Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Перед вами довольно мощные силовые биполярные транзисторы ТК235-32 с током коллектора аж 32 ампера и силовые диоды ДЧ135-80 на 80А.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Этих монстров автор YouTube канала «AKA KASYAN» приобрел на местной барахолке, к ним также прилагались соответствующие радиаторы.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Итак, что же можно сделать использую такие комплектующие? Первое, что приходит на ум — лабораторный линейный блок питания колоссальной мощности. Но такой уже имеется у автора в мастерской, а вот электронная нагрузка большой мощности — прибор гораздо более востребованный в данный момент (ну по крайней мере для автора данной самоделки), поэтому было принято решение сделать своими руками электронную нагрузку используя имеющиеся под рукой детали.
Для начала давайте пробежимся по основным характеристикам вышеупомянутого устройства. Диапазон регулировки тока буквально от 0 до 80А, кратковременно до 100А, в теории можно снять вплоть до 200А, при условии, что датчики тока (помечены на изображении ниже) будут заменены на более низкоомные.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Максимальное входное напряжение до 60В, можно и больше, все зависит от напряжения транзисторов.
Также электронная нагрузка имеет защиту от переполюсовки. Максимальная рассеиваемая мощность составляет порядка 1500-1600Вт. Такое устройство способно нагрузить практически любые источники питания, даже сварочные инверторы ему под силу, но тут важно не превысить максимальную мощность, а она тут, как уже было сказано выше, составляет 1600Вт. При этом стоит отметить, что все 1600Вт в данном случае пойдут на нагрев, так что это достаточно серьезный обогреватель.
Думаю, вы согласны с тем, что вышеприведенные характеристики действительно внушительные для линейной нагрузки. Токовые нагрузки с похожими параметрами стоят не мало, естественно наша версия будет без особых наворотов.
Внимание! Стоит сразу отметить несколько моментов во избежание дополнительных вопросов. Во-первых, схемы получилась довольно большой и скорее всего некоторые мелкие детали не будут видны. Схему в хорошем качестве вы найдете в архиве проекта. Также ссылка на скачивание архива находится в описании под оригинальным видеороликом автора.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Во-вторых, номиналы некоторых элементов схемы могут отличаться от тех что установлены на плате, но устройство будет работать в обоих случаях.
В-третьих, в схеме были применены наиболее предпочтительные транзисторы TIP142, это составные ключи, которыми просто управлять и драйвер при этом нагреваться почти не будет, но общая мощность нагрузки с указанными на схеме ключами будет меньше, чем в данном случае, так как транзисторы тут применены гораздо более мощные.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Четвертое. На печатной плате нет посадочных мест для силовых транзисторов и также они отсутствуют и для датчиков тока.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Также следует обратить внимание на надписи B(VT1), B(VT2) и т.д., эти точки подключаются к базам соответствующих силовых транзисторов.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Тоже самое касается маркировок E(VT1), E(VT2) и так далее, они подключаются к эмиттерам соответствующих транзисторов.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Ну и наконец последний, пятый пункт. Отмеченный на изображении ниже резистор задает пределы выходного тока.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Чем меньше значение данного сопротивления, тем больше ток. Указанный резистор необходимо подбирать.
Автор провел многочисленные эксперименты с получившимся устройством, чтобы выяснить какую мощность может рассеять транзистор в таком корпусе, максимальный ток коллектора, и как сильно будет нагружен управляющий драйвер при различных значениях тока на силовом транзисторе.
Испытания прошли успешно, ни один транзистор при этом не пострадал. Опытным путем стало ясно, что заявленные производителем 32А транзисторы держат. Корпус способен рассеять 150Вт, а при наличии вентилятора и все 200Вт.
Значение 200Вт с каждого транзистора, согласитесь, весьма неплохо. И того на каждый радиатор автор прикрутил, используя термопасту, 4 ключа. Таких радиаторов в данном случае 2 штуки.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Далее точно таким же образом на каждый радиатор были прикручены по одному 80-амперному диоду. О их назначении позже, а сейчас давайте перейдем к схеме электронной нагрузки.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

По сути, это обыкновенный стабилизатор тока на операционном усилителе. Каждый канал операционного усилителя управляет своим каскадом, а таких каскадов у нас 8 штук.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Все каскады по факту соединены параллельно, но работа одного не зависит от другого. В эмиттерной цепи каждого транзистора подключен датчик тока в виде 2-ух параллельно включенных низкоомных резисторов мощностью по 5Вт. Значение сопротивления отдельного резистора от 0,1 до 0,22 Ом.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Операционный усилитель следит за падением напряжения на этом резисторе и сравнивает его с опорным. Далее в зависимости от разницы он увеличивает или уменьшает выходное напряжение, что в свою очередь приводит к открыванию или закрыванию транзистора драйвера, а, следовательно, то же самое происходит и с силовым транзистором.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Стоит отметить, что приведенная схема работает в линейном режиме, поэтому транзисторы в процессе открыты или закрыты частично, это зависит от выходного напряжения операционного усилителя.
Чем больше открыт силовой транзистор, тем больше ток в цепи и наоборот. Как уже было сказано выше, вся мощность выделяется в виде тепла на силовых транзисторах и датчиках тока, поэтому, если захотите повторить данный проект, в первую очередь позаботьтесь о хорошем охлаждении данных компонентов схемы. Автор использовал достаточно хорошие алюминиевые радиаторы в виде бруска.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Теперь давайте перейдем непосредственно к самой плате. Она получилась довольно неплохая. Так как у нас 8 каскадов и количество операционных усилителей должно быть соответствующим, поэтому были использованы микросхемы lm324 в количестве 2-ух штук.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Отдельно взятая микросхема состоит из 4-ех независимых операционников, именно то, что нужно.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Рассмотренная схема питается от линейного стабилизатора на 12В. Потребление схемы незначительное, поэтому стабилизатор 7812 в радиаторе не нуждается.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Как наиболее дешевый доступный и достаточно точный опорный источник — старая добрая tl431.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Регулировка тока осуществляется вращением переменного резистора:

Мощная электронная нагрузка своими руками

Данный резистор по факту изменяет опорное напряжение. А так как мощность нагрузки у нас не маленькая, то был добавлен еще один переменный резистор меньшего сопротивления.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Первый переменник используется для грубой регулировки, второй соответственно для более плавной. Плата управления нуждается в маломощном источнике питания. Например, ее можно запитать от батареек или аккумуляторов. Такое решение сделает нагрузку полностью автономной.
Силовые диоды, о которых упоминалось в начале статьи, установлены на входе нагрузки. На них выполнена защита от переполюсовки. Обратное напряжение и ток диода стоит подбирать с двойным запасом. В дальнейшем автор планирует изменить защиту на другую, скорее всего на полевых транзисторах.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Также в данной конструкции применен мультифункциональный цифровой индикатор на 300В, 100А.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Теперь настало время силовых испытаний. Нагружать будем вот этот источник питания:

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Это 12-вольтовый 83-амперный импульсный блок питания. Ток регулируется довольно плавно. Мощность, которую в данный момент рассеивает нагрузка составляет порядка 900Вт.

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Мощная электронная нагрузка своими руками

Вот так родился на свет еще один монстр, придумать другое название этому зверю довольно трудно, конские радиаторы и силовые ключи, зверская мощность, что ещё нужно для полного счастья. На сегодня это все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:

Источник

barlialesmi

Наверх