通常、電源や電圧コンバータの製造中（および修理中）に、負荷がかかった状態での性能をチェックする必要があります。 そして捜索が始まります。 さまざまな白熱灯、古い電子管、強力な抵抗器など、手元にあるものはすべて使用されます。 この方法で必要な負荷を選択することは、(時間と労力の両方の点で) 信じられないほどコストのかかる作業です。 代わりに、電子的に調整可能な負荷を使用すると非常に便利です。 いいえ、いいえ、何も買う必要はありません。 小学生でもこれくらいの負荷はできます。 必要なのは、強力なフィールドスイッチ、オペアンプ、いくつかの抵抗、および大型のヒートシンクだけです。 このスキームは単純ではありませんが、それでも非常にうまく機能します。
このアイデアは、オペアンプを使用して特別な電流測定抵抗器の両端の電圧降下を安定させることです。 これは次のように行われます。特定の基準電圧がオペアンプの非反転入力に印加され、電流測定抵抗の両端の電圧降下が反転入力に印加されます。 オペアンプには、定常状態では反転入力と非反転入力間の電圧差がゼロになるという特性があります (もちろん、飽和モードにある場合は別ですが)すべてを選択してください)。 オペアンプの出力は MOSFET のゲートに供給され、FET のオンセットの程度を制御し、FET を流れる電流を制御します。 また、フィールドデバイスを流れる電流が大きくなるほど、電流測定抵抗器の両端の電圧降下も大きくなります。 その結果、負のフィードバックが生じます。
つまり、加熱の結果、フィールドデバイスを流れる電流が増加するようにフィールドデバイスの特性が変化すると、電流測定抵抗器の両端の電圧降下が増加し、負の電圧差（誤差）が生じます。がオペアンプの入力に現れ、誤差がゼロになるまで、オペアンプの出力電圧が減少し始めます (同時にフィールド スイッチの開度およびフィールド スイッチを流れる電流も減少します)。 何らかの理由でフィールドオペレータを流れる電流が減少すると、電流測定抵抗器の両端の電圧降下が減少し、オペアンプの入力と出力電圧に正の電圧差（誤差）が現れます。誤差がゼロになるまで、オペアンプは増加し始めます (同時に、フィールドスイッチの開きの度合いとそこを流れる電流も増加し始めます)。 つまり、このような回路は電流測定抵抗器の両端の電圧降下を安定させます。すべての過渡プロセスの後、電圧降下は基準電圧（非反転入力に供給される）に等しく設定されます。
この回路の基準電圧を変更することにより、フィールドスイッチを流れる電流を任意に調整できます。指定された電流は、基準電圧の値と電流測定抵抗器の抵抗値のみに依存するため安定しています。加熱の結果大きく変化する可能性がある MOSFET のパラメータには依存しません。 基準電圧は単純な分圧器で設定でき、抵抗をトリミングすることで調整できます。
回路図要素:
オペアンプ - 単電源で動作するものであれば、OP220を使用しました。
T1 は強力な MOSFET であり、より多くの電力を消費できる限り、古いコンピューターの電源から CEP603AL を取り出しました。 (もちろん、ここではフィールドスイッチの開放電圧とそこを流れる電流に制限がありますが、それについては以下で詳しく説明します)
R ti は 10 分の 1 オームの電流測定抵抗です。プリンターやモニターなど、どこにでもたくさんあります。私はプリンターから 0.22 オーム、3 W を取得しました。
R nd = 10 kOhm - 電流設定範囲を決定する抵抗
R kd = 10 kOhm - 初期電流設定範囲を決定する抵抗
R gn = 2 kOhm - 電流を所定の範囲内に設定するための抵抗器
R tn = 330 オーム - 与えられた電流を正確に調整するために必要な抵抗
快適なハンドルを備えた優れたトリマーは、古いコンピュータモニターのボードから取り外すことができます。
既製品:
それでは、これがどのように計算されるかを見てみましょう:
U 1 =U p *(R gn +R tn)/(R nd +R kd +R tn +R gn)、ここで U p は電源電圧、U 1 はオペアンプの非反転入力の電圧です。 -アンプ
U 2 =I n *R ti、ここで、I n は負荷電流、U 2 は電流測定抵抗の両端の電圧降下（したがって、オペアンプの反転入力の電圧）です。
オペアンプ入力の電圧が等しいという条件から、次のようになります。
Up *(R gn +R tn)/(R dn +R kd +R tn +R gn)=I n *R ti、ここから次のことがわかります。
Iн=Uп*(R gn +R tn) / ((R dn +R kd +R tn +R gn)*R ti)
抵抗の値をこの式に代入して、電流設定範囲を決定します。
Rnd=10 kOhm では、In = Up*2.33/((2.33+10+10)*0.22)=Up*0.47 となります。
Rnd=0 では、In = Up*2.33/((2.33+10)*0.22)=Up*0.86 となります。
つまり、抵抗 Rnd の抵抗値を 10 kOhm からゼロに変更することで、電流設定範囲の上限が 0.47*Up から 0.86*Up に変更されます。 これは、たとえば、+10V 電源の場合、抵抗 Rnd の抵抗値に応じて、0 ～ 4.7 A または 0 ～ 8.6 A の範囲で電流を調整でき、+5V 電源の場合、 0 ～ 2.35 A または 0 ～ 4.3 A。特定の範囲で、電流は Rgn (粗) トリマーと Rtn (微) トリマーによって調整されます。
制限は 3 つあります。 最初の制限は、電流検出抵抗に関連しています。 この抵抗器は最大電力損失 PR になるように設計されているため、この抵抗器を流れる最大電流は、式 I 2 max =P R /R ti で決定される値を超えてはなりません。 示されている定格の場合: I 2 max = (3/0.22)、I max = 3.7 A。ラジエーターを使用して、より低い抵抗の抵抗器を選択することでこの値を増やすことができます (その場合、範囲も再計算する必要があります)。または、そのような抵抗をいくつか並列に接続します。
2 番目の 2 つの制限はトランジスタに関連しています。 まず、主な放散電力はトランジスタに割り当てられます (したがって、熱放散を改善するには、より大きなラジエーターをトランジスタにねじ込む必要があります)。 第二に、ゲートとソース間の電圧(Vgsが特定のしきい値電圧を超える)になるとトランジスタが開き始めるため、電源電圧がこのしきい値より低い場合、デバイスは動作しません。 同じ値は、特定の電源電圧で可能な最大電流にも影響します。
時間をかけて、私は携帯電話、懐中電灯、タブレットのバッテリーを充電するためだけでなく、電子機器やバッテリー自体用の小型スイッチング電源を充電するための、さまざまな中国製 AC-DC コンバーターを一定数蓄積してきました。 デバイスの電気的パラメータはケースに示されていることがよくありますが、多くの場合、インジケーターを膨らませることが神聖な中国製品を扱う必要があるため、工芸品に使用する前にデバイスの実際のパラメータを確認することは間違いではありません。 。 さらに、ハウジングなしで電源を使用することもできますが、電源にはパラメータに関する情報が含まれていない場合があります。
多くの人は、強力な可変抵抗器または固定抵抗器、車のランプ、または単にニクロムスパイラルを使用すれば十分だと言うかもしれません。 それぞれの方法には独自の欠点と利点がありますが、主なことは、これらの方法を使用する場合、スムーズな電流調整を達成するのが非常に難しいということです。
そこで、LM358 オペアンプと KT827B 複合トランジスタを使用して電子負荷を自分で組み立て、3 V ～ 35 V の電圧の電源をテストしました。 このデバイスでは、負荷要素を流れる電流が安定しているため、実質的に温度ドリフトの影響を受けず、テスト対象の電源の電圧に依存しません。これは、負荷特性の取得や他のテスト、特に長時間のテストを行う場合に非常に便利です。 -期間のもの。
材料：
- 超小型回路LM358;
- トランジスタ KT827B (NPN 複合トランジスタ);
- 抵抗 0.1 オーム 5 W;
- 100オームの抵抗器;
- 抵抗510オーム;
- 抵抗1 kΩ。
- 抵抗10kΩ;
- 可変抵抗器 220 kΩ;
- 無極性コンデンサ 0.1 µF;
- 2個の酸化物コンデンサ4.7 uF x 16V;
- 酸化物コンデンサ 10 μF x 50 V;
- アルミニウムラジエーター;
- 安定した電源9-12 V。
ツール:
- はんだごて、はんだ、フラックス;
- 電気ドリル;
- ジグソー;
- ドリル;
・M3タップ。
デバイスの組み立て手順:
動作原理。このデバイスの動作原理は、電圧制御された電流源です。 コレクタ電流 Ik = 20A、ゲイン h21e が 750 以上、最大消費電力が 125 W の強力な複合バイポーラ トランジスタ KT 827B が負荷に相当します。 5W の電力を持つ抵抗器 R1 は電流センサーです。 抵抗器 R5 は、スイッチの位置、およびそれに応じた電圧に応じて、抵抗器 R2 または R3 を流れる電流を変化させます。 トランジスタのエミッタからオペアンプの反転入力への負帰還を備えたアンプは、LM358 オペアンプと KT 827B トランジスタを使用して組み立てられます。 OOS の作用は、オペアンプの出力電圧により、抵抗 R1 の両端の電圧が抵抗 R2 (R3) の両端の電圧と等しくなるような電流がトランジスタ VT1 に流れるという事実に現れます。 したがって、抵抗 R5 は抵抗 R2 (R3) の両端の電圧を調整し、それに応じて負荷 (トランジスタ VT1) を流れる電流を調整します。 オペアンプが線形モードにある間、トランジスタ VT1 を流れる電流の指示値は、コレクタの電圧にも、ウォームアップ時のトランジスタ パラメータのドリフトにも依存しません。 R4C4回路はトランジスタの自励を抑制し、リニアモードでの安定動作を保証します。 デバイスに電力を供給するには、9 V ～ 12 V の電圧が必要です。負荷電流の安定性はそれに依存するため、この電圧は安定している必要があります。 デバイスの消費電流は 10 mA 未満です。
作業の順序
電気回路はシンプルで部品点数も少ないので、プリント基板は使わずにブレッドボードに実装しました。 抵抗 R1 は非常に熱くなるため、基板の上に上げました。 無線コンポーネントの位置を考慮し、R1 の近くに電解コンデンサを配置しないことをお勧めします。 これはあまり成功しませんでした（見失ってしまいました）。これは完全に良いことではありません。
アルミラジエーターに強力な複合トランジスタKT 827Bを搭載。 ヒートシンクを製造する場合、その面積は消費電力 10 W あたり少なくとも 100 ～ 150 cm 2 でなければなりません。 総面積が約1000 cm2の写真デバイスのアルミニウムプロファイルを使用しました。 トランジスタを取り付ける前に、VT1 はヒートシンクの表面の塗料を取り除き、取り付け場所に熱伝導ペースト KPT-8 を塗布しました。
KT 827 シリーズの他のトランジスタを任意の文字指定で使用できます。
また、この回路では、バイポーラ トランジスタの代わりに、n チャネル電界効果トランジスタ IRF3205 またはこのトランジスタの別の類似物を使用できますが、抵抗 R3 の値を 10 kOhm に変更する必要があります。
ただし、通過電流が 1A から 10A に急激に変化する場合、電界効果トランジスタが熱破壊する危険性があります。 おそらく、TO-220 本体は短時間でこれほどの量の熱を伝えることができず、内部から沸騰してしまうのでしょう。 さらに、偽のラジオコンポーネントに遭遇すると、トランジスタのパラメータが完全に予測不能になる可能性があることを付け加えておきます。 または、KT-9 トランジスタ KT827 のアルミニウム ハウジングです。
おそらくこの問題は、同じトランジスタを 1 ～ 2 個並列に取り付けることで解決できるかもしれませんが、実際には確認していません。同じ IRF3205 トランジスタが必要な数だけ入手できないためです。
電子負荷のハウジングは故障したカーラジオから使用されました。 装置を持ち運ぶためのハンドルが付いています。 底面には滑り止めのゴム足を取り付けました。 薬の瓶のキャップを足として利用しました。
電源を接続するために、2 ピンの音響クランプがフロント パネルに配置されました。 これらはオーディオ スピーカーで使用されます。
また、ここには電流調整ノブ、デバイスの電源オン/オフ ボタン、電子負荷動作モード スイッチ、および測定プロセスを視覚的に監視するためのアンペア電圧計もあります。
私は中国のウェブサイトで既製の組み込みモジュールの形でアンペア電圧計を注文しました。
アマチュア無線家に役立つデバイス、つまりバッテリー容量を測定できる電流電子負荷について説明します。 なぜこのデバイスが必要なのでしょうか?
誰もが、研究室用電源、LED ドライバ、充電器などの電源のパラメータを確認する必要がある状況に遭遇したことがあります。 結局のところ、実際にやってみると、メーカーが常に正しいパラメータを示しているわけではないことがわかります。 もちろん、最も簡単なオプションがあります - オームの法則に従って計算された抵抗を負荷し、マルチメーターを使用して電流を測定します。 ただし、それぞれの場合に独自の計算を行う必要があり、必要な値の強力な抵抗器を見つけることが常に可能であるとは限りません。抵抗器は非常に高価です。 任意の電源ユニットまたはバッテリを負荷し、従来のポテンショメータで負荷電流を調整できる電子負荷またはアクティブ負荷を使用することをお勧めします。
また、容量を表示する回路に多機能のデジタル電力計を組み込むことで、この負荷スタンドはバッテリーを放電し、本来の電力を発揮することができます。 ちなみに、IMAX 6とは異なり、私たちのシステムは最大40Aの電流でバッテリーを放電できます。 車のバッテリーに便利です。
この回路はデュアル オペアンプ (オペアンプ) LM358 に基づいていますが、使用される素子は 1 つだけです。
電流センサーは強力な抵抗器 R12 で、できれば 40W ですが、私は 20W に設定しました。 複数の抵抗を並列に接続して、最終抵抗が 0.1 オームになるように必要な電力を得ることができます。 R10とR11（0.22オーム/10W）はパワースイッチ用の電流均等化素子で、実際には各トランジスタに2×0.47オーム/5Wを並列にしています。
オペアンプは、別々のラジエーターに取り付けられた 2 つの複合 KT827 トランジスタを制御します。 この回路にはトランジスタが最適ですが、非常に高価です。
動作原理。
テスト対象のデバイスを接続すると、強力な電流抵抗器 R12 の両端に電圧降下が形成され、それに応じてオペアンプの入力電圧、つまり出力電圧も変化します。 その結果、トランジスタが受信する信号はシャント両端の電圧降下に依存します。 トランジスタに流れる電流が変化します。
ポテンショメータを使用して、オペアンプの非反転入力の電圧を変更すると、前述したように、トランジスタを流れる電流が変化します。 これらのトランジスタは最大 40A の電流で動作できますが、適切な冷却が必要です。 これらは線形モードで動作します。 したがって、巨大なラジエーターに加えて、別のボタンでオンにできる速度制御付きのファンを取り付けました。 スピードコントローラー回路は小さな基板上に実装されています。
理論的には、最大入力電圧は最大 100V まで可能ですが、トランジスタはそれに耐えますが、中国の電力計の定格は最大 60V までです。
ボタン S1 はオペアンプの感度を変更します。 低電流に切り替えて、テスト中の低電源を正確に測定します。
このスキームの重要な特徴:
- 両方のトランジスタにフィードバックが存在する、
- オペアンプの感度が変わる可能性があります。
- 電流の粗調整および微調整 (R5 および R6)。
回路内の変圧器はオペアンプとインジケーター ブロックのみに電力を供給します。電流 400 mA、電圧 15 ～ 20 V のものであればどれでも使用できます。いずれにせよ、電圧は線形安定器 7812 によって 12 V に安定化されます。ラジエーターに取り付ける必要はありません。
ユージン.A：それだけではなく、意味もありません。 現代の電力メーターは逆方向には回転しません。
しかし、体を温めるものはほとんどありません。
ユージン.A: 変形について - ある種の直腸法。 変態愛好家向け。 退職しました。 ポルノを見る代わりに。
...
必要に応じて、追加のニクロム、コンスタンタン、マンガニン、および電流を調整するためのスイッチが必要です。
それとも私は変態なのでしょうか？ 真実は引退ではありませんが、そう遠くないことでもあります...いいえ、ポルノを見ることはできません、それはあなたが自分でそれをすることを思いとどまらせる - 科学的に証明された事実です！
それでは、あなたと私の提案した方法を比較してみましょう。
あなたは、ニクロム、コンスタンタン、マンガニン、そしてスイッチを増やすという昔ながらの方法を提案していますが、これは非常に面倒で、技術的に進歩しておらず、あまり正確でもありません。 小さなステップでの負荷電流調整が必要な場合は、私はすでに黙っています。
ニクロム、コンスタンタン、またはマンガニンを 1 枚使用し、スイッチをまったく使用しないことをお勧めします。
また、これらの部品も必要ありません。 アイロン、電気ヒーター、電気ストーブなど、手元にあるものを何でも使用し、元のプラグを「電子負荷」と呼ばれるブロックに差し込むだけです。 このブロックには、好みと機能に応じて、可変抵抗の形の負荷電流レギュレーター、キーボード付きのエンコーダーまたはボタン、および電圧、電流、電力の現在値を示すディスプレイが付いています...
あなたの方法とは異なり、負荷電流を非離散的に調整できます
設定値を安定させることもできます。
そして、その精度はあなたの方法よりもはるかに優れています。
負荷電流は I=k*ktr*Rн に等しくなります。ここで、
k - PWM パルスのデューティ サイクル、
ktr - 使用される変圧器の変圧比、
Rн はアイロン、電気ヒーター、または電気ストーブの抵抗です。
鉄の抵抗を正確に測定できれば十分です...
実は、なぜ?! デバイスを操作するときは、校正モードに入るだけで十分です。アイロン、電気ヒーター、またはホットプレートを接続し、（デバイス内で）校正済みの電圧をその入力に印加し、校正トリマーを使用して最大電流値を設定します。デューティサイクル。 MK がインストールされている場合は、この操作を自動化することもできます。
全て。
調整は線形であるため、負荷電流の最大値 20A をデューティ サイクル 0.9 に校正し、係数 0.1 を使用すると、電流 2.2A が得られます。
制限を拡大するには、スイッチまたはリレーを設置し、コンバータの変圧器タップを切り替えることができます。 負荷の電流 (抵抗) を調整するために、いくつかの調整されたサブ範囲を取得します。
言い忘れましたが、変圧器の方が優れています。アイロン、電気ヒーター、電気ストーブなどの校正済み負荷との適合が容易だからです。
変圧器はコンピュータの電源（電源）から供給されます。 彼には言い訳がたくさんある...
そしていま、 ユージン.A、変態でほぼペニス派の私に説明してください。なぜあなたの方法は直腸でなく、私の方法は直腸であるのに、より優れており、より技術的に進歩し、より多用途で、より正確で、同じタスクを実行できるという事実にもかかわらず？
まず、図を見てみましょう。 構成要素を調べて、部品から得たものにそれらを適応させたので、私は独創性を主張しません。
保護回路はヒューズ FU1 とダイオード VD1 で構成されています (冗長の場合があります)。 負荷は 4 つの 818 トランジスタ VT1...VT4 で実行されます。 これらは許容可能な電流および電力損失特性を備えており、高価ではなく、供給不足でもありません。 VT5 制御は 815 トランジスタで行われ、安定化は LM358 オペアンプで行われます。 負荷に流れる電流を個別に表示する電流計を取り付けました。 なぜなら 抵抗器 R3 R4 を電流計に置き換えると (上のリンクの図のように)、私の意見では、VT5 を流れる電流の一部が失われ、測定値が過小評価されるでしょう。 そして、815 の加熱方法から判断すると、かなりの量の電流が流れています。 VT5 エミッタとグランドの間に 50 ～ 200 オームの抵抗を追加する必要があるのではないかとさえ考えています。
これとは別に、R10…R13 回路について説明する必要があります。 調整は線形ではないため、対数スケールを持つ 200 ～ 220 kOhm の可変抵抗を 1 つ使用するか、全範囲にわたってスムーズな調整を行う 2 つの可変抵抗を取り付ける必要があります。 さらに、R10 (200 kOhm) は電流を 0 ～ 2.5 A に調整し、R10 をゼロにすると R11 (10 kOhm) は電流を 2.5 ～ 8 A に調整します。電流の上限は抵抗 R13 によって設定されます。 セットアップ時に注意してください。電源電圧が誤ってオペアンプの 3 番目のレグに到達すると、815 が完全に開き、818 個のトランジスタすべてが故障する可能性が高くなります。
ここで、負荷用の電源について少し説明します。
いいえ、これは倒錯ではありません。 小型の 12 ボルト変圧器が手元にありませんでした。 乗算器を作成してファンの電圧を 6 ボルトから 12 ボルトに上げ、負荷自体とアラームに電力を供給するスタビライザーを取り付ける必要がありました。
はい、このデバイスに簡単な温度アラームを取り付けました。 図を見てみました。 ラジエーターが 90 度を超えると、赤色 LED が点灯し、内蔵の発電機によるブザーが鳴り、非常に不快な音が発生します。 これは、負荷の電流を減らす時期が来たことを示しています。減少させないと、過熱によりデバイスが失われる可能性があります。
最大80ボルトおよび10Aまで耐えることができるこのような強力なトランジスタを使用すると、合計電力は少なくとも3 kWになるはずです。 しかし、私たちが作っているのは「ボイラー」であり、ソースの電力はすべて熱に変換されるため、トランジスタの電力損失によって制限が課せられます。 データシートによると、トランジスタあたりの消費電力はわずか 60 W ですが、トランジスタとヒートシンク間の熱伝導率が理想的ではないという事実を考慮すると、実際の消費電力はさらに小さくなります。 したがって、熱放散を何とか改善するために、サーマルペーストを使用して、ガスケットを使用せずにトランジスタVT1...VT4をラジエーターに直接ネジ止めしました。 同時に、ラジエーターがボディに短絡しないように、ラジエーター用の特別なカバーを整理する必要がありました。
残念ながら、電圧範囲全体でデバイスの動作をテストする機会はありませんでしたが、22V 5A では過熱することなく負荷が動作します。 しかし、いつものように、軟膏の中にハエがいます。 130ワットを超える負荷で使用したラジエーターの面積が不十分なため、しばらくしてから（3〜5分）、トランジスタが過熱し始めます。 アラームは何を示していますか? ということで結論です。 負荷をかける場合は、できるだけ大きな面積のラジエーターを使用し、確実な強制冷却を提供してください。
また、負荷電流を 100 ～ 200 mA 減らす方向の小さなドリフトは、軟膏のハエと考えることができます。 このドリフトは抵抗R3、R4の発熱により発生すると思います。 したがって、20 W 以上の 0.15 オームの抵抗を見つけたら、それを使用することをお勧めします。
一般に、私が理解している限り、この回路は部品の交換にとって重要ではありません。 4 つの 818 トランジスタは 2 つの KT896A に置き換えることができ、KT815G は KT817G に置き換えることができ、おそらくそうすべきです。 別のオペアンプを使用することもできると思います。
特に強調したいのは、セットアップの際には、必ず少なくとも 10 kOhm の抵抗 R13 を取り付けてください。その後、必要な電流を理解しながら、この抵抗を減らしてください。 負荷の主要部分の取り付けはヒンジで固定されているため、プリント基板は掲載していません。
追加。
結局のところ、負荷を定期的に使用する必要があり、使用する過程で、電流計に加えて、電源電圧を監視するための電圧計も必要であることがわかりました。 アリでは、電圧計と電流計を組み合わせた小さな装置を見つけました。 このデバイスは100 V / 10です。送料も含めて150ルーブルかかりました。 私にとって、これは 1 ペニーです... ビール半分の値段はほぼ同じです。 何も考えずに2個注文してしまいました。
