Электронная нагрузка в хозяйстве радиолюбителя при проектировании и ремонте некоторых электронных устройств, таких как источники питания или зарядные устройства для аккумуляторов, и контролируемой разрядки аккумуляторов, нам нужна активная электронная нагрузка, которая может работать как постоянный резистор или в режиме постоянного тока. Здесь представляется простое схемное решение, которое может реализовать оба режима. Схема электронная нагрузка в хозяйстве радиолюбителя представлена на рисунке.
Основой электронной нагрузки, является силовой МОП-транзистор T1 BUZ71 с управляющим усилителем IC3B. Тестируемое устройство подключается между входной клеммой «НАГРУЗКА» и массой. Ток, протекающий через МОП-транзистор, создает падение напряжения на резисторе R1, которое через резистор R3 подается на инвертирующий вход усилителя IC3B.
Это напряжение прямо пропорционально протекающему току. Заданное значение (заданный ток) подается в виде управляющего напряжением на не инвертирующий вход усилителя IC3B. Используйте переключатель S2, чтобы выбрать основную функцию нагрузки. В положении I-mode на управляющий потенциометр P3 подается постоянное напряжение питания (от источника питания) 10В. Следовательно, падение напряжения на резисторе R4 должно быть таким же, как и напряжение на резисторе R13.
Таким образом, электронная нагрузка потребляет постоянный ток от подключенного источника. Если переключить переключатель S2 в режим R, напряжение на потенциометре P3 будет зависеть от напряжения на нагрузке. Например, удвоение напряжения на нагрузке также удваивает напряжение на потенциометре R3. Чтобы компенсировать условия на усилителе управления IC3B, падение напряжения на резисторе R4 также должно увеличиться в два раза. Для этого он также должен остановить двойной ток, протекающий через электронную нагрузку.
В результате электронная нагрузка ведет себя как постоянный резистор. Ток нагрузки прямо пропорционален приложенному напряжению. В некоторых случаях нам необходимо отключить нагрузку, когда напряжение на нагрузке достигнет заранее заданного значения. Это делается с помощью схемы, реализованной на операционном усилителе IC2A. Ползунок потенциометра P1 подключен к не инвертирующему входу через резистор R5. Напряжение с бегунка P1 сравнивается с напряжением на нагрузке, которое мы подаем на вход IC2A через резистор R12.
Если напряжение на инвертирующем входе IC2A превышает напряжение на не инвертирующем входе, выход компаратора переключается на высокий логический уровень. На это состояние указывает загорание светодиода LD2. В то же время полное напряжение питания поступает через диод D2 на инвертирующий вход IC3B, и выходной транзистор открывается. Нагрузка отключена. Конденсатор C4 отфильтровывает кратковременные импульсы напряжения, которые могут присутствовать на нагрузке. Резистор R8 вместе с R12 образует резисторный делитель, который увеличивает диапазон регулирования предельного напряжения примерно до 20В. Резистор R6 создает положительную обратную связь и создает гистерезис для надежного переключения при отключении нагрузки.
Активная нагрузка также может работать в импульсном режиме. Операционный усилитель подключен как мультивибратор с потенциометром P1, регулируемым по частоте в диапазоне от 10 Гц до 1 кГц. Выходной прямоугольный сигнал подается на управляющий усилитель IC3B через диод D3. Затем активная нагрузка ритмично переключается и увеличивается в соотношении 1: 1. Импульсный режим включается переключателем S1A. Последний операционный усилитель IC2B подключен в качестве теплового предохранителя. Датчик температуры TS1 типа KTY81-120 подключен к резистивному мосту, состоящему из R9 — R11 и подстроечному резистору P4.
Если температура радиатора превышает 100C, компаратор IC2B переключается на высокий логический уровень и отключает нагрузку через диод D1. Это состояние также отображается включением светодиода LD3. Резистор R16 создает гистерезис компаратора. Когда температура радиатора падает, нагрузка снова активируется. Схема активной нагрузки питается от внешнего источника напряжением от 14 до 18В. Напряжение питания стабилизируется стабилизатором 7810. Светодиод LD1 указывает на наличие напряжения питания. Схема стабилизатора приведена на рисунке.
Электронная нагрузка в хозяйстве радиолюбителя выполнена на двухсторонней печатной плате размером 94х38 мм. Расположение компонентов показано на рисунке, а также разводки нижней и верхней части платы.
Устанавливаем оконечный транзистор на радиатор. Поскольку постоянная потеря мощности на активной нагрузке может составлять 30Вт, теплоотвод должен иметь достаточно приличную площадь охлаждения. После сборки подключите напряжение питания. Подключите источник ко входу электронной нагрузки, переключитесь в I-режим (постоянный ток) и проверьте регулировку тока с помощью потенциометра P3. Регулируемый диапазон должен быть от 0 до 10А.
Переключитесь в режим R и проверьте диапазон настройки максимального напряжения при помощи потенциометра P1. Оно должно составлять примерно от 0,5В до 20В. При более высоких напряжениях и токовых нагрузках нагрейте радиатор оконечного транзистора. Лучше всего измерять температуру радиатора контактным термометром. Когда температура достигнет 100C, медленно поворачивайте подстроечный резистор P4, пока нагрузка не отключится. Наконец, мы проверяем работу генератора импульсного режима. На этом настройка электронной нагрузки завершена.
Электронная нагрузка в хозяйстве радиолюбителя — идеальный помощник при разработке источников питания и зарядных устройств. Поэтому такое оборудование должно быть у радиолюбителя, который занимается ремонтом блоков питания.