Aktif elektronik yük
Gerçekçi donanım testleri için aktif elektronik yük ayarlanabilir yük direnci gereklidir. Bu devre, uygunsuz yüksek güçlü dirençlerin kullanılmasına elektronik bir alternatiftir. Burada açıklanan aktif elektronik yükün iki çalışma modu vardır. Değişken yük direnci olarak işlev görebilir. Gerilim 0V ile maksimum 100V arasında değiştiğinde, drenaj akımı 0A ile 20A arasında bir yük direnci olarak 1 ohm ile 100kohm arasındaki değerlere ayarlanabilir.
Maksimum güç kaybı 100 W civarındadır. Devre DC gerilimlerle çalışacak şekilde tasarlanmıştır ancak bir doğrultucunun eklenmesiyle AC gerilimleri de kullanabilir. Dikkatlice tasarlanmış ve kalibre edilmiş bir ünite %0,5'ten daha iyi doğrusallık sağlayabilir. Öncelikle aktif elektronik yük devresine bir akım havuzu olarak bakalım (sabit akım için "CC" konumunda S2), başlangıçta devrenin üç işlemsel yükselteç IC1.B, IC1.C ve IC1.D'den oluşan kısmını göz ardı edelim. ve bunların kablolaması. Yük devresi bir güç alanı etkili transistör ve direnç R2'den oluşur. Bunlara paralel olarak bir elektrolitik kapasitör bağlanır, alan etkili transistör ve R2 üzerindeki voltajı yumuşatır ve tepe noktalarını bastırır. Transistör, IC1 işlemsel amplifikatörü tarafından kontrol edilir. A.
Op-amp, evirici girişindeki voltajı (yani R2 üzerindeki voltajı) evirici olmayan girişiyle aynı olacak şekilde izler. İkincisi, 10 turlu potansiyometre P1 üzerindeki voltaja eşittir. Dolayısıyla akım tüketiminin P1 potansiyometresinin ayarıyla orantılı olması için hedeflediğimiz şeye ulaştık. Bu, potansiyometre voltajının sabit olması gerektiği anlamına gelir ve bu, D7'nin 2,5V referans voltajıyla garanti edilir.
Potansiyometrenin üst sınırında S1'in devre dışı olduğu varsayılarak 0,779V'luk bir voltaja sahibiz (R3 nedeniyle). Güç sınırlayıcı etkinleştirilmeden önce potansiyometrenin yalnızca ilk beş turu kullanılabilir. Akım çekişinin kapasitesi dahilinde kullanılması gerekiyorsa, R2'de daha küçük bir voltaj aralığı daha kullanışlıdır; bu, R12 ve P2'nin hatlar arası işlevidir.
S1 kapatıldığında P1'e paralel bağlanırlar ve gerilim on kat azalacak şekilde ayarlanırlar. Bu, akımın 0 A ile 5 A'nın üzerinde bir aralıkta ayarlanmasına olanak tanır. S2, "CR" (sabit direnç) konumuna getirilirse P1'e farklı bir voltaj uygulanır. Kaynak artık referans voltajıyla değil, giriş voltajıyla sağlanır. Devrenin geri kalanı daha önce olduğu gibi çalışır; bu, giriş akımının giriş voltajıyla orantılı olduğu ve orantı faktörünün sabit dirence eşit olduğu anlamına gelir. 475 kΩ'a eşit R4 ile sonsuzdan 1 Ω'a kadar yük direnci elde edilebilir.
LM348'de kalan üç op-amp, devredeki güç dağılımını kontrol etmek için bir güç sınırlayıcı oluşturur. Bu devrede analog çarpan kullanılmaz. R10 ve R11, giriş voltajında, D2 diyotu iletken olmadığı sürece doğrusal olarak çalışan bir voltaj bölücü oluşturur. Bu aniden gerçekleşmez, daha ziyade diyotun karakteristik eğrisini takip ederek giriş voltajı arttıkça kademeli bir geçiş sağlar. IC1.C bu voltajı tamponlar ve diyotun karakteristik eğrisini tersine çeviren ve onu onluk bir kazançla yükselten invertör IC1.D'yi çalıştırır. Op-amp'in çıkış voltajı, D3 aracılığıyla diyotun ileri voltajına eşit bir miktarda artırılır.
Çalışma noktası D3, referans voltajı R10 ve potansiyometre P3 ile yapılan ayar ile belirlenir. Son olarak karşılaştırıcı IC1.B, invertör çıkış voltajını R2 üzerindeki voltajla karşılaştırır ve güç limiti aşılırsa IC1.A op amp kontrol voltajını düşürür, yeşil OK LED'ini kapatır ve kırmızı uyarı LED'ini yakar. Bunun, gücü yaklaşık 100W'ın üzerinde sınırlamak için yalnızca kaba bir koruma planı olduğunu unutmayın. Büyük ölçüde diyotlar ve sıcaklık arasındaki değişikliklere bağlıdır, ancak 12V araç aküsü gibi aşırı akım tüketimine karşı koruma sağlamak için tamamen uygundur.
Devre bir bütün olarak, her zamanki gibi bir şebeke transformatörü (15 V ila 18 V, en az 50 mA), bir köprü doğrultucu ve 15 V DC voltaj regülatöründen oluşan bir şebeke güç kaynağı tarafından çalıştırılır. düzeltilmiş DC voltajı ve C3 geçici süreçleri bastırır. Op-amp'ler daha düşük bir giriş voltajına yakın çalıştıklarından negatif bir güç kaynağına ihtiyaç duyarlar. Bu amaçla Zener diyot D1, alt giriş voltajının yaklaşık 5 V altında bir negatif besleme voltajı sağlar.
Bu devrenin PCB düzeni gösterilmediğinden tasarım hakkında birkaç söz söylemek istiyorum. Devre çok büyük bir teknik zorluk teşkil etmiyor ve basit bir devre tahtası onu oluşturmak için yeterli olacaktır. FET'in en yüksek koşullarda 85W gücü dağıtması ve ısının büyük bir soğutucu kullanılarak dağıtılması gerekir. Alternatif olarak FET, modern bir bilgisayar işlemci fanıyla donatılabilir. Cihaz hobi amaçlı kullanım veya laboratuvar testleri için tasarlanmıştır ve sürekli kullanıma (24 saatlik testler gibi) yönelik değildir.
Transistör için ek termal koruma gerekiyorsa, bir termal röle (105°C'de kapanır) takılabilir. Bir fan takmak istemiyorsanız ancak yine de yüksek yüklerde veya sürekli çalışmak istiyorsanız, beş adede kadar FET'i paralel olarak bağlayabilirsiniz (örneğin, BUZ344 tipi). Reaktif elektronik yükler ayrıca TO3 paketindeki MJ11016 gibi 150 ila 200 W arasında değişen yüksek güçlü transistörlerle de iyi çalışır, ancak paralel olarak değil ve yalnızca 1V'un üzerindeki giriş voltajlarında. R2 ayrıca güç dağıtımında da rol oynar. PCB yüzeyinden birkaç milimetre uzağa yerleştirilmiş 15 W'lık bir direnç veya soğutuculu metal bir kasada 10 W'luk bir direnç kullanabilirsiniz.
Alan etkili transistör, güç direnci R2 ve elektrolitik kapasitör C4, arka duvarın ortasında yan yana yerleştirilmelidir. Bileşenler kalın bir tel ile bağlanmalıdır. Kontrol elektroniği doğrudan FET'in yanına yerleştirilmelidir ve özellikle kontrol op-amp IC1.A çıkışı ile FET kapısı arasındaki bağlantı kısa olmalıdır.
Şebeke voltajı, ön paneldeki şebeke anahtarının açılmasını önleyen bir sigorta aracılığıyla sağlanır. LED D5 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 voltaj uygulayın. Mikro devrenin 13 numaralı pimindeki voltaj, 12 numaralı pimdeki (P3) ile aynı olmalıdır. IC1.D'nin çıkışı 0,95V ölçmelidir ve FET'ten geçen akımın yaklaşık 10A ile sınırlı olmasını istiyoruz.
Pim 5'teki voltajı 200 mV'a 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'nin ayarlanması yukarıda açıklanmıştır.
