Простая аналоговая электронная нагрузка

Все, кто хоть как-то сталкивался с изготовлением, ремонтом блоков питания задавался вопросом – где взять подходящую нагрузку, чтобы в полной мере оценить характеристики конструкции? Обычно для этого используется первое, что попадется под руку – мощные лампы, обрезки высокоомного провода и т.д. Но не все имеющиеся нагрузки подходят по сопротивлению и по мощности. Как назло каждый раз один из этих параметров нам не подходит . Как только не приходиться исхитряться: применять последовательное и параллельное соединение резисторов, топить нагрузку в стакане с водой (для увеличения рассеиваемой мощности).
Когда запасы мощных нагрузок превращаются в залежи, приходит время поменять их на одну универсальную.

↑ Схема и её работа

взята классическая с небольшими усовершенствованиями.

Собственно роль нагрузки выполняют переходы КЭ двух мощных транзисторов, представляющих собой управляемый ключ. При этом сопротивление переходов транзисторов имитируют активную нагрузку, подобно мощному резистору. Система подключается параллельно источнику напряжения и работает практически в режиме КЗ, поэтому вольность в обращении с регуляторами тока недопустима.
Выпрямитель VDS1 с конденсатором С1 служат для прогрузки источников переменного напряжения (об этом позже). Диод VD1 предназначен для развязки между конденсатором С1 и цепями постоянного тока электронной нагрузки, чтобы последний не влиял на выходную характеристику испытуемого БП. Мощные резисторы R1, R2 выравнивают токи через переходы транзисторов VT2, VT3.

R9, R10 – добавочные резисторы для измерительной головки указателя напряжения, R10 и R11 – токоизмерительные шунты амперметра. Переключатели S1 и S2 позволяют расширить пределы измерения вольтметра и амперметра.

Резистор R8 исключает сквозные токи через переходы БЭ мощных транзисторов. Для увеличения крутизны характеристики (больший ток при меньшем напряжении) следует уменьшать сопротивление резистора R8, а лучше перераспределять его между коллектором и эмиттером VT1. В идеале диоды VD1 и VDS1 - Шотки.

Для более эффективного теплоотвода устройство снабжено кулером. Стабилизатор VR1 ограничивает рабочее напряжение кулера на уровне 12В, на участке входных напряжений 12...30В. Двигатель кулера начинает работать уже при 6В на входе нагрузки, причем потребляемый кулером ток тоже включен в общий бюджет нагрузки и отображается амперметром.

↑ Основные технические характеристики:

Входное постоянное напряжение = 1,5..30В
Входное переменное напряжение = 1...25В
Входной ток = 0,08...10А
Рассеиваемая мощность = 200Вт
Разумеется, параметры могут меняться как в лучшую, так и худшую сторону в зависимости от применяемых деталей и схемотехники. В данном случае входные напряжения ограничены характеристиками стабилизатора VR1.

↑ Теперь о конструкции

Главное в электронной нагрузке что? Правильно, радиаторы и транзисторы! Они трудятся в поте лица, т.к. их главная задача перевести всю подводимую мощность в тепло (КПД наоборот :cool: ).
Радиаторы у меня оказались такие (мало точно не покажется).

Мощные транзисторы выбираем в соответствии с нашими хотелками поставленными задачами. Это могут быть КТ837, КТ818, КТ8102 и подобные, подходящие по току, напряжению и мощности.
В качестве корпуса используем старый добрый БП АТХ.

Измерители тока и напряжения изготовлены из индикаторов уровня записи от старых магнитофонов.

Шкала у них нелинейная, поэтому при градуировке используется 75-80% рабочей шкалы. Несмотря на всю примитивность, удалось достигнуть точности измерения не хуже 1,5%. Передняя панель выпиливается из текстолита и крепится при помощи длинных винтов к корпусу.




Как еще можно использовать электронную нагрузку? Например, для регулировки тока в цепях переменного и постоянного напряжения. Достаточно включить электронную нагрузку последовательно с объектом регулирования и все это подключить к источнику напряжения (при зарядке аккумуляторов, управлении двигателем, нагревателем и пр.).

↑ Еще одно применение – тестирование низковольтных трансформаторов

У меня долгое время лежало несколько силовых трансформаторов с известными выходными напряжениями и неизвестными нагрузочными характеристиками. Определить диаметры проводов вторичных обмоток без вскрытия не представлялось возможным. И я проделал такой эксперимент: с помощью электронной нагрузки нагружал номинальным (паспортным) током вторичные обмотки трансформаторов известных марок ТА и ТС.

Выяснилось, что под нагрузкой напряжения на вторичных обмотках уменьшаются на 10-15 % по отношению к напряжению холостого хода. Потом тоже самое проделал с неизвестными трансформаторами и методом от обратного вычислил допустимый ток вторичных обмоток.

↑ Порядок работы с нагрузкой

Подключаемся к источнику напряжения, при этом регуляторы тока должны быть выведены в минимум (нижнее по схеме положение).
Далее не спеша, вращаем регулятор «ток грубо» в сторону увеличения тока, пока стрелка амперметра чуть-чуть не отойдет от начального положения, можно сказать «дрогнет в положении нуль». Это значит, что ключи выведены из зоны нечувствительности. Если нам нужен ток до 1А дальше пользуемся регулятором « ток плавно», если более 1А, то продолжаем крутить регулятор «ток грубо» дальше. Плавно выводим ток на требуемый уровень, при этом на индикаторах в режиме, так сказать, «on line», наблюдаем Вольт-амперную характеристику тестируемого БП.
Картину дополнит осциллограф, подключенный к выходным клеммам БП. По нему можно будет определить уровень пульсаций выходного напряжения при различных режимах загруженности.

При эксплуатации нагрузки необходимо помнить о максимальной рассеиваемой мощности, которая вычисляется по известной формуле P=U²/R.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации