Elektronická jednosmerná záťaž 150W - 10A

Elektronická jednosmerná záťaž 150W - 10A
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  956 zobrazení
5
 7
Zaujímavé zapojenia

Túto jednosmernú elektronickú záťaž som sa rohodol postaviť pre potreby použitia v dielni a aj ako pomôcku pri písaní recenzií, nakoľko dosť často nastane situácia, že je potrebné dané zariadenie zaťažiť "elegantnejšie" ako používať masívny výkonový rezistor, ktorý má síce svoje výhody, ale aj nevýhody. Záťaž je distribuovaná vo forme stavebnice u známych ázijských predajcov.

Odkaz na priamu kúpu stavebnice elektronickej záťaže - klikni

Oproti originálu, kde sú použité  MOS tranzistory STP75NF75 75V 70A 300W  v púzdre TO220-3, ktorých limit v tomto zapojení je cca 30V / 3A, čo je pre moje potreby málo. Preto som použil kvalitatívne lepšie  IRFP260MPBF 200V 35A 300W v púzdre TO247AC s montážnymi úchytmi. Šlo by použiť aj IRFP150N, IRFP240, IRFP250, IRFP4668. Sú samozrejme v inom - väčšom púzdre, ktoré samozrejme oveľa lepšie odvádza teplo do masívneho chladiča, ktorý je o veľkosti : š160mm x v150mm x h45mmm. Priznávam, že nie je umiestnený "optimálne", nakoľko rebrá sú umiestnené vodorovne, ale pri správnej orientácii, by som z neho musel rezať, čo sa mi pri veľkosti profilu pravdu povediac nechcelo. Tento profil som medzičasom kúpil za pár drobných na facebooku z priemyselnej MIG zváračky. A musím podotknúť, že v tomto prípade platí - že na veľkosti záleží :) . Pre lepší prestup stratového tepla na chladič, použite kvalitnú teplovodivú pastu. Počas testovania vstupným napätím zo zdroja 12V a prúdu 4A sa počas 20 minút zahrial chladič na 38 ºC - bez zapojeného ventilátora. Tranzistory NEODPORÚČAM nakupovať na čínskych stránkach a ani na eBay, nakoľko na 99% kúpite "fake". Moje boli kupované v TME s dodacou dobou do troch dní.

Nikdy neskúšajte záťaž bez vhodného chladiča! Zničíte tak spoľahlivo tranzistory!

Na vstupných svorkách záťaže je pridaný RC filter a to z dôvodu možného používania aj indukčnej záťaže a aby sa zabránilo kmitaniu záťaže. Hodnoty tohoto filtra sú pre rezistor 10Ω / 2W a dvojica paralelne zapojených elektrolytických kondenzátorov 1u/100V. Filter je následne zapojený v sérii zo vstupnými svorkami záťaže + a -. Modul záťaže má predpripravenú pozíciu pre osadenie 4 ks usmerňovacích diód 1N5408 1kV 3A a napájacieho konektora, tieto komponenty som vynechal, nakoľko ako zdroj napájania je použitý spínaný zdroj 12V / 1.25A, ktorý je na napájanie celej záťaže viac než dostačujúci. Pokiaľ chcete, tak záťaž môžte napájať aj modelárskym LiPo článkom. Z tohto zdroja je zároveň napájaný aj zadný ventilátor (ten ešte nie je osadený, nakoľko ešte nedorazil), ktorý je nasmerovaný priamo na rebrá chladiča. Počas testov budem sledovať účinnosť chladenia a v prípade potreby bude pridaný aj druhý ventilátor, ktorý bude smerovať priamo na tranzistory tak, aby stratové teplo bolo smerované von zo skrinky. Samozrejme, že v tomto prípade bude otočený zadný ventilátor tak, aby smeroval von zo skrinky. Ako "informatívny" doplnok je pridaná spínacia vrátna bimetalová poistka na teplotu 50 ºC v kombinácii so samoblikajúcou LED diódou, ktorá má za úlohu informovať o dosiahnutej teplote 50 ºC. Poistka je v prevedení "NO - Normaly Open", čo znamená, že v kľudovom stave je bimetal vypnutý, teda v prípade aktivácie sa vývody spoja a obvod sa aktivuje. Ale túto teplotu a to aj napriek maximálnej testovanej záťaži 6A po dobu 20 minút sa mi zatiaľ nepodarilo dosiahnúť. K termopoistke je možné doplniť podľa potreby aj ďalšie pomocné obvody - relé, bzučiak.

Predný panel je "sparťanský" a okrem hlavnej časti na ktorej sú umiestné panelové meradlá pre vstupné napätie, záťažový prúd a regulačný 10 otáčkový potenciometer pre nastavenie záťažového prúdu. Ďalej nižšie je umiestnený sieťový spínač s LED indikáciou zapnutia, vstupná poistka T8A (provizórna pre účel testovania),, vstupné svorky a indikácia dosiahnutej teploty 50 ºC. Pre túto poistku platí, že je vodivo spojená s krytom (čo som zistil náhodou), čiže je vhodné pred upevnením na chladič vložiť ju napr. do zmršťovacej hadičky.  Indikáciu zapnutia záťaže som vyriešil jednoducho - vybratím pôvodnej 3 mm zelenej LED v spínanom zdroji a na jej miesto prišla predlžovacia dvojlinka s červenou 5 mm LED diódou na predný panel, ktorý je opäť riešený laminovacou technikou.

Silové vodiče odporúčam o minimálnom priemere 2.5mm, pre ostatné je postačujúci priemer do 1mm.

Dodané diely

Pôvodné MOS tranzistory 75NF75, napájacie konektory a spínač som nepoužil, nakoľko prišiel ako nefunkčný - zaseknutý a fungoval skôr ako tlačítko, nie ako spínač. Rovnako neboli použité ani usmerňovacie diódy.

Schéma zapojenia

V zapojení je doplnený vstupný RC filter a vstupná poistka (konektor "test", svorka 2). Usmerňovacie diód D1 - D4 nie sú osadené. Kondenzátory C7 a C2 som ponechal kvôli zlepšeniu filtrácie napätia zo spínaného zdroja. Na tento konektor je naviazané aj meranie napätia a prúdu.

Konštrukcia

V ľavej časti napájací pulzný zdroj 12V/1.25A, chladič s MOS tranzistormi, PCB záťaže a prvky predného panela, ktorý je vyrobený zo zbytkového PCB.

Pohľad zhora, v skrinke je dostatok priestoru na cirkuláciu a odvod stratového tepla, čo je dobré, nakoľko bude dosahovaná vysoká teplota. Pre chladič platí - čím väčší - tým lepší.

Detail pripojenia MOS tranzistorov a DPS záťaže.

Zadná strana záťaže - zatiaľ bez osadeného ventilátora.

Pohľad z predu na zapnutú záťaž.

Konštrukcia je pomerne jednoduchá a mierne zdatnému konštruktérovi potrvá jej zostavenie cca hodinu. Pozor si treba dať najmä na orientáciu elektrolytických kondenzátorov aj keď sú iba štyri a to najmä na C1, ktorý je na DPS osadený pozične opačne ako ostatné kondenzátory. Rovnako je potrebné dať pozor na pripájanie vodičov  - najme čo sa týka prívodu napätia "IN", nakoľko pri opačnom zapojení hrozí poškodenie samotnej záťaže ako aj možné odpálenie MOS tranzistorov. Ako meradlo "V/A" je možné použiť ľubovoľné aj združené meradlo do 100V a prúdu minimálne do 10A. Pred samotnou konštrukciou si zvoľte dostatočne veľkú skrinku a to najmä s ohľadom na použitý chladič a ventilátor.

Ps: nešetrite na chladiči :)

Odkaz na priamu kúpu stavebnice elektronickej záťaže - klikni

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 200.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Tomáš Hujčák pred rokom

Link na stavebnicu by nebol?

Elektrolab pred rokom

Na túto konkrétne nie, nakoľko je kupovaná cez Aliexpress s ktorým bohužiaľ nemáme "partnerstvo". Ale viem, že na Ali je jednoducho dohľadateľná. Banggood, ktorý je našim partnerom ju aktuálne v ponuke bohužiaľ nemá.

Elektrolab pred rokom

Takže, dostupný je už aj odkaz na kúpu prostredníctvom Aliexpressu :)

Štefan pred rokom

(1) Murphyho zákony ešte nezrušili - možno by bolo vhodné ponechať na vstupe záťaže poistku, napr. 20A. pre prípad opačnej polarity napätia pri zapojení záťaže. Radšej meniť poistku, ako tranzistory. Alebo dať do série so záťažou schottkyho diódu, ak nevadí, že záťaž nepôjde od 0V.
(2) Pre meranie parametrov napájacích zdrojov by bolo vhodné rozšíriť funkcionalitu záťaže o možnosť merať aj dynamické parametre zdrojov. Umožniť, aby sa dal zaťažovací prúd dynamicky meniť. Stačilo dorobiť vstup (napr. BNC konektor) pre modulačné napätie ( externý generátor obdĺžnikového signálu). Konkrétne, pridať na vstup regulačného potenciometra (ako je pripojený rezistor R22) ešte jeden rezistor 22k v sérii s oddelovacím kondenzátorom pre privedenie modulačného signálu. Ak je elektronická záťaž dosť rýchla, mohlo by to fungovať.

Elektrolab pred rokom

@Štefan, zaujímavé postrehy, ďakujem. Nad tým som ešte nepremýšľal, ale pri najbližšej príležitosti sa na to pozriem určite, nakoľko to za tú cenu nie je až taká zlá záťaž (má svoje drobné muchy). Každopádne ďakujem :)

Peter Maslik pred rokom

Zdravim,pises ze povodne tranzistory maju limit 30V/3A ? nerozumiem tomu,vies to blihsie vysvetlit? sak podla DS su na 75V/70A? vcom maju limit?ak by som si chcel navrhnut vlasne typy tranzistorov, podla akych parametrov sa drzat? dakujem.

Elektrolab pred rokom

@Peter Maslík, informácie ohľadom tranzistorov nájdete na tomto odkaze : https://www.eevblog.com/forum/projects/upgraded-lm324-based-150w-72v-10a-electronic-load/

Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button