В статье рассмотрена конструкция эквивалента нагрузки на полевых транзисторах, имеющая несколько режимов работы. Она позволяет нагружать источники постоянного тока, как стабильным током, так и постоянным эквивалентным сопротивлением. Основные комплектующие взяты из вышедших из строя или не используемых электронных приборов, поэтому для создания такой конструкции не потребуется больших материальных затрат.
Во время конструирования и ремонта источников питания, усилителей и других источников тока различной мощности часто возникает задача тестирования их нагрузкой. При этом следует правильно выбрать тип нагрузки, которую будет обеспечивать эквивалент. Ведь для тестирования источников питания предпочтительнее использовать нагрузку стабильным током, а при тестировании усилителей мощности нагрузку лучше производить эквивалентным сопротивлением. Рассмотрев схемы подобных устройств, приведенных в перечне использованной литературы, автор решил сконструировать многофункциональный эквивалент нагрузки, обеспечивающий работу в нескольких режимах, а именно:
• эквивалентное сопротивление, регулируемое в пределах от 1 до 11 Ом;
• нагрузка стабильным током, регулируемым в двух диапазонах: от 0 до 1 А и от 0 до 10 А.
Кроме того, конструкция снабжена аналоговым амперметром для измерения тока нагрузки и имеет независимое сетевое питание. Максимально допустимое входное напряжение зависит от типа используемых полевых транзисторов и в предложенном варианте составляет 15 В, что достаточно для тестирования компьютерных блоков питания и автомобильных УМЗЧ.
Принципиальная электрическая схема устройства показана на рисунке. Подробно работа схемы нагрузки, представляющей собой источник тока, управляемый напряжением, описана в [1,2]. С помощью переключателя SA2 к неинвертирующим входам ОУ подключают либо «плюс» питающего напряжения 12 В, и схема работает в режиме нагрузки стабильным током, либо «плюс» напряжения проверяемого источника, и схема работает в режиме постоянного эквивалентного сопротивления. С помощью переключателя SA1 выбирают диапазон регулирования тока нагрузки. Питание устройства осуществляется от преобразователя напряжения UZ1. Измерение силы тока, протекающего в нагрузке, осуществляют с помощью микроамперметра РА1. Для исключения коммутации больших токов входы «1 А» и «10 А» разделены и подключаются непосредственно к «своим» измерительным шунтам Rш1 и Rш2.
Конструкция и детали
Изюминкой данной конструкции является ее максимальное удешевление путем использования деталей, выпаянных из неисправных конструкций. Так, транзисторы VT1, VT2 взяты из неисправной компьютерной материнской платы. Подобные транзисторы используются для осуществления низковольтного питания центрального процессора. Неудобством является то, что на платах установлены транзисторы в корпусе для поверхностного монтажа (D2-РАК), поэтому их подключение к схеме эквивалента нагрузки лучше всего производить навесным монтажом.
Для охлаждения нагрузочных транзисторов использован радиатор с вентилятором охлаждения от процессора, взятый с той же материнской платы. Транзисторы «посажены» на пасту, прижаты к радиатору прочной металлической пластиной с помощью болтов или саморезов, в зависимости от конструкции радиатора. К радиатору удобно также прикрепить и плату с основными элементами схемы.
Операционный усилитель DA1 можно выпаять из неисправного китайского цифрового мультиметра. В качестве датчиков тока R7, R9 использованы отрезки латунного шунта из неисправного комбинированного измерительного прибора типа Ц4352.
Преобразователь напряжения изготовлен на основе простого зарядного устройства для мобильных телефонов. Для увеличения его выходного напряжения до 12 В на катушку трансформатора домотано несколько витков провода, которые добавлены к вторичной обмотке. Количество витков подбирают экспериментально таким образом, чтобы вентилятор охлаждения М1, который составляет основную нагрузку преобразователя, работал в нормальном режиме.
Для индикации тока нагрузки, а также в качестве корпуса конструкции (см. фото 1) использован комбинированный измерительный прибор типа ЭВ2234. Шунты Rш1, и Rш2 и добавочные резисторы Rд1, Rд2 использованы штатные. Внешний вид монтажа прибора показан на фото 2.
Чертеж печатной платы не приводится, так как схема довольно проста и ее легко можно собрать навесным монтажом.
Сборка и наладка
Правильно собранное устройство в наладке не нуждается. Для упрощения конструкции транзистор VT2 с обвязкой можно не устанавливать. Для увеличения диапазона входных напряжений нужно использовать более высоковольтные транзисторы, о чем подробно можно прочесть в [1].
Для испытания усилителей мощности их подключают к эквиваленту нагрузки через выпрямительный мост достаточной мощности.
В заключение замечу, что неправильная полярность подключения проверяемого источника может привести к выходу устройства из строя.
Литература
1. Нечаев И. Универсальный эквивалент нагрузки // Радио. — №1. — 2005. — С.35.
2. Нечаев И. Эквивалент нагрузки // Радио. -№3. — 2007. — С.34.
Автор: Дмитрий Карелов, г. Кривой Рог
Источник: Радиоаматор №10, 2014
