Логотип

Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока от 0 до 8 А - 200 ватт.

Электронная нагрузка с плавной регулировкой тока от 0...8 А - 200 ватт.

Электронная нагрузка вещь в обиходе не очень нужная, но вот когда надо проверить блок питания или разрядить аккумулятор, сразу же возникает вопрос. Где взять нагрузку? В качестве мощных нагрузок чаще всего используют автомобильные лампы, так как при напряжении в 12V они имеют приличную мощность (50...100W), а значит, способны забрать уйму энергии от источника. Но такая нагрузка не универсальна. Поэтому и приходится делать устройство, которое сможет заменить ослепительную гирлянду. :-)

Для начала давайте разберем схему. Я не претендую на оригинальность, так как подсмотрел составные элементы здесь и адаптировал под то, что имелось у меня из деталей.

Схема электронной нагрузки

Схема электронной нагрузки

Цепь защиты составлена из плавкого предохранителя FU1 и диода VD1 (возможно она лишняя). Нагрузка выполнена на четырех 818 транзисторах VT1…VT4. У них приемлемые характеристики по току и рассеиваемой мощности, а также они не дороги и не являются дефицитом. Управление VT5 на 815 транзисторе, а стабилизация на операционном усилителе LM358. Амперметр, показывающих ток, проходящий через нагрузку, я установил отдельно. Т.к. если амперметром заменить резисторы R3 R4 (как в схеме по ссылке выше), то, на мой взгляд, будет теряться часть тока, который потечет через VT5 и показания будут занижены. А судя по тому, как нагревается 815, ток через него протекает приличный. Я даже подумываю, что между эмиттером VT5 и землей надобно поставить еще одно сопротивление Ом так в 50…200.

Отдельно надо рассказать о цепи R10…R13. Так как регулировка происходит не линейно, необходимо брать одно переменное сопротивление в 200…220 кОм с логарифмической шкалой, либо ставить два переменных резистора, которые обеспечивают плавное регулирование во всем диапазоне. При чем R10 (200кОм) регулирует ток от 0 до 2.5А, а R11 (10 кОм) при выкрученном в ноль R10 регулирует ток от 2.5 до 8 А. Верхний предел тока устанавливается резистором R13. При настройке будьте осторожны, если напряжение питания случайно попадет на третью ногу операционного усилителя, 815 открывается полностью, что с большой вероятностью приведет к выходу из строя всех 818 транзисторов.

Теперь немного о блоки питания для нагрузки.

Схема блока питания

Схема блока питания

Нет, это не извращение. Просто у меня под рукой не нашлось малогабаритного трансформатора на 12 вольт. Пришлось делать умножитель и повышать напряжение с 6-ти вольт до 12-ти для вентилятора и ставить стабилизатор для питания самой нагрузки и сигнализации.

Схема сигнализации

Схема сигнализации

Да, в это устройство я вставил простенькую сигнализацию по температуре. Схему я подсмотрел здесь. Когда радиатор нагревается выше 90 градусов, включается красный светодиод и пищалка с интегрированным генератором, которая издает очень неприятный звук. Это указывает на то, что пора снижать ток в нагрузке, а то можно лишиться устройства из-за его перегрева.

Внутренности

Внутренности

Казалось бы, при таких мощных транзисторах, которые выдерживают до 80 вольт и 10 А суммарная мощность должна быть не менее 3 кВт. Но, так как мы делаем «кипятильник» и вся мощность источника уходит в тепло, то ограничение накладывается показателем рассеиваемой мощности транзисторов. По даташиту она всего лишь 60 Вт на один транзистор, а с учетом того, что теплопроводность между транзистором и радиатором не идеальна, то фактическая рассеиваемая мощность и того меньше. И поэтому чтобы хоть как-то улучшить теплоотвод я прикрутил транзисторы VT1…VT4 непосредственно к радиатору без прокладок на теплопроводную пасту. При этом мне пришлось организовать специальные накладки на радиатор, чтобы он не замыкал на корпус.

В открытом корпусе

В открытом корпусе

К сожалению, у меня не было возможности протестировать работу устройства во всем диапазоне напряжений, но при 22V 5A нагрузка работает, стабильно не перегреваясь. Но как всегда в бочке меда есть и ложка дегтя. Из-за недостаточной площади радиатора взятого мной, при нагрузке более 130 ватт, через какое-то время (3…5 минут) транзисторы начинают перегреваться. На что указывает сигнализация. Отсюда вывод. Если будете делать нагрузку, берите радиатор как можно большей площади и обеспечите ему надежное принудительное охлаждение.

В сборе

В сборе

Также ложкой дегтя можно считать небольшой дрейф в сторону уменьшения тока нагрузки на 100…200 мА. Думаю этот дрейф происходит из-за нагрева резисторов R3, R4. Так, что если есть возможность найти резисторы на 0,15 Ом на 20 Вт или больше, то лучше использовать их.

В целом схема, насколько я понял, не критична к замене деталей. Четыре 818транзистора можно заменить двумя кт896а, кт815г можно, а возможно и нужно, заменить на кт817г. Операционный усилитель думаю тоже можно взять другой.

Хочу особо подчеркнуть, что обязательно при наладке ставьте резистор R13 не менее 10 кОм, потом по мере понимания какой ток вам нужен, уменьшайте это сопротивление. Печатную плату не выкладываю, потому, что монтаж основной части нагрузки сделан навесным.


20.11.15


Дополнение.

Как оказалось, нагрузкой мне приходится пользоваться регулярно и в процессе ее использования пришло понимание того, что по мимо амперметра также нужен вольтметр чтобы контролировать напряжения источника. На Али мне попался небольшой приборчик, который совмещает в себе вольтметр и амперметр. Приборчик 100 V / 10 А мне обошёлся в 150 рублей с пересылкой. Как по мне это копейки т.к. полтарашка пива стоит примерно столько же. Недолго думая я заказал два.

ВольтАмперметр ВольтАмперметр

ВольтАмперметр

ВольтАмперметр

Прикрутил его вместо амперметра и протестировал. Заработал сразу, но показывал черт знает что. Оказалось, его, в данной схеме, надо подключать так, чтобы земля прибора оказалась со стороны источника, а не со стороны нагрузки.

Схема электронной нагрузки

Схема электронной нагрузки

Вообще приборчик не прихотлив в отношении питания, собран качественно и имеет регулировку как по напряжению, так и по току в виде двух переменных резисторов. Так, что, если потребуется корректировка — это легко осуществить.

Тестирование нагрузки

Тестирование нагрузки

На всем диапазоне от 0 до 8 А разница в показаниях между прибором и мультиметром составляет чуть больше одной десятки, что меня устраивает в полной мере.


27.07.17


Вот как-то так. Если вдруг найдете в статье неточности или заблуждения. Напишите мне об этом. Я подправлю.


Приложение:
Скачать схемы в формате .spl7