Вашему вниманию Самодельная Электронная нагрузка. Пока существует в черновом варианте, но тем не менее уже нормально работает. Практически все компоненты нагрузки приехали из Китая. Радиатор долго лежал на полке, и вот наконец наступил его звездный час, спасибо карантину и коронавирусу.
Внимание, это не обзор товара, это DIY на «свободную тему». Кому интересно читаем дальше… Будет много фото и мало букв, обзор родился спонтанно и был написан за пару часов, потому сразу прошу прощение, за какие-либо описки или неправильные обороты речи.
В нагрузке использованы следующие наборы и компоненты:
Двунаправленный АмперВольметр 20А 90В
Конструктор электронной нагрузки 10А 150W
Радиатор купленный на Таобао.
И кучка разных запчастей, вентиляторов, коннекторов, термопредохранителей купленных как на Алиэкспересс, так и рынках запчастей.
Вот и пришла пора собрать это все в кучу, о чем я вам попытаюсь рассказать и показать на фото. Пока черновой, тестовый вариант, который еще необходимо доработать, но уже работающий экземпляр, которые вполне справляется со своим предназначением.
Начиналось все со статьи ув. Кирича, где он описал китайский конструктор электронной нагрузки. Я приобрел в другом месте, аналогичный набор и собрал его. Сначала все было собрано из прилагаемых комплектующих, за исключением разъема питания, диодов выпрямительного моста и силовых транзисторов. Я не буду подробно описывать сборку, это все очень хорошо описано в обзоре подобного конструктора от ув. Кирича. Всем новичкам крайне рекомендуется к прочтению (ссылка на обзор выше).
Диоды образующие выпрямительный диодный мост были ни к чему, так как питание я планировал давать уже стабилизированное. Изначально планировался к использованию аналоговый трансформаторный блок питания со стабилизацией на выходе L7912 и L7810.
Но от этой идеи в последствии пришлось отказаться, так как банально не хватало мощности трансформатора для питания всех блоков.
Последовательность сборки:
Делаем отверстия в радиаторе и нарезаем резьбу:
Крепим на радиаторе термопредохранитель (на 90С) и транзисторы IRFP250. Это транзисторы были заказаны заранее из Китая и установлены вместо комплектных мосфетов в корпусе ТО220, с целью повышения выходной мощности.
Все транзисторы были проверены перед установкой на транзисторном тестере:
Ставим стойки крепления платы нагрузки и подпаиваем провода к силовым транзисторам. Провода должны быть хорошего сечения, способные выдерживать заданный ток.
Ставим плату на стойки и закрепляем болтами. Так где есть опасность замыкания дорожек платы на корпус, подкладываем изолированные шайбы из не проводящего ток материала.
Смотрим сбоку все ли нормально, нет ли визуальных замыканий… Нет, место много, никаких проблем визуально не обнаружено.
Подпаиваем силовые провода, они у меня максимального сечения 3.0 AVG (из имеющихся у меня), на плюсовом проводе автомобильный предохранитель на 25А. Провод медный.
В общем итоге получилось вот так. Подсоединяем питание, по плюсовому проводу через термический предохранитель на 90С, который отключит напряжение в случае появления аварийного режима из-за отказа вентилятора.
И делаем стартовый пробный прогон. Нагрузка работает. Резистором плавно меняется ток от нуля и до… 6А. Пока у меня не было ничего более мощного, что бы проверить предельный ток. В принципе если ток будет меньше чем мне требуется, есть 2 варианта это исправить, или подбирать делитель на TL431 или менять шунты — мощные проволочные резисторы в сторону уменьшения сопротивления. Это все очень подробно описано в обзоре ув. Кирича, потому не буду повторяться.
Собираем дальше. Переходим в двунаправленному Ампервольтметру и дорабатываем его. Первым делом удаляем силовое реле, поскольку не хорошее решение управлять при помощи реле высокотоковой нагрузкой. Так же было замечено что штатное реле потребляет ток 140мА во включенном состоянии и очень ощутимо греется пластмассовый корпус реле, а это мне совсем не нравится.
Вместо штатного реле ставим мелкую релюшку на 12В (с автомобильной сигнализации производство Япония). В сработавшем состоянии реле потребляет ток около 30мА. Итого суммарный ток ампервольтметр + реле составляет 70мА.
С обратной стороны реле ставим перемычку медным проводом хорошего сечения.
Крепим это все опять же на радиатор при помощи монтажных стоек.
Изначально была идея при помощи мелкого реле разрывать питание платы электронной нагрузки, но в последствии от этой идеи я отказался, так как ампервольтметр оказался очень чувствительным в переходным процессам возникающим при подачи питания на нагрузку (кратковременный скачек потребляемого тока, до 200мА, из-за зарядки конденсаторов), что приводило к частым перезагрузкам измерительного устройства. Можно было конечно выкинуть конденсаторы на 1000 мкф, которые почти не несут полезной нагрузки если подается уже стабилизированное напряжение, а не переменный ток, но я нашел лучшее решение, о котором я расскажу позже.
Теперь настало время закрепить сам ампервольтметр и вывести клеммы и некоторые дополнительные компоненты. Пока нет корпуса, можно будет погонять электронную нагрузку в таком черновом варианте.
В алюминиевой пластине было выпилено монтажное отверстие и сама пластина закреплена на радиаторе.
Так же была подобрана пластиковая планка на которой разместил 2 советские зажимные клеммы, переменный резистор и кнопку разрывающую питание ампервольтметра, для быстрого доступа к меню калибровки.
Собираем все окончательно. При этом надо помнить, что у электронной нагрузки и ампервольтметра схема выполнена конструктивно так, что у них образуется общий минусовой провод (потому была изначально идея давать каждому блоку свое напряжение питание, изолированное от остальных). Потому все предохранители и т.п. должны быть выполнены только по плюсовому проводу.
Теперь о том что именно у меня включает реле. Я решил что правильно будет отключать нагрузку соединив средний провод переменного резистора с минусовым проводом. Это эквивалентно крайне левому положению переменного резистора, когда вывод микросхемы соединен с землей и микросхема будет в «закрытом» состоянии. Сверху на фото видно, что я присоединил нормально замкнутые выводы реле (т.е это те выводы которые находятся в замкнутом состоянии, когда реле отключено). Таким образом при включении ампервольтметра реле находится в обесточенном состоянии, и вход микросхемы замкнут на минусовой провод. При включении нагрузки при помощи кнопки OUT, реле срабатывает и размыкает вход микросхемы от минусового провода, и регулировка тока выполняется при помощи переменного резистора в штатном режиме. Я постарался на схеме изобразить место подключение реле.
Так же обратите внимание на конденсаторы 102 обведенные зелеными кружками. Как мне подсказали у них недостаточная емкость, и нагрузка может самовозбуждаться, потому нужно их заменить на аналогичные, но более емкие 33нФ и до 100нФ (104). Я решил просто допаять параллельно дополнительную емкость, вы можете это видеть на фотографии ниже.
Ну и последние штрихи, ставим модуль управления вентилятором с гистерезисом, позволяющий при достижении определенной заданной температуры плавно включать вентилятор и держать его на малых оборотах, при дальнейшем повышении температуры вентилятор увеличивает обороты вплоть до максимальных, при которых он потребляет 400мА.
Так же на плату я распаял разъем питания, и развел питание ампервольтметра и самой платы нагрузки + вентилятор. В качестве блока питания используется какой-то с зарядного устройства 12В и 1.5А, чего хватает с большим избытком.
В качестве испытания я протестировал аккумулятор LiFePo4 Литокала 6.5а/ч Испытание проводил при токе 6А (1С).
Был задействован триггер LOP отключающий аккумулятор от нагрузки при достижения напряжения 2.3В Емкость аккумулятора вы можете видеть на фото.
Выводы: В общем получилась неплохая электронная нагрузка, которую будет не стыдно оформить в корпус.
Так же планирую еще немного доработать нагрузку установив еще одну плату и 4 транзистора IRFP250, что позволит увеличить мощность нагрузки до 400W и выше. Так же планирую перевести ампервольтметр на 4-х проводную схему, что позволит более точно контролировать напряжение на тестируемом аккумуляторе.
На этом все. Кошку изловить не удалось, потому финального фото животного не будет…
Как всегда приветствуются адекватные комментарии, неадекватные с моей точки зрения комментарии будут игнорироваться.
Всем мира и добра!
Тест на нагрев радиатора. После нескольких сообщений что радиатор полное г… Решил провести тест на нагрев. Температурный датчик помещаем прямо за стенку где закреплены силовые транзисторы. Ставлю 20В и ток 5 А (больше не могу источник питания не позволит). Греем 15 минут. В принципе можно было и дольше, но температура стабильно стоит. Прямо на стенке с транзисторами 49-50С. Вторая стенка чуть теплая. Вентилятор крутит на средних оборотах. Значит 100W радиатор рассеивает легко… Думаю что на второй стенке ещё можно 4 транзистора разместить и будет искомые 200W какие я и хотел без перегрева транзисторов. В общем см фото…
По мне, так правильно сделали, что взяли Б/У на Али. Почти гарантия, что они оригинальные. Сам также брал Б/У IRFP264 на Али.
Силовые дорожки на плате, пока собираем плату нагрузки, можно сразу медным проводом залудить (пара минут).
Дома есть флакон с лаком PLASTIK 71, так им намазал плату (пайку).
Так тоже нормально нагрузка работала. Если эти TIP142 поставить в корпусе TO-247, то мощность нагрузки будет хорошая.
В тех же габаритах, даже в половинных можно было применить простой Ш-обьразный радиатор 100х200х30мм с развитым оребрением и установить на ребра пару 90-100мм вентиляторов. Было бы и лучше и компактней.
Присматриваюсь к самодельным контроллерам типа:
только поменьше размером)
Еще можно шунты поставить такие:
https://aliexpress.ru/item/item/1985477230.html
https://aliexpress.ru/item/item/1985477236.html
Нашёл контакт сигнала на включение реле, впихнул вместо старого светодиодного вольтамперметра.
Кто в курсе, что за подрежим Mode в режиме калибровка?
Представляете, как выглядит провод сечением 27 мм²? У вас на проводе маркировка проглядывает AVG 3.0, а не 3AWG, что подразумевает, скорее всего, 3 мм².
И именно в это время транзистор будет работать не в оптимальном режиме (начинает открываться и до полного открытия). Но это не страшно, максимально рассеваться на нем будет до 0.65 Вт. Без радиатора можно рассеивать до 1,5 Вт.
Гистерезиса включения-выключения можно добиться если поставить ОУ. Изменением резистора в обратной связи.
А если вот прямо хочется чтобы вентилятор плавно набирал обороты, управление полевиком можно организовать на таймере. Сам таймер стоит копейки, рассыпухи практически не добавится.
Но это в общем не критично, Вы посчитали, что так лучше.
А вот почему Вы все полевики поставили на одну грань радиатора? Как бы более логично было по паре на противоположных сторонах. Сейчас у Вас они все греют одну сторону.
а мосфет в данных схемах практически не греется, работает в ключевом режиме
Зато транзисторы будут целы.
Вольтметр еще лучше подключать по 4 проводной схеме, непосредственно к источнику, как в этом видео: mySKU.me/blog/diy/80044.html#comment3541340
Вот пара видео за диод, там есть схемы для наглядности:
Потребление самого управления очень малое, управление силовым транзистором берется с нагружаемого источника.
Извините за беспорядок, собрал исключительно протестировать.
Транзистор полностью закрывается. Транзистор, который управляет силовым, КТ819Б. Если, Вы, видите какие-то проблемы или недочеты подскажите мне пожалуйста. Приму любую критику.
Если склероз не изменяет, то они работают исключительно в ключевом режиме. В линейном дохнут как мухи зимой. Пробовал их как раз как нагрузку.
На фото серия ТКД, а в ролике ТК. Последние работали в линейном режиме.
Эмуляция второй схемы показала — при 5А на мосфете будет рассеиваться примерно 1Вт, а вот при 10А уже 4Вт. А 4Вт мосфет без радиатора уже не перенесет.
Так что погрешности все равно будут и практически не греется понятие относительное.
Хочется избежать погрешностей — не ставить защиты и внимательно подключаться к нагрузке.
вот например Рис. 5.46. Автоматический регулятор скорости вращения вентилятора, используемого в компьютере. Меняете транзистор на полевик в корпусе TO220 (любой, это чтобы даже не думать нужен радиатор или нет). Резистор с выхода таймера 1 kOm, вместо резистора 22 kOm ставите подстроечник на 50 kOm. Выставляете подстроечник примерно на 15-18 kOm, включаете и добиваетесь чтобы при комнатной температуре вентилятор слегка вращался. 12В у Вас стабилизированные, конденсатор С1 можете выкинуть, параллельно вентилятору поставьте конденсатор на 10 мкф.
А для начала можете на картонке собрать ничего не меняя и посмотреть устраивает как работает или нет.
Почему мы не можем доверять нашему товарищу? У него полевики в корпусе ТО220 (если мне память не изменяет), у Вас ТО247.
Вам нужно 200 Вт рассеять? Разместите полевики на разных сторонах по паре и поставьте еще один вентилятор на выдув. Решите вопрос с отводом тепла и ничего вашим полевикам не будет.
в ней питание 10В (можно любое 8-9-10-12, гонял в мультисиме при 10), резистор R11 0,85 кОм это на самом деле терморезистор на 10 кОм (0,85 кОм это сопротивление терморезистора при 90 градусах). С диода сигнал подается через развязывающие резисторы 10 кОм (не нарисовал на схеме) на инвертируемые входы операционных усилителей 2-ая, 6-ая, 9-ая и 13-ая ноги LM324. Резистор R29 в обратной связи как раз и определяет величину гистерезиса. Номиналы резисторов подбирались из используемых в этой нагрузке. ОУ в принципе любой, что есть под рукой. R2-LED1 для визуального контроля срабатывания.
Может вам такая защита от превышения заданной температуры больше понравится. Нет необходимости в реле, изменением делителей можно выставлять температуру, при которой будет срабатывать, в широких пределах. В принципе можно взять LM324 собрать 4-е такие одинаковые схемы и отключать каждый транзистор, на котором температура поднялась выше порога, по отдельности (пока транзисторы не припаяны это сделать не сложно).
https://mysku.me/blog/aliexpress/78157.html
Пролистал обзор. Идея с корпусом бесперебойника понравилась. Как раз по длине моя железяка влезет.
Для современных IRFP250
В SOA — DC режим в-принципе не декларирован. Ни для какой мощности.
«Картина маслом»
Современные MOSFET в линейном не работают. Под линейный надо ставить транзисторы с меньшей крутизной, сей дефект в них слабее.
Он один 200W легко вытянет (например FGY75N60SMD)
Только сможет ли этот радиатор 200 Вт отводить?
Можно и подешевле, например IRGP4630DPBF.
При 100 градусах декларируют пропускание 30А.
При 150 — 10А.
Там алюминия больше килограмма
Вариант с IRGP4630DPBF вполне себе ничего, парочку мосфетов он заменит :)
Для понимания цен возьмем Чип и Дип.
IRFP250 которые использовал автор стоят 81 руб
IGBT:
IRGP4630DPBF стоят 100 руб.
FGY75N60SMD стоят 540 руб.
NGTG15N60S1EG стоят 146 руб.
Ну это для понимания разницы в цене. По сути разница вообще незначительная, 81 руб и 100 руб.
Ставить IGBT, второй вентилятор на выдув и все будет определяться только возможностями радиатора.
www.chipdip.ru/product0/8001922427
Согласен.
Есть же Иксусовские монстры на али и в чипдипе, у которых DC режим в даташите гарантирован и все данные для него есть, если вам надо 200Вт с корпуса снимать. Только вот такой радиатор, как в теме, для данного агрегата будет ни о чем. Придется каждый корпус охлаждать, как проц, персональным изолированым (потому что никакой изолятор между полевиком и радиатором в данном случае не допустим, разве что оскид бериллия) крупнокалиберным радиатором на тепловых трубках, и итоговая агрегатина выйдет по габаритам не меньше и по цене не дешевле, чем вариант с сабжевым радиатором, увешаный гроздями дешевых irfp250 из расчета 20-30Вт на корпус.
lcsc.com/product-detail/MOSFET_IXYS-IXTQ96N20P_C426678.html
lcsc.com/product-detail/MOSFET_PIP-PTW40N50_C343840.html
lcsc.com/product-detail/MOSFET_PIP-PTW90N20_C343833.html
lcsc.com/product-detail/MOSFET_ON-Semiconductor-ON-FCH043N60_C330156.html
lcsc.com/product-detail/MOSFET_ON-Semiconductor-ON-FDA50N50_C2718.html
До 100 Ватт с одного корпуса, при достаточном охлаждении (возможно и больше, проблема только отвести это тепло).
Разницы ни-ка-кой. )) Горит так-же, только уже ячейки BJT.
MOSFET — первичен.
Это не сложно, надо лишь подумать. Чуть подольше. ))
Кстати, насчёт IGBT, не обращал раньше внимания, у них на корпус обычно коллектор выведен? А то в даташите вроде нарисован гейт, что странно… А на схеме с размерами коллектор… Если коллектор, то их можно и не изолировать от радиатора, да, он под напряжением окажется, но если в корпусе, почему нет?
Токи там относительно небольшие, падение напряжения будет менее 2В (для IGBT на 600В)
Можно вообще поставить в параллель IGBT + MOSFET, чтобы при напряжениях менее 3В он работал. Чтобы при высоких напряжениях MOSFET отдыхал, затворное напряжение подавать через делитель.
IRFP250 вишаевские 50-60ватт отдают в линейном
Пока не продумывал эту проблему, из-за отсутствия пока проблемы как таковой. Если появится, начну конденсаторы ставить…
a.aliexpress.ru/_d8Ur5Kl — можно будет снимать больший ток. На своей нагрузке со стоковым 22ком удавалось снимать ~12 А, с переменным >30а.
а всё что самовосстанавливается — это термовыключатель. точнее, термосвитч, шоб вам не докапываться до включатель/выключатель
самовосстанавливающийся предохранитель всё же во-первых предохранитель, то есть он элемент аварийный, и хоть и восстанавливается — но его циклы ограничены. а свитч — он более вынослив в плане количества циклов.
но я конечно могу ошибаться.
для нагрузки с принудительным охлаждением лучше такие ставить
большое оребрение внутри трубы — большая площадь поверхности с которой воздух будет сдувать тепло
Для примера гляньте на радиаторы на процессорах, они сделаны как раз именно так.
А эта труда как радиатор для принудительного охлаждения не сильно подходит.
Да и по ссылке пусто и что то на китайском…
3 варианта нормального радиатора под 92мм вентилятор с размерами 130, 200, 300мм
и что-то на китайском
гугл хром это прекрасно решает
не потянет Ваш
или скажу по другому, более доходчевее — не сможет он нормально отводить тепло, сам будет греться как утюг, а кулер даже на максимальных оборотах его нормально не охладит, не достаточно площади поверхности самого радиатора
По поводу сайта Таобао утром вешал какую то табличку. Сейчас тоже открывается и я знаю как читать на китайском.
то какой смысл во всем этом поделии???
А глобально смысла нет в этом поделии вообще, я уже столько денег вбухал в него, что можно было заводскую нагрузку купить как у Кирича. Но мне нравится процесс, даже если результат не всегда тот, который бы хотелось.
Вставьте в радиатор картонный «цилиндр» для переноса потока на радиатор и всё.
Итак 100 ватт:
температура 42.5 градуса при температуре в комнате 24. Вентилятор на 46% скорости.
200 Ватт:
температура 48 градусов, скорость вентилятора 70%
pako а можно контроллер покомпактней сваять, шибко громоздко)))
Обдув я сделал двухступенчатым как вы делали в предыдущих видео, все устраивает.А есть ли смысл в заморочке с плавной регулировкой?
GDN
ликбез:
1. вентилятор с большим количеством тонких лопастей — высокий поток, но создает никакое давление. хорош подходит для радиаторов с редким оребрением, как у вас, где сопротивление потока низкое.
2. вентилятор с малым количеством толстых лопастей — средний поток, но уже создает слабенькое давление. именно такие ставят на OEM кулеры Intel и AMD — ребер у радиатора много, а значит и воздушное сопротивление поболее.
3. турбина типа улитка — никакой поток, но дикое давление (прокачает воздух через трубку диаметром в 5мм). Поэтому они и ставятся в паяльные станиции.
Вентиляторы разные нужны, вентиляторы разные важны.
И кстати. А что насчёт хвоста?
Использовать его как измеритель тока- напряжения. Удобный софт уже присутствует.
Графики будут как у Кирича.
Например у меня четыре нагрузки
30В 20А 85Вт
30В 10А 60Вт
30В 10А 150Вт
5В 40А 200Вт.
Но у них есть и высоковольтные, по моему до 72 вольта.
С EB Tester Software работают все их нагрузки кроме EBC-X, у неё свое ПО, но еще только на пути ко мне.
платы у них идентичны, разница по сути только в силовом узле и прошивке.
Насколько я понимаю, микроконтроллер выдает программе информацию о том что это за железяка и возможные режимы работы.
Но я как-то видел и такую картинку в интернете у А100, не знаю, отключена была нагрузка в этот момент или так выдает во время работы.
Правильная
mySKU.me/blog/aliexpress/69899.html
Это пока часть общей нагрузки 50% стоит.
Подскажите пожалуйста, номиналы ( В, А) Вашего термовыключателя и какую цепь он разрывает? Не увидел в обзоре.
При постоянном все гораздо хуже, потому ставить его в силовую цепь нельзя, как вариант —
Спасибо Вам, что помогаете радиолюбителям «вникать» в электронику.
kirich совершенно правильно ответил — 10А это для переменного тока.
Он у Вас размещен «сбоку» от транзисторов, я бы попытался его разместить «между» парами.
А если у Вас один из транзисторов выйдет из строя (не будет греться)? Ближний (или два ближних) к термовыключателю))))) Все конечно нельзя предусмотреть, но если нет затрат и это более оптимально почему бы не сделать.
У Вас нагрузка позиционирует как мощная, поэтому желательно обеспечить контроль температурного режима силовых элементов. Считаю, что термовыключатель ставить надо.
Задача термовыключателя — разорвать цепь при превышении определенной температуры и ставить его, желательно, там где будет пиковое значение данной температуры (там где очень жарко)))).
У Вас в «плече» 4 мосфета где возможен максимальный нагрев?
На рисунке красными кругами нарисовано предположительный разогрев радиатора, можно предположить, что наиболее «жарко» будет там где пересекаются три окружности. Так же у Вас планируется два блока по 4 мосфета — который из блоков будет греться больше?)))))
Как Вы бы не подбирали транзисторы — греться они будут по разному, кто то больше, кто то меньше (разброс параметров все равно будет присутствовать). И на какой стороне радиатора будет пик температуры я не знаю. Поэтому все таки лучше поставить))))