Jak zrobić aktywne obciążenie na ESP32 z tranzystorem mocy i regulacją prądu?

Witaj.

Chcę zrobić moduł aktywnego obciążenia do ESP-32. Z tego, co się orientowałem, to trzeba tranzystor mocy podpiąć do źródła badanego urządzenia.
Sam kod ESP-32 to nie problem, ale właśnie.. jak zbudować moduł fizycznie, no i jak by to miało działać.

Projekt o tyle ciekawy, co nie ma raczej o tym w necie i potrzebny do regulacji maksymalnego prądu.

Proszę o pomoc w tym temacie.
Jakie napięcie i prąd ma mieć to aktywne obciążenie, tzn. jaki zakres napięcia badanego źródła oraz jaki maksymalny prąd/moc chcesz regulować?
W tym momencie potrzebuję ustawić 5 A przy napięciu 12 V, ale może to być urządzenie uniwersalne do np. 100 - 150 W.
Czy obciążenie ma pracować liniowo jako regulowany „rezystor”/stały prąd, czy tylko włączać/wyłączać obciążenie PWM, i czy planujesz pomiar prądu przez bocznik podłączony do ESP32?
Nie wiem dokładnie. Chodzi mi o ustalenie maksymalnego prądu, jakie urządzenie może przekazać (tu chodzi o regulację max prądu podawanego przez przetwornicę step-down - sterowaną potencjometrem). Potrzebuję zmierzyć, jaki prąd podaje (bo chcę go ograniczyć do pewnego, górnego pułapu).

uasic wrote:

Potrzebuję zmierzyć, jaki prąd podaje

Czyli potrzebujesz obciążenia stałoprądowego z nastawą pobieranego prądu.

Moim zdaniem użycie mikrokontrolera do budowy aktywnego obciążenia jest lekko kuriozalne, ale jak uważasz. Można takowe zbudować na jednym wzmacniaczu operacyjnym.
Potrzebujesz źródła napięcia odniesienia, wzmacniacza operacyjnego, bocznika (rezystora) do pomiaru prądu i tranzystora mocy. Wzmacniacz operacyjny porównuje napięcie na boczniku z napięciem odniesienia (np. nastawianym potencjometrem) i tak steruje tranzystorem, żeby przepuszczał zadany prąd.
Upierając się, można źródło napięcia odniesienia zastąpić mikrokontrolerem; PWM i prosty filtr całkujący. Ale wzmacniacz operacyjny do sterowania tranzystorem i tak raczej będzie potrzebny.

Ja aktualnie buduję układ z linku poniżej, ale na nieco innych elementach, ze względu na dostępność. Jest mi potrzebny do diagnozy naprawianego zasilacza.
https://danyk.cz/zatez2_en.html

Na tranzystorze mocy odkłada się większość napięcia (i mocy) z mierzonego źródła. Powinien to być Darlington o dużej β albo MOSFET. Trzeba znaleźć taki o odpowiednich parametrach dopuszczalnego prądu, napięcia oraz SOAR. Ja na razie używam TIP122, ale ten pewnie więcej jak 30-40 W w praktyce nie wytrzyma, na razie dla mnie to wystarczająco.
Reszta mocy odkłada się na rezystorze bocznika, trzeba dobrać taki z zapasem.

uasic wrote:

chodzi o regulację max prądu podawanego przez przetwornicę step-down

Chyba prościej się nie da
Nie jest to bardzo dokładne obciążenie, ale w połączeniu z amperomierzem powinno wystarczyć.

Zasadniczo potrzebujesz zmienny rezystor i amperomierz.
Potencjometru 100W nie kupisz, ale mosfet może go zastąpić.
Jego "rezystancja" jest regulowana napięciem bramki.
Zwróć uwagę, jak mało zależy prąd od napięcia zasilania - tu 5 i 12V.
W takim układzie dopuszczalne napięcie zasilania (badanej przetwornicy) ogranicza dopuszczalne napięcie bramki - patrz katalog.
Tu użyty tranzystor z odpowiednim radiatorem odda 300W.
Rezystor źródłowy np. 100mΩ/10W - teoretycznie mogłoby go nie być, ale znacznie ułatwia sterowanie.
Rezystor R2 z diodą ograniczają napięcie bramki i tym samym prąd tranzystora moc do bezpiecznych wartości nawet przy błędnym sterowaniu napięciem w punkcie A.
Napięcie sterujące podasz z ESP do punktu A, przetwornicę zamiast V2.
Tranzystor może być inny podobny, ale zakres napięcia sterującego ustalasz do konkretnego egzemplarza.
Gdyby chcieć lepiej - patrz źródło Howlwnda.
Było sporo na Forum, również w ostatnich tygodniach.