Но в идеале вам нужен МОП-транзистор с низким пороговым напряжением или напряжением включения. Кроме того, емкость затвор-исток должна быть как можно меньше. Более низкое сопротивление включения операционного усилителя также является плюсом. И крайне важно выбрать пакет, который может выдержать ток, который вам нужен.

Сопротивление 1 Ом — я использую одно сопротивление 1 Ом мощностью 25 Вт, допуск 5%, но, если возможно, используйте более точное сопротивление и выполните тепловые расчеты в соответствии с вашими текущими требованиями.

Пассивные компоненты. Значение пассивных компонентов в контуре управления будет меняться в зависимости от вашего транзистора и операционного усилителя. Я использовал LTSpice для моделирования схемы и получения идеальных значений для выбранных мною пассивных компонентов. Ниже приведен фрагмент модели схемы и результаты моделирования. Выглядит модно. Я знаю.

Приведенная выше схема обеспечивает столь необходимую опцию для просмотра установленного тока. Поскольку у нас есть чувствительный резистор 1 Ом, напряжение 1 В соответствует выходному току 1 А. Можно использовать «SW2» для переключения между заданным током и фактическим падением напряжения на резисторе. Оба сигнала буферизуются с помощью операционного усилителя D, чтобы не нагружать схему. Выход идет на штекер типа «банан» сбоку устройства. В настоящее время операционный усилитель является просто буферным усилителем. Но его можно настроить так, чтобы он имел более высокий коэффициент усиления для считывания меньших напряжений при использовании чувствительного резистора с меньшим значением.

Ниже приведены несколько фотографий устройства с разных ракурсов. И несколько из внутренней части корпуса.

В настоящее время я проектирую печатную плату для устройства. Текущая схема выполнена на макетной плате и неразборчива в плане разводки. Кроме того, я добавлю к устройству вентилятор постоянного тока, чтобы повысить эффективность охлаждения, о чем я сообщу в своем следующем блоге.

Тогда увидимся.

Простая электронная нагрузка постоянного тока — Codrey Electronics

Существует ряд решений для создания 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, чтобы поддерживать постоянный уровень тока.

За сборкой

Мне нужна была переменная нагрузка для тестирования небольших источников питания постоянного тока, и я перепробовал много 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.

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 напряжений 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, 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 в основном номинальным напряжением сток-исток (Vds) МОП-транзистора, 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 МОП-транзистора, то 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, 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.

Признание

Из-за ограниченных ресурсов я оснастил 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. Определенно 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!

Betterment’s

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).