POWER SUPPLY DUMMY LOAD
- Konuyu başlatan guclusat
- Başlangıç Tarihi
-
- Etiketler
- dummy load power supply power supply dummy load
Ekipmanın gerçekçi testi için ayarlanabilir yük direnci gereklidir. Bu devre, uygun olmayan yüksek güçlü dirençlere elektronik bir alternatif sağlar.
Burada açıklanan devrenin iki çalışma modu vardır.
Elektronik yük devresi
Değişken bir yük direnci olarak işlev görebilir. 0 V ila maksimum 100 V voltajlar için, boşaltma akımı 0 A ila 20 A aralığında ayarlanabilir. Yük direnci olarak 1 Ohm ila 100 kOhm arasında değerlere ayarlanabilir.
Maksimum güç kaybı 100 W civarındadır. Devre, DC gerilimlerle çalışmak üzere tasarlanmıştır, ancak bir doğrultucu ilavesiyle AC gerilimi de kullanabilir. Dikkatlice tasarlanmış ve kalibre edilmiş bir birim, doğrusallığı% 0,5'ten daha iyi sağlayabilir.
Devreye, ilk olarak üç op-amp IC1.B, IC1.C ve IC1.D'den oluşan devrenin parçasını ve bunların etrafındaki kabloları görmezden gelerek devreye bir akım yutucusu olarak bakalım ("CC" DC konumunda S2).
Yük devresi, bir güç alanı etkili transistör ve bir direnç R2'den oluşur. Onlara paralel olarak bir elektrolitik kapasitör bağlanır, alan etkili transistör ve R2 boyunca voltajı düzeltir ve tepe noktaları bastırır. Transistör, op-amp IC1 tarafından kontrol edilir. A.
Op amp, ters çevirme girişindeki voltajı (yani, R2'deki voltaj), ters çevirmeyen girişindeki gibi izler. İkincisi, 10 dönüşlü potansiyometre P1 üzerindeki gerilime eşittir.
Bu nedenle, başarmaya çalıştığımız şeyi başardık, böylece tüketilen akım P1 potansiyometresinin ayarıyla orantılıydı. Bu, potansiyometre voltajının sabit olması gerektiği anlamına gelir ve bu, 2,5V D7 referans voltajı ile garanti edilir.
Potansiyometrenin üst ucunda, S1'in kapalı olduğunu varsayarak 0.779V'luk (R3'e bağlı) bir voltajımız var. Güç sınırlayıcı tetiklenmeden önce potansiyometrenin yalnızca ilk beş turu kullanılabilir. Akım çekimi güç limitleri dahilinde kullanılacaksa, R2 üzerindeki daha küçük voltaj aralığı daha kullanışlıdır, bu R12 ve P2 düzelticinin işlevidir.
S1 kapatıldığında, P1 ile paralel bağlanırlar ve gerilim on kat azalacak şekilde ayarlanır. Bu, akımın 0 A ile 5 A arasında ayarlanmasını sağlar. S2 "CR" (sabit direnç) konumuna getirilirse, P1'e farklı bir voltaj uygulanır. Kaynak artık referans voltajı tarafından değil, giriş voltajı tarafından sağlanır.
Devrenin geri kalanı daha önce olduğu gibi çalışır, bu da giriş akımının giriş voltajıyla orantılı olduğu ve orantısal faktörün sabit direnç olduğu anlamına gelir. 475 kΩ'a eşit R4 ile sonsuzdan 1 Ω'a kadar bir yük direnci elde edilebilir.
LM348'deki kalan üç op-amp, devredeki güç dağılımını kontrol etmek için bir güç sınırlayıcı oluşturur. Bu devrede analog çarpan kullanılmaz. R10 ve R11, D2 iletken olmadığı sürece doğrusal olarak çalışan giriş voltajı üzerinde bir voltaj bölücü oluşturur. Bu aniden gerçekleşmez, bunun yerine diyotun karakteristik eğrisini takip ederek giriş voltajı yükseldikçe kademeli bir geçiş sağlar.
IC1.C, bu gerilimi tamponlar ve diyotun karakteristik eğrisini tersine çeviren ve onu onluk bir kazançla yükselten inverter IC1.D'yi çalıştırır. Op-amp'in çıkış voltajı, D3 üzerinden diyotun ileri voltajına eşit bir miktar artar.
D3 çalışma noktası, R10 referans voltajı ve P3 potansiyometresi ile yapılan ayar ile belirlenir.
Son olarak, karşılaştırıcı IC1.B inverter çıkış voltajını R2 ile karşılaştırır ve güç sınırı aşılırsa op-amp IC1.A'nın kontrol voltajını düşürür, yeşil OK LED'ini kapatır ve kırmızı uyarı LED'ini yakar.
Lütfen bunun yalnızca yaklaşık 100 W üzerindeki gücü sınırlamak için kaba bir koruma devresi olduğunu unutmayın. Diyotlar arasındaki değişikliklere ve sıcaklığa büyük ölçüde bağımlıdır, ancak aşırı akım tüketimine karşı koruma için tamamen uygundur, örneğin 12V araba aküsünden.
Devre bir bütün olarak, her zamanki gibi bir ana şebeke transformatörü (15 V ila 18 V, en az 50 mA), bir köprü doğrultucu ve bir 15 V sabit voltaj regülatöründen oluşan bir ana güç kaynağı tarafından desteklenmektedir.
C2, doğrultulmuş DC voltajını düzeltir ve C3, geçici akımları bastırır. Op amperler daha düşük bir giriş voltajının yakınında çalıştığından, negatif bir güç kaynağına ihtiyaç duyarlar. Bu amaçla, Zener diyot D1, düşük giriş voltajının yaklaşık 5 V altında bir negatif besleme voltajı sağlar.
Bu devre için herhangi bir PCB düzeni gösterilmediğinden, yapı hakkında birkaç söz. Devre çok büyük teknik zorluklar sunmaz ve basit bir devre tahtası onu inşa etmek için yeterli olacaktır. FET, en yoğun koşullarda 85 W dağıtmalı ve ısı büyük bir soğutucu kullanılarak dağıtılmalıdır.
Alternatif olarak, FET modern bir bilgisayar işlemci fanı ile donatılabilir. Cihaz, sürekli kullanım için değil (örn. 24 saatlik testler) hobi ortamında veya laboratuar testleri için tasarlanmıştır.
Transistör için ek termal koruma gerekiyorsa, bir termik röle (105 ° C'de kapanan) takılabilir. Bir fan kurmak istemiyor, ancak yine de yüksek yüklerde veya sürekli çalışmak istiyorsanız, paralel olarak beş adete kadar alan etkili transistörü bağlayabilirsiniz (örneğin, BUZ344).
Devre ayrıca TO3 paketindeki MJ11016 gibi 150W ila 200W yüksek güçlü Darlington transistörlerle de iyi çalışır, ancak paralel olarak değil ve yalnızca 1V üzerindeki giriş voltajlarında. R2 ayrıca güç dağılımında da rol oynar. PCB yüzeyinden birkaç milimetre uzakta bulunan 15 W'lık bir direnç veya ısı emicili metal bir kasada 10 W'lık bir direnç kullanabilirsiniz.
Alan etkili transistör, güç direnci R2 ve elektrolitik kondansatör C4 arka duvarda merkezde yan yana yerleştirilmelidir. Bileşenler kalın bir tel ile bağlanmalıdır. Kontrol elektroniği doğrudan FET'in yanına yerleştirilmelidir ve özellikle kontrol op-amp IC1.A'nın çıkışı ile FET'in kapısı arasındaki bağlantı kısa olmalıdır.
Şebeke voltajı, ön panel şebeke şalterinin açılmasını önlemek için bir sigortadan beslenir. D5 LED, bir güç göstergesi görevi görür. Devreyi tekrar kontrol edin, kasaya yerleştirin, kabloları kontrol edin ve soğutucunun FET'ten izole edildiğinden emin olun.
Kontrol devresi artık kalibre edilebilir. Cihazı tekrar açın ve girişe 10V uygulayın. Mikro devrenin 13. pimindeki voltaj, pim 12'deki (P3) ile aynı olmalıdır. IC1.D'nin çıkışı 0.95V'de ölçülmelidir ve FET üzerinden geçen akımın yaklaşık 10A ile sınırlandırılmasını istiyoruz.
Pin 5'teki voltajı 200mV'ye ayarlamak için P4'ü ayarlayın. Bu, 10 V'ta (veya 100 W) 10 A'lık bir akıma karşılık gelir. P3 ve P4'ü kurmanın biraz sabır gerektirdiğini göreceksiniz. P2 ayarı yukarıda açıklanmıştır. Kalibrasyon artık tamamlanmıştır
Burada açıklanan devrenin iki çalışma modu vardır.
Elektronik yük devresi
Değişken bir yük direnci olarak işlev görebilir. 0 V ila maksimum 100 V voltajlar için, boşaltma akımı 0 A ila 20 A aralığında ayarlanabilir. Yük direnci olarak 1 Ohm ila 100 kOhm arasında değerlere ayarlanabilir.
Maksimum güç kaybı 100 W civarındadır. Devre, DC gerilimlerle çalışmak üzere tasarlanmıştır, ancak bir doğrultucu ilavesiyle AC gerilimi de kullanabilir. Dikkatlice tasarlanmış ve kalibre edilmiş bir birim, doğrusallığı% 0,5'ten daha iyi sağlayabilir.
Devreye, ilk olarak üç op-amp IC1.B, IC1.C ve IC1.D'den oluşan devrenin parçasını ve bunların etrafındaki kabloları görmezden gelerek devreye bir akım yutucusu olarak bakalım ("CC" DC konumunda S2).
Yük devresi, bir güç alanı etkili transistör ve bir direnç R2'den oluşur. Onlara paralel olarak bir elektrolitik kapasitör bağlanır, alan etkili transistör ve R2 boyunca voltajı düzeltir ve tepe noktaları bastırır. Transistör, op-amp IC1 tarafından kontrol edilir. A.
Op amp, ters çevirme girişindeki voltajı (yani, R2'deki voltaj), ters çevirmeyen girişindeki gibi izler. İkincisi, 10 dönüşlü potansiyometre P1 üzerindeki gerilime eşittir.
Bu nedenle, başarmaya çalıştığımız şeyi başardık, böylece tüketilen akım P1 potansiyometresinin ayarıyla orantılıydı. Bu, potansiyometre voltajının sabit olması gerektiği anlamına gelir ve bu, 2,5V D7 referans voltajı ile garanti edilir.
Potansiyometrenin üst ucunda, S1'in kapalı olduğunu varsayarak 0.779V'luk (R3'e bağlı) bir voltajımız var. Güç sınırlayıcı tetiklenmeden önce potansiyometrenin yalnızca ilk beş turu kullanılabilir. Akım çekimi güç limitleri dahilinde kullanılacaksa, R2 üzerindeki daha küçük voltaj aralığı daha kullanışlıdır, bu R12 ve P2 düzelticinin işlevidir.
S1 kapatıldığında, P1 ile paralel bağlanırlar ve gerilim on kat azalacak şekilde ayarlanır. Bu, akımın 0 A ile 5 A arasında ayarlanmasını sağlar. S2 "CR" (sabit direnç) konumuna getirilirse, P1'e farklı bir voltaj uygulanır. Kaynak artık referans voltajı tarafından değil, giriş voltajı tarafından sağlanır.
Devrenin geri kalanı daha önce olduğu gibi çalışır, bu da giriş akımının giriş voltajıyla orantılı olduğu ve orantısal faktörün sabit direnç olduğu anlamına gelir. 475 kΩ'a eşit R4 ile sonsuzdan 1 Ω'a kadar bir yük direnci elde edilebilir.
LM348'deki kalan üç op-amp, devredeki güç dağılımını kontrol etmek için bir güç sınırlayıcı oluşturur. Bu devrede analog çarpan kullanılmaz. R10 ve R11, D2 iletken olmadığı sürece doğrusal olarak çalışan giriş voltajı üzerinde bir voltaj bölücü oluşturur. Bu aniden gerçekleşmez, bunun yerine diyotun karakteristik eğrisini takip ederek giriş voltajı yükseldikçe kademeli bir geçiş sağlar.
IC1.C, bu gerilimi tamponlar ve diyotun karakteristik eğrisini tersine çeviren ve onu onluk bir kazançla yükselten inverter IC1.D'yi çalıştırır. Op-amp'in çıkış voltajı, D3 üzerinden diyotun ileri voltajına eşit bir miktar artar.
D3 çalışma noktası, R10 referans voltajı ve P3 potansiyometresi ile yapılan ayar ile belirlenir.
Son olarak, karşılaştırıcı IC1.B inverter çıkış voltajını R2 ile karşılaştırır ve güç sınırı aşılırsa op-amp IC1.A'nın kontrol voltajını düşürür, yeşil OK LED'ini kapatır ve kırmızı uyarı LED'ini yakar.
Lütfen bunun yalnızca yaklaşık 100 W üzerindeki gücü sınırlamak için kaba bir koruma devresi olduğunu unutmayın. Diyotlar arasındaki değişikliklere ve sıcaklığa büyük ölçüde bağımlıdır, ancak aşırı akım tüketimine karşı koruma için tamamen uygundur, örneğin 12V araba aküsünden.
Devre bir bütün olarak, her zamanki gibi bir ana şebeke transformatörü (15 V ila 18 V, en az 50 mA), bir köprü doğrultucu ve bir 15 V sabit voltaj regülatöründen oluşan bir ana güç kaynağı tarafından desteklenmektedir.
C2, doğrultulmuş DC voltajını düzeltir ve C3, geçici akımları bastırır. Op amperler daha düşük bir giriş voltajının yakınında çalıştığından, negatif bir güç kaynağına ihtiyaç duyarlar. Bu amaçla, Zener diyot D1, düşük giriş voltajının yaklaşık 5 V altında bir negatif besleme voltajı sağlar.
Bu devre için herhangi bir PCB düzeni gösterilmediğinden, yapı hakkında birkaç söz. Devre çok büyük teknik zorluklar sunmaz ve basit bir devre tahtası onu inşa etmek için yeterli olacaktır. FET, en yoğun koşullarda 85 W dağıtmalı ve ısı büyük bir soğutucu kullanılarak dağıtılmalıdır.
Alternatif olarak, FET modern bir bilgisayar işlemci fanı ile donatılabilir. Cihaz, sürekli kullanım için değil (örn. 24 saatlik testler) hobi ortamında veya laboratuar testleri için tasarlanmıştır.
Transistör için ek termal koruma gerekiyorsa, bir termik röle (105 ° C'de kapanan) takılabilir. Bir fan kurmak istemiyor, ancak yine de yüksek yüklerde veya sürekli çalışmak istiyorsanız, paralel olarak beş adete kadar alan etkili transistörü bağlayabilirsiniz (örneğin, BUZ344).
Devre ayrıca TO3 paketindeki MJ11016 gibi 150W ila 200W yüksek güçlü Darlington transistörlerle de iyi çalışır, ancak paralel olarak değil ve yalnızca 1V üzerindeki giriş voltajlarında. R2 ayrıca güç dağılımında da rol oynar. PCB yüzeyinden birkaç milimetre uzakta bulunan 15 W'lık bir direnç veya ısı emicili metal bir kasada 10 W'lık bir direnç kullanabilirsiniz.
Alan etkili transistör, güç direnci R2 ve elektrolitik kondansatör C4 arka duvarda merkezde yan yana yerleştirilmelidir. Bileşenler kalın bir tel ile bağlanmalıdır. Kontrol elektroniği doğrudan FET'in yanına yerleştirilmelidir ve özellikle kontrol op-amp IC1.A'nın çıkışı ile FET'in kapısı arasındaki bağlantı kısa olmalıdır.
Şebeke voltajı, ön panel şebeke şalterinin açılmasını önlemek için bir sigortadan beslenir. D5 LED, bir güç göstergesi görevi görür. Devreyi tekrar kontrol edin, kasaya yerleştirin, kabloları kontrol edin ve soğutucunun FET'ten izole edildiğinden emin olun.
Kontrol devresi artık kalibre edilebilir. Cihazı tekrar açın ve girişe 10V uygulayın. Mikro devrenin 13. pimindeki voltaj, pim 12'deki (P3) ile aynı olmalıdır. IC1.D'nin çıkışı 0.95V'de ölçülmelidir ve FET üzerinden geçen akımın yaklaşık 10A ile sınırlandırılmasını istiyoruz.
Pin 5'teki voltajı 200mV'ye ayarlamak için P4'ü ayarlayın. Bu, 10 V'ta (veya 100 W) 10 A'lık bir akıma karşılık gelir. P3 ve P4'ü kurmanın biraz sabır gerektirdiğini göreceksiniz. P2 ayarı yukarıda açıklanmıştır. Kalibrasyon artık tamamlanmıştır
Electronic resistor - variable dummy load for power supplies
If you are testing various power supplies (switching or traditional), surely you will need a test load, whose current consumption can be regulated. Such a dummy load can help you to find out exactly the current threshold, where the ripple starts to occur, the current limit kicks in, the output voltage start to fall or the electronic fuse turns off.
My dummy load is very simple. A MOSFET-N transistor is used here to turn the input power into heat. Current consumption is varied by changing the gate voltage using a potentiometer. MOSFET resistance is dependent on the gate voltage. The voltage for the potentiometer is regulated using Zener diode. In order to test a power supply with a low output voltage, you should use the logic-MOSFET (a MOSFET designed to be driven with logic level). It has a low gate threshold voltage and allows to test power supplies with voltages down to about 4V. For logic MOSFETs is suitable 4.3V Zener diode, for traditional MOSFETs about 7.5V Zener. MOSFET must be mounted on a large heatsink. For short duration tests, a smaller heatsink can be sufficient. The maximum power dissipation depends on the type of the transistor and the heatsink. My electronic dummy load operates in the input voltage range of about 4 - 28V. Logic MOSFETs have usually the max D-S voltage 30V. Never exceed the maximum voltage rating of the transistor. When using an appropriate MOSFET, this dummy load can work with higher voltages. In this case, increase the value of R1 resistor. Warning - a dummy load may get very hot! Risk of fire! Never operate it unattended. You may add a current and thermal fuse for extra safety.
Schematic of a simple dummy load for power supply testing.
