Apró terhelés - Állandó áramterhelés: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Fejlesztettem magamnak egy pad PSU -t, és végül elértem azt a pontot, hogy terhelni akarom, hogy lássam, hogyan teljesít. Miután megnéztem Dave Jones kiváló videóját és megnéztem néhány más internetes forrást, a Tiny Load -ra találtam rá. Ez egy állítható állandóáramú terhelés, amelynek képesnek kell lennie körülbelül 10 amper kezelésére. A feszültséget és áramot a kimeneti tranzisztor névleges értékei és a hűtőborda mérete korlátozza.

Meg kell mondanom, vannak nagyon okos tervek odakint! A Tiny Load valóban alapvető és egyszerű, Dave tervezésének enyhe módosítása, de így is elvezeti a psu teszteléséhez szükséges energiát, mindaddig, amíg nem kap több gyümölcslevet, mint amennyit elbír.

A Tiny Loadhoz nincs árammérő csatlakoztatva, de csatlakoztathat külső ampermérőt, vagy figyelheti a visszacsatolási ellenállás feszültségét.

Megépítésem után kissé módosítottam a kialakításon, így az itt bemutatott verzió LED -del jelzi, hogy be van kapcsolva, és jobb NYÁK mintát mutat a kapcsolóhoz.

A sematikus és NYÁK -elrendezés itt PDF -fájlként és JPEG -képként is megjelenik.

1. lépés: Működési elv

Azok számára, akik nem ismerik az elektronikus elveket, itt van egy magyarázat az áramkör működésére. Ha mindezt jól ismeri, bátran ugorjon előre!

A Tiny Load szíve egy LM358 kettős op-erősítő, amely összehasonlítja a terhelésben áramló áramot a beállított értékkel. Az op-erősítők nem képesek közvetlenül észlelni az áramot, ezért az áramot feszültséggé alakítják át, amelyet az op-amp képes érzékelni az ellenállás, az R3 ellenállás néven, amely áramérzékelő ellenállás. Minden R3 -ban áramló erősítőre 0,1 voltot állítanak elő. Ezt mutatja az Ohm -törvény, V = I*R. Mivel az R3 nagyon alacsony érték, 0,1 ohmos, nem melegszik túlzottan (az eloszlatott teljesítményt az I²R adja).

A beállított érték a referenciafeszültség töredéke - ismét feszültséget használunk, mert az op -amp nem képes észlelni az áramot. A referenciafeszültséget 2 dióda állítja elő sorban. Mindegyik dióda 0,65 volt feszültséget fejleszt ki rajta, amikor áram folyik át rajta. Ez a feszültség, amely általában 0,1 V-ig terjed ezen érték mindkét oldalán, a szilícium p-n csomópontok velejárója. Tehát a referencia feszültség körülbelül 1,3 volt. Mivel ez nem precíziós műszer, itt nincs szükség nagy pontosságra. A diódák ellenálláson keresztül kapják áramukat. csatlakoztatva van az akkumulátorhoz. A referenciafeszültség kissé magas a terhelés maximum 10 amperre történő beállításához, ezért a kimeneti feszültséget beállító potenciométer sorba van kötve egy 3k ellenállással, amely egy kicsit csökkenti a feszültséget.

Mivel a referencia és az áramérzékelő ellenállás össze van kötve, és az op-amp nulla voltos csatlakozásához van csatlakoztatva, az op-amp képes érzékelni a két érték közötti különbséget, és úgy állítja be a kimenetet, hogy a különbség nulla közelébe csökkenjen. Az itt használt hüvelykujjszabály az, hogy egy op-erősítő mindig megpróbálja úgy beállítani a kimenetét, hogy két bemenete azonos feszültségű legyen.

Az akkumulátorhoz elektrolitikus kondenzátor van csatlakoztatva, hogy megszabaduljon a zajtól, amely az op-amp tápellátásába kerül. A diódákon keresztül egy másik kondenzátor van csatlakoztatva az általuk keltett zaj csillapítására.

A Tiny Load üzleti végét egy MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) alkotja. Ezt azért választottam, mert a szemetesládámban volt, és megfelelő feszültség- és áramértékekkel rendelkezett erre a célra, azonban ha újat vesz, sokkal alkalmasabb eszközök találhatók.

A mosfet úgy működik, mint egy változó ellenállás, ahol a lefolyó csatlakozik a tesztelni kívánt táp + oldalához, a forrás az R3 -hoz, és ezen keresztül a tesztelni kívánt tápvezetékhez, és a kapu csatlakoztatva van az op-erősítő kimenetére. Ha nincs feszültség a kapun, a mosfet úgy működik, mint egy nyitott áramkör a lefolyó és a forrás között, azonban ha egy bizonyos érték ("küszöb" feszültség) fölé kerül a feszültség, akkor elkezd vezetni. Növelje eléggé a kapu feszültségét, és az ellenállása nagyon alacsony lesz.

Tehát az op-erősítő olyan szinten tartja a kapu feszültségét, ahol az R3-on átfolyó áram feszültséget okoz, amely közel megegyezik a potenciométer elforgatásával beállított referenciafeszültség töredékével.

Mivel a mosfet ellenállásként viselkedik, feszültség van rajta, és áram folyik át rajta, ami miatt az energia eloszlik hő formájában. Ennek a hőnek el kell mennie valahova, különben nagyon gyorsan tönkretenné a tranzisztort, ezért emiatt hűtőbordára van csavarozva. A hűtőborda méretének kiszámítása egyszerű, ugyanakkor kissé sötét és titokzatos, de a különböző hőellenállásokon alapul, amelyek akadályozzák a hő áramlását az egyes részeken a félvezető csomópontból a külső levegőbe, és az elfogadható hőmérséklet -növekedést. Tehát megvan a hőellenállás a csomóponttól a tranzisztorházig, a háztól a hűtőbordáig, és a hűtőbordán keresztül a levegőig, ezeket összeadva a teljes hőállósághoz. Ez ° C/W -ban van megadva, tehát minden eloszlatott watt esetén a hőmérséklet ennyi fokkal emelkedik. Ha ezt hozzáadja a környezeti hőmérséklethez, akkor megkapja azt a hőmérsékletet, amelyen a félvezető csomópont működni fog.

2. lépés: Alkatrészek és eszközök

A Tiny Loadot többnyire ócska dobozos alkatrészek felhasználásával építettem, így ez egy kicsit önkényes!

A NYÁK SRBP -ből (FR2) készült, ami történetesen azért van, mert olcsó volt. 1 oz rézzel van bevonva. A diódák és a kondenzátorok és a mosfet régi használtak, és az op-amp egyike a 10 darabos csomagnak, amelyet egy ideje kaptam, mert olcsók voltak. A smd eszköz használatának egyetlen oka a költség - 10 smd eszköz ugyanannyiba kerül, mint az egyik átmenő lyuk.

• 2 x 1N4148 dióda. Használjon többet, ha több áramot szeretne betölteni.
• MOSFET tranzisztor, BUK453 -at használtam, mert ez történt velem, de válassza ki, ami tetszik, mindaddig, amíg az áramerősség 10A felett van, a küszöbfeszültség körülbelül 5v alatt van, és a Vds magasabb a vártnál. használd, jó lesz. Próbáljon választani egyet lineáris alkalmazásokhoz, nem pedig kapcsoláshoz.
• 10k potenciométer. Azért választottam ezt az értéket, mert történetesen ez az, amit leszereltem egy régi tévéből. Széles körben elérhetők az azonos tűtávolságúak, de nem vagyok biztos a rögzítő fülekben. Ehhez módosítania kell a tábla elrendezését.
• Gomb a potenciométerhez
• 3k ellenállás. A 3.3k -nak ugyanúgy működnie kell. Használjon alacsonyabb értéket, ha több áramot szeretne betölteni a bemutatott 2 diódás referenciával.
• LM358 op-erősítő. Valójában minden egyes ellátásnak, sín-vasút típusnak meg kell tennie a feladatát.
• 22k ellenállás
• 1k ellenállás
• 100nF kondenzátor. Ennek tényleg kerámiának kell lennie, bár fóliát használtam
• 100uF kondenzátor. Legalább 10V -ra kell méretezni
• 0,1 ohmos ellenállás, minimális teljesítmény 10W. Az általam használt túlméretezett, itt is a költségek voltak a döntő tényezők. A fém burkolatú, 25 W -os 0,1 ohmos ellenállás olcsóbb volt, mint a megfelelőbb típusok. Furcsa, de igaz.
• Hűtőborda - egy régi CPU hűtőborda jól működik, és előnye, hogy úgy tervezték, hogy szükség esetén ventilátort is csatlakoztatjon hozzá.
• Termikus hűtőborda. Megtanultam, hogy a kerámia alapú vegyületek jobban működnek, mint a fém alapú vegyületek. Arctic Cooling MX4 -et használtam, ami történetesen megvolt. Jól működik, olcsó és sokat kap!
• Kis darab alumínium a konzolhoz
• Kis csavarok és anyák
• kis csúszó kapcsoló

3. lépés: Építés

Az apró rakományt szemétdobozból vagy nagyon olcsó alkatrészekből építettem

A hűtőborda egy régi pentium korszak CPU hűtőborda. Nem tudom, mi a hőállósága, de az útmutató alján található képek alapján azt feltételezem, hogy körülbelül 1 vagy 2 ° C/W: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc… bár a tapasztalatok azt sugallják, hogy ez sokkal jobb, mint ez.

Fúrtam egy lyukat a hűtőborda közepére, megcsaptam, és a tranzisztorot MX4 hőkeverékkel szereltem rá, és a rögzítőcsavart közvetlenül a megcsapolt furatba csavartam. Ha nincs eszköze a lyukak megcsapolására, fúrjon egy kicsit nagyobbat, és használjon anyát.

Eredetileg azt hittem, hogy ez körülbelül 20 W -os széndioxidra korlátozódik, de 75 W -os vagy magasabb teljesítményű volt, ahol elég meleg lett, de még mindig nem túl forró a használathoz. Ha egy hűtőventilátort csatlakoztat, ez még magasabb lesz.

Valójában nincs szükség a jelenlegi érzékelő ellenállásnak a táblára történő csavarozására, de mi értelme van a csavarfuratoknak, ha nem tud valamit csavarni rájuk? Kicsit vastag drótdarabokat használtam néhány elektromos munkából, hogy csatlakoztassam az ellenállást a táblához.

A tápkapcsoló egy elavult játékból származott. Rosszul határoztam meg a lyukak távolságát a PCB -n, de az itt megadott távolságnak el kell illeszkednie, ha azonos típusú miniatűr SPDT kapcsolója van. Az eredeti kivitelben nem tartalmazott LED -et, hogy megmutassa, hogy az apró terhelés bekapcsolva, de rájöttem, hogy ez ostoba mulasztás, ezért hozzáadtam.

A vastag vágányok a jelenlegi állapotukban nem elég vastagok 10 amperhez az 1 oz -os rézburkolatú táblával, ezért rézhuzalral vannak összekötve. Mindegyik sín körül van egy 0,5 mm-es rézhuzal, amelyet időközönként forrasztanak, kivéve a földhöz csatlakoztatott rövid szakaszot, mivel a földelési sík rengeteg ömlesztést eredményez. Győződjön meg arról, hogy a hozzáadott vezeték közvetlenül a mosfet és az ellenállás csapjaihoz vezet.

A PCB -t festékátviteli módszerrel készítettem. Hatalmas mennyiségű irodalom található a neten erről, ezért nem megyek bele, de az alapelv az, hogy lézernyomtatóval nyomtatja ki a mintát valami fényes papírra, majd vasalja rá a táblára, majd maratja azt. Kínából származó olcsó sárga festékátviteli papírt használok, és egy ruhavasalót, amely 100 ° C alá van beállítva. A toner tisztítására acetont használok. Csak törölje át rongyokkal friss acetonnal, amíg tiszták nem lesznek. Rengeteg fotót készítettem a folyamat szemléltetésére. Sokkal jobb anyagok állnak rendelkezésre a munkához, de egy kicsit meghaladják a költségvetésemet! Általában jelölőtollal kell hozzáérnem az átutalásokhoz.

Fúrja ki a lyukakat a kedvenc módszerével, majd adja hozzá a rézhuzalt a széles vágányokhoz. Ha alaposan megnézi, láthatja, hogy kissé elrontottam a fúrást (mert egy kísérleti fúrógépet használtam, amely kissé tökéletlen. Ha megfelelően működik, megcsinálom az utasításokat, ígérem!)

Először szerelje fel az op-erősítőt. Ha még nem dolgoztál smd -vel, ne ijedj meg, ez nagyon egyszerű. Először ónozza meg az egyik párnát a táblán egy igazán apró mennyiségű forrasztóval. Helyezze a forgácsot nagyon óvatosan, és ragassza le a megfelelő csapot az ónozott párnára. Rendben, a chip nem fog mozogni, forraszthatja az összes többi csapot. Ha van némi folyékony folyamata, ennek kenetével megkönnyíti a folyamatot.

Szerelje be a többi alkatrészt, először a legkisebbet, valószínűleg a diódákat. Győződjön meg róla, hogy a megfelelő módon kapja meg őket. Kicsit hátrafelé csináltam a dolgokat úgy, hogy először a hűtőbordára szereltem fel a tranzisztort, mert kezdetben kísérleteztem vele.

Egy ideig az akkumulátort ragasztópárnákkal rögzítették a táblára, ami feltűnően jól működött! Egy szabványos pp3 csatlakozóval csatlakoztatták, de a táblát úgy tervezték, hogy nagyobb méretű tartót vegyen fel, amely az egész akkumulátort rögzíti. Voltak gondjaim az elemtartó rögzítésénél, mivel 2,5 mm -es csavarok szükségesek, amelyek hiányosak, és nincs anya. A csipeszben lévő lyukakat 3,2 mm -re fúrtam, és 5,5 mm -re fúrtam (nem valódi ellenfúrás, csak fúrót használtam!), De úgy találtam, hogy a nagyobb fúró nagyon élesen megragadja a műanyagot, és átment az egyik lyukon. Természetesen használhat ragasztó párnákat a javításhoz, ami utólag jobb lehet.

Vágja le az elemcsipesz vezetékeit úgy, hogy körülbelül egy hüvelyk vezeték legyen, ónozza a végeket, fúrja át őket a táblán lévő lyukakon, és forrasztja vissza a végeket a táblán keresztül.

Ha az ábrához hasonló fém burkolatú ellenállást használ, szerelje fel vastag vezetékekkel. Szüksége van valamilyen távtartóra a panel és a tábla között, hogy ne hevítse túl az op-erősítőt. Anyákat használtam, de jobb lett volna a fém hüvely vagy a lapra ragasztott alátét.

Az egyik csavar, amely rögzíti az elemcsipeszt, szintén átmegy az egyik ellenállásfülön. Ez rossz ötletnek bizonyult.

4. lépés: Használatba vétel, fejlesztések, néhány gondolat

Használat: Az apró terhelést úgy tervezték, hogy állandó áramot nyerjen a tápegységből, függetlenül a feszültségtől, így nem kell mást csatlakoztatnia, kivéve az ampermérőt, amelyet sorba kell helyezni az egyik bemenettel.

Fordítsa le a gombot nullára, és kapcsolja be a Tiny Load funkciót. Kis mennyiségű áramot kell látnia, akár 50 mA -ig.

Lassan állítsa be a gombot, amíg a tesztelni kívánt áram el nem kezd, végezzen el minden szükséges tesztet. Ellenőrizze, hogy a hűtőborda nem túl forró -e - az alapszabály az, hogy ha megégeti az ujjait, túl forró. Ebben az esetben három lehetősége van:

1. Csökkentse a tápfeszültséget
2. Kapcsolja ki az apró terhelést
3. Futtassa rövid időközönként, és hagyjon sok időt a közti lehűlésre
4. Helyezzen ventilátort a hűtőbordába

Rendben, ez négy lehetőség:)

Nincs bemeneti védelem, ezért legyen nagyon óvatos, hogy a bemenetek megfelelően legyenek csatlakoztatva. Félreértés, és a mosfet belső diódája vezeti az összes rendelkezésre álló áramot, és valószínűleg elpusztítja a mosfetet.

Fejlesztések: Gyorsan nyilvánvalóvá vált, hogy a Tiny Loadnak saját eszközzel kell rendelkeznie az áram mérésére. Ennek három módja van.

1. A legegyszerűbb lehetőség az, hogy egy ampermérőt sorba illesztünk pozitív vagy negatív bemenettel.
2. A legpontosabb lehetőség egy voltmérő csatlakoztatása az érzékelő ellenálláshoz, amelyet ehhez az ellenálláshoz kell kalibrálni úgy, hogy a jelzett feszültség az áramot jelezze.
3. A legolcsóbb lehetőség, ha elkészít egy papírmérleget, amely illeszkedik a vezérlőgomb mögé, és megjelöl rajta egy kalibrált skálát.

A fordított védelem hiánya nagy problémát jelenthet. A mosfet belső diódája vezet, függetlenül attól, hogy a Tiny Load be van -e kapcsolva vagy sem. Ismét számos lehetőség van ennek megoldására:

1. A legegyszerűbb és legolcsóbb módszer egy dióda (vagy néhány dióda párhuzamos) soros csatlakoztatása a bemenettel.
2. Egy drágább megoldás egy mosfet használata, amely beépített fordított védelmet tartalmaz. Rendben, tehát ez is a legegyszerűbb módszer.
3. A legbonyolultabb lehetőség az, hogy egy második, anti-sorozatú mosfetet csatlakoztatunk az elsőhöz, amely csak akkor működik, ha a polaritás helyes.

Rájöttem, hogy néha valóban szükség van egy állítható ellenállásra, amely sok energiát képes elvezetni. Lehetséges ennek az áramkörnek a módosítása, sokkal olcsóbb, mint egy nagy reosztát vásárlása. Tehát figyeljen a Tiny Load MK2 -re, amelyet rezisztív módba lehet kapcsolni!

Az apró terhelés hasznosnak bizonyult már a befejezése előtt, és nagyon jól működik. Azonban volt néhány problémám a felépítésével, és később rájöttem, hogy a mérő és a "be" jelző értékes fejlesztések.