Эквивалент нагрузки для проверки источников питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Многие радиолюбители, собирая источники питания для различных устройств, сталкиваются с необходимостью проверить их перед использованием по назначению. Предлагаемый прибор позволяет автоматически определять максимальный ток нагрузки источника по 5-процентному спаду его выходного напряжения либо снимать нагрузочную характеристику вручную.

Однажды у меня возникла необходимость проверить выходные параметры блока питания. Не обнаружив в своих запасах подходящих нагрузочных резисторов, я решил собрать транзисторный регулируемый эквивалент нагрузки. Поскольку описания готовой конструкции найти не удалось, я решил разработать и собрать такой прибор самостоятельно.

Технические характеристики

• Максимальное напряжение проверяемого источника, В .....30
• Порог срабатывания токовой защиты, А.......9
• Напряжение питания эквивалента, В.......15...30
• Потребляемый ток, мА.......250

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема эквивалента нагрузки представлена на рис. 1. Им управляет микроконтроллер DD1, благодаря чему стало возможным отображать на ЖКИ HG1 напряжение проверяемого источника и отдаваемый им ток.

После включения эквивалента программа микроконтроллера в течение 3 с выводит на ЖКИ номер своей версии, после чего включает светодиод зеленого цвета свечения HL2, сигнализируя о готовности к работе. Теперь можно подключить вход эквивалента к выходу проверяемого источника. После короткого нажатия на кнопку SB1 "+" прибор перейдет в ручной режим работы, если же удерживать ее нажатой не менее 0,5 с, будет включен автоматический режим.

В автоматическом режиме прежде всего замеряется напряжение проверяемого источника на холостом ходу, затем ток нагрузки постепенно увеличивается, пока напряжение не снизится на 5 % или ток не достигнет предела 9 А.

Напряжение, поступающее от проверяемого источника, понижается резистивным делителем R1R2 для измерения значения, допустимого для встроенного в микроконтроллер DD1 АЦП. Повторитель напряжения на ОУ DA2.1 имеет низкое выходное сопротивление, что необходимо для правильной работы АЦП.

Регулируемой нагрузкой проверяемого источника служит транзистор VT3. На его базу через повторитель на ОУ DA1.1, делитель напряжения R5R3 и эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 поступает выделенная интегрирующей цепью R6C1 постоянная составляющая импульсов, формируемых микроконтроллером на выходе RC2. Чем больше коэффициент заполнения импульсов (отношение их длительности к периоду повторения), тем больше постоянная составляющая, тем сильнее открыт транзистор VT3 и больше ток нагрузки проверяемого источника. Пропорциональное этому току напряжение, снятое с резистора R7, усилитель на ОУ DA2.2 доводит до приемлемого для АЦП микроконтроллера значения.

В автоматическом режиме программа постепенно увеличивает длительность импульсов, и ток растет, пока напряжение проверяемого источника не снизится на 5 % относительно исходного. Далее рост тока прекращается, и на ЖКИ можно прочитать установившиеся значения напряжения и тока. В ручном режиме ток нагрузки регулируют нажатиями на кнопки SB1 "+" и SB2"-", считывая значения напряжения и тока с индикатора HG1.

В отсутствие перегрузки по току на выходе RC7 установлен высокий уровень напряжения. Поэтому полевой транзистор VT2 открыт и не влияет на работу устройства. Но как только ток превысит предельное значение 9 А, микроконтроллер установит на выходе RC7 низкий уровень напряжения и транзистор VT2 закроется, разорвав цепь нагрузки проверяемого источника. На ЖКИ появится сообщение о перегрузке.

Чтобы после устранения причины перегрузки вернуть эквивалент в рабочий режим, следует нажать на кнопку SB1. Микроконтроллер вновь установит на выходе RC7 высокий уровень, открыв этим транзистор VT2.

За измерением и выводом на ЖКИ значений напряжения и тока в программе следует измерение датчиком BK1 температуры теплоотвода, на котором установлены транзисторы VT2 и VT3. Это оказалось очень важным, так как при неизменном токе базы ток коллектора транзистора VT3 сильно растет с повышением температуры. В зависимости от измеренного значения температуры теплоотвода программа делает следующее:

1. Если температура не превышает 35 °C, устанавливает на выходах RC5 и RC6 микроконтроллера низкие логические уровни. Транзисторы VT4 и VT5 закрыты, вентилятор M1 выключен.

2. Если температура находится в интервале 35...56 оС, устанавливает на выходе RC5 высокий, а на выходе RC6

низкий уровень, открывая транзистор VT4 и включая первую скорость вентилятора M1.

3. Если температура выше 56 оС, устанавливает на выходе RC5 низкий, а на выходе RC6 высокий уровень, закрывая транзистор VT4, открывая VT5 и включая этим вторую (повышенную) скорость вращения вентилятора.

4. Если температура превысила 70 оС, устанавливает низкий уровень на выходе RC7, закрывая этим транзистор VT2 и прерывая ток нагрузки проверяемого источника. Кроме того, она выключает зеленый светодиод HL2 и включает красный HL1. Вентилятор продолжает работать, охлаждая транзисторы, а на ЖКИ появляется сообщение "Перегрев идет продувка" и ведется отсчет времени до завершения этой операции. После сообщения "Продувка завершена" эквивалент переходит в обычный режим, замкнув цепь нагрузки проверяемого источника, выключив красный светодиод HL1 и включив зеленый HL2.

Кроме измеренных значений тока и напряжения, на ЖКИ HG1 выводится значение регистра CCPR1L микроконтроллера, от которого зависит длительность формируемых импульсов. Оно косвенно характеризует степень открытия регулирующего ток транзистора VT3. Каждые 250 мкс проверяется, не превысил ли ток 9 А. Если это произошло, цепь нагрузки проверяемого источника разрывается.

Рис. 2

Прибор собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изображенной на рис. 2. В нем можно использовать любые постоянные резисторы мощностью 0,125 Вт, например МЛТ. Резистор R7 - SQP-10 или другой проволочный мощностью 10 Вт. Если планируется применять прибор для проверки тока свыше 5 А, этот резистор желательно снабдить теплоотводом. Подстроечные резисторы R10 и R16 - импортные PV37W. Конденсаторы С1 - С3, С5 - оксидные фирмы Jamicon, остальные - керамические.

Транзисторы VT2 и VT3 установлены отдельно от платы на теплоотводе от процессора Pentium 4. От него же использован и двухскоростной вентилятор M1. Провода, соединяющие транзисторы VT2 и VT3 с платой и между собой, должны иметь сечение не менее 1 мм2. Рядом с транзисторами на теплоотводе закреплен датчик температуры BK1. Вместо указанного на схеме датчика DS18S20 можно использовать DS1820.

Для интегральных стабилизаторов DA3 и DA4 теплоотвод не требуется. Ток, потребляемый эквивалентом нагрузки от источника его питания, не превышает 250 мА и расходуется в основном на подсветку табло ЖКИ. При замене индикатора указанного на схеме типа на WH1602D можно подборкой резистора R17 уменьшить ток потребления до 90 мА. Если же совсем отключить подсветку, он снизится еще больше.

Налаживание эквивалента выполняется в следующем порядке. Прежде всего, к его входу подключают источник постоянного напряжения 10.12 В, значение которого измерено как можно точнее цифровым вольтметром. Переведя эквивалент в ручной режим, убеждаемся, что значение напряжения на его ЖКИ совпадает с показаниями цифрового вольтметра. Различие устраняем подборкой резистора R1.

Для калибровки измерителя тока включаем последовательно между источником напряжения и эквивалентом нагрузки амперметр. Установив в этой цепи ток около 2 А, сравниваем его показания со значением, выведенным на ЖКИ эквивалента. С помощью под-строечного резистора R10 добиваемся совпадения. Далее, увеличивая и уменьшая ток нажатиями на кнопки SB1 и SB2, убеждаемся, что показания совпадают во всем интервале его изменения. После этого фиксируем движок подстроечного резистора R10 быстро сохнущим лаком.

В завершение - один совет. После того как все детали впаяны в печатную плату, необходимо тщательно удалить с нее остатки флюса (канифоли). Как оказалось, создаваемые ими утечки между печатными проводниками могут нарушить правильную работу прибора. Обнаружив такие нарушения, я проверил все печатные проводники платы на взаимные замыкания и обрывы, но не обнаружил их. А после промывки все проблемы исчезли. Я использовал растворитель "Титан", который выпускается в форме аэрозоля и прекрасно удаляет остатки флюса.

Заданные в программе пороги уменьшения напряжения проверяемого устройства под нагрузкой и срабатывания токовой защиты можно изменить, но для этого требуется вмешательство в исходный текст программы (имеющийся в приложении файл rez.asm). Информация о порогах записана в его первых строках, как показано в таблице.

Имеющиеся там значения обязательно должны быть выражены целыми числами: ток - в миллиамперах, снижение напряжения - в процентах. Внеся изменения, программу следует оттранслировать заново и загрузить в память микроконтроллера полученный HEX-файл.

Файл печатной платы в формате Sprint Layout и программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/06/rez.zip.

Автор: Кулдошин

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Антенна уменьшает излучение телефона 19.11.2002 Английская компания "Sarantel" разработала антенну "PowerHelix" для мобильных телефонов, которая может почти в два раза уменьшить их вредное излучение. Основу "PowerHelix" составляют две спиралевидные канавки, нанесенные на выполненную из керамики цилиндрическую часть антенны. Первоначально такие антенны предназначались для применения в GPS-приемниках и системах автомобильной телеметрии. При использовании новой антенны можно на 85% уменьшить поглощаемую пользователем мобильника мощность, а также увеличить скорость передачи данных в сотовой сети, не прибегая к строительству новых базовых станций и не увеличивая мощность передатчиков телефонов.

Другие интересные новости:

▪ Falcon Heavy готовится к запуску

▪ Биоактивное покрытие для костных имплантатов

▪ Термоядерный реактор SMART

▪ Запах еды запоминается через рот

▪ Планшет Oregon Scientific MEEP! для детей от шести лет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дозиметры. Подборка статей

▪ статья Ученье - вот чума, ученость - вот причина. Крылатое выражение

▪ статья Почему вода в гейзере горячая? Подробный ответ

▪ статья Табак обыкновенный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Мелодичный звонок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Операционные усилители серий КР1446 и КФ1446. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026