Активная нагрузка 100В / 20А

 

Активная нагрузка 100В / 20А при настройке зарядных устройств, лабораторных источников питания и аналогичных приборов можно использовать активную нагрузку. Описанная ниже схема позволяет подключать источник напряжения до 100В, при максимальном токе ограничения до 20А. Однако общая рассеиваемая мощность не должна превышать 100Вт. Схема активная нагрузка 100В / 20А приведена на рисунке.

Активная нагрузка 100В / 20А

В принципе, схема активная нагрузка 100В / 20А работает в двух режимах — как источник постоянного тока или как нагрузка с сопротивлением в диапазоне от 1 Ом до 100 кОм. Рабочий режим выбирается переключателем S2. В левом положении (к R11) схема работает как источник постоянного тока. Силовая цепь состоит из полевого МОП-транзистора IRF1310N (T1) с резистором R10.

Силовой транзистор зашунтирован конденсатором C3, который отфильтровывает любые скачки напряжения. MOSFET управляется операционным усилителем IC1D. Выход операционного усилителя зависит от согласования входных напряжений (напряжение на резисторе R10 и напряжение на ползунке потенциометра P3). Стабилизатор TL431 (IC2) служит эталонным источником напряжения.

Благодаря резистору R11 максимальное напряжение на потенциометре P3 составляет 0,78В. С помощью переключателя S1 мы можем уменьшить напряжение на потенциометре P3 и, следовательно, на резисторе R10 до 1/10. В режиме постоянного сопротивления переключатель S2 находится в правом положении (к резистору R12). В этом случае напряжение на потенциометре P3 задается не опорным стабилизатором IC2, а через резистор R12 напряжением на клеммах K1.

Таким образом, чем выше напряжение, тем выше ток. С помощью потенциометра P3 мы можем установить сопротивление нагрузки примерно от 1 Ом. Схема ограничения тока реализована на остальных усилителях микросхемы IC1. Напряжение на выводах К1 подается на резистивный делитель R2 / R13 с диодом D1. IC1B сравнивает напряжение на диоде D2, подаваемого из опорного источника, с напряжением на диод D1. Этот каскад имеет коэффициент усиления по напряжению 10.

Выходное напряжение ICB подается на компаратор, собранным на IC1C. Когда допустимая потеря мощности на T1 (примерно 100Вт) превышена, IC1C переворачивается, вместо светодиода LD2 (зеленый) загорается LD1 (красный), и в то же время напряжение на не инвертирующем входе IC1D уменьшается через диод D3. Это, конечно, приводит к снижению тока нагрузки и уменьшению рассеиваемой мощности.

Схема питается от сети напряжением 220В, подаваемое на разъем К2. После трансформатора напряжение выпрямляется диодным мостом D4 и далее на стабилизатор напряжения питания +15 В IC3. Благодаря стабилитрону D5 виртуальная земля схемы сдвинута на напряжение 5,1В в плюс для нормальной работы операционных усилителей. Активная нагрузка 100В / 20А выполнена на двухсторонней печатной плате размером 100х48 мм. Расположение компонентов на печатной плате, а также разводка показано на рисунке.

Расположение компонентов на печатной плате

Печатная плата вид сверху

Печатная плата вид снизу

В конструкции активная нагрузка 100В / 20А имеется несколько подстроечных резисторов (P1, P2 и P4), настройка которых во многом зависит от параметров используемых компонентов (особенно диодов D1 и D2). Установите подстроечный резистор P4 так, чтобы при переключении S1 разница тока составляла 1:10. Подстроечные резисторы P1 и P2 должны быть настроены на испытательный ток 10А и напряжение 10В, чтобы компаратор IC1C находился непосредственно перед ограничением тока.

Конструктивные особенности, мы должны разместить транзистор T1 на радиаторе достаточных размеров, и, если предполагаем более длительные режимы работы нагрузки, желательно использовать принудительное охлаждение с помощью вентилятора. Вместо транзистора T1 мы также можем использовать несколько параллельно включенных транзисторов.

Описанная активная нагрузка 100В / 20А нагрузка предназначена для использования любительских или кратковременных лабораторных исследований. Упомянутое выше параллельное включение транзисторов и принудительное охлаждение необходимо для непрерывной работы на пределе мощности. С другой стороны, при относительно простом использовании мы получаем активную нагрузку в широком диапазоне входных напряжениях и токов.

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий