Ten prosty układ może posłużyć do testowania różnej maści zasilaczy. Układ zachowa się jak obciążenie rezystancyjne, tyle że na bieżąco, za pomocą potencjometru, ustalać możemy dowolne obciążenie od 10mA do 20A i taka wartość będzie się utrzymywała niezależnie od spadków napięcia. Wartość płynącego prądu jest na bieżąco wyświetlana przez wbudowany amperomierz – więc nie trzeba do tego celu „zajmować” multimera.
Układ zbudowany w oparciu o LINK. Układ jest na tyle prosty że każdy może sobie go wykonać, i na tyle przydatny że w każdym warsztacie znajdzie zastosowanie. Wzmacniacz operacyjny LM358 dąży do tego aby napięcie odłożone na R7 było równe temu zadanemu za pomocą potencjometrów PR1 i PR2 – ot cała magia! Potencjometrem PR2 nastawiamy zgrubnie, PR1 zaś dokładnie. Rezystor R7 i tranzystor T3 (+ ew.T4) dobieramy adekwatnie do maksymalnej mocy jaką chcemy na naszym obciążeniu wytracić, o tym zaraz.
Dobór tranzystora. W zasadzie dowolny tranzystor mosfet z kanałem typu N. Od jego napięć pracy będą zależne napięcia pracy naszego sztucznego obciążenia. Parametry jakie nas bardziej powinny zainteresować to Id (drain current) oraz Pd (power dissipation). Id to maksymalny prąd jaki możemy puścić przez złącze, a Pd to moc strat jaką może przekazać obudowa tranzystora. W tym przypadku tranzystor IRF3205 _teoretycznie_ umożliwia obciążenie układu prądem 110A, jednak jego maksymalna moc rozpraszana to 200W i to w konkretnych niemal idealnych warunkach (temperatura obudowy Tc 25*C). Jak nietrudno policzyć, maksymalny prąd 20A możemy zadać przy napięciu roboczym do 10V. Aby zwiększyć te parametry, w tym przypadku użyłem dwóch takich połączonych równolegle tranzystorów co pozwala rozproszyć do 400W mocy, przypominam że w idealnych warunkach 25*C! Do tego trzeba naprawdę potężnego radiatora z wymuszonym chłodzeniem, jeśli naprawdę mamy zamiar wytracać takie moce. BC327 i BC337 to wtórniki dla tranzystorów mosfet, pozwalają na szybkie przeładowanie pojemności bramki. Kondensator C9 to kompensacja częstotliwościowa, zapobiega on wzbudzaniu się układu. Został on praktycznie dodany „na zapas” ale jak się okazało w tym przypadku, układ się nie wzbudza. Jednak przy testowaniu zasilaczy impulsowych lub innych wynalazków, może się okazać że układ będzie się wzbudzał. W takim razie można wlutować C9 – szybkość stabilizacji wtedy będzie niższa.
Dobór rezystora. Przy obciążeniu 20A, rezystor powinien mieć moc 40W i być dobrze chłodzony. 20A * 0R1 = 2V. 2V * 20A = 40W. Najlepiej nabyć rezystor z metalową obudową z możliwością dokręcenia do radiatora. Można też łączyć wiele rezystorów tak, aby uzyskać 0.1ohm o odpowiedniej mocy. Z resztą moc rezystora dla 20A to jest pikuś, martwmy się o odprowadzenie ciepła z tranzystorów… Załóżmy że użyliśmy kilku tranzystorów aby mieć zakres do 20A przy (przykładowo) 25V. Jak nietrudno policzyć, układ zamieni się w grzejnik – do wychłodzenia będziemy mieli 0,5kW! Kosmiczne liczby, ale nic nie stoi na przeszkodzie aby układ do takich zakresów rozbudować – zachowując oczywiście zdrowy rozsądek
Napięcie zasilania układu to niestabilizowane 15V, choć zależy one jeszcze od parametru Vgs naszego tranzystora, czyli napięcia bramy przy którym tranzystor w pełni się otworzy. Zwykle nie potrzeba więcej jak 10V. Przy większym napięciu, stabilizator IC2 należy wyposażyć w radiator. Można też użyć tranzystora w wersji Logic Level, czyli takiego sterowanego napięciami TTL. Wówczas napięcie zasilania 7V będzie w pełni wystarczające. Na tym kończy się prostsza część urządzenia którą jest same sztuczne obciążenie.
Opcjonalnie można dołożyć miernik prądu, ale nie jest on konieczny jeśli nie chcemy komplikować całości. Jednak polecam go dołożyć, zwolni to nam jeden multimer którego normalnie będziemy musieli użyć do monitorowania prądu. Miernik wykonany jest na popularnym układzie ICL1707 i czterech wyświetlaczach LED. Nie ma tutaj żadnej filozofii, jest to najprostsza aplikacja z przetworniczką -5V na buforku CD4049. Można by użyć dedykowanej przetworniczki na ICL7660 ale akurat taki układ miałem pod ręką.
Uwagi. Układ ICL7107 lutujemy od strony druku! Został zaprojektowany tak, że po prostu inaczej umieścić się go nie da
Wyświetlacze LED to wyświetlacze 14mm ze wspólną anodą. Na płytce wykonać należy trzy połączenia izolowanymi przewodami. Moc obciążenia można zwiększyć poprzez dołożenie kolejnych tranzystorów mosfet, jednak należy robić to zgodnie zasadami łączenia takich tranzystorów. Nie wymagają one oporników wyrównawczych bowiem wraz ze wzrostem temperatury rośnie rezystancja złącza RDSon i rozkład prądów będzie wyrównany. Każdy tranzystor musi mieć osobny opornik na bramie. Ścieżki prądowe (oznaczone przerywaną linią) należy pogrubić. Płytki ze zdjęć i renderu 3D, jak zwykle, mogą się lekko różnić od tych z załącznika. Były to oczywiście płytki prototypowe, w załączniku znajduje się wersja ostateczna i wg niej należy budować urządzenie.
Uruchomienie. Trzeba jedynie wykonać kalibrację wskazań miernika. Uruchamiamy układ, do zacisków LOAD dołączamy testowany zasilacz, a w szereg z nim multimetr ustawiony na pomiar prądu (zakres 10A). Potencjometrem PR3 ustawiamy takie same wskazania jak na multimetrze, z tym że taką kalibrację dobrze będzie przeprowadzić po rozgrzaniu układu.
Inne zastosowania układu. Nie tylko testowanie zasilaczy. Układ może posłużyć również do testowania baterii, akumulatorów, wygodnie zmierzymy i policzymy ich pojemność – a to za sprawą stabilizacji prądu który zawsze będzie się utrzymywał na zadanym poziomie. Układ może posłużyć także za zwykły miernik prądu, lub jako ograniczenie prądowe do zasilacza – można go włączyć szeregowo z jakimś odbiornikiem i będziemy mieli obydwie te opcje na raz
Aby mierzyć prąd, potencjometry regulacji należy skręcić do końca w prawo tak aby tranzystor był stale otwarty – wtedy spadek napięcia wystąpi jedynie na rezystorze pomiarowym.
Niezbędne pliki w załączniku
uwaga – błąd w dokumentacji. potencjometr PR2 powinien mieć 4,7K.
Cool? Ranking DIY
