Maliliit na Pag-load - Patuloy na Kasalukuyang Pag-load: 4 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Binubuo ko ang aking sarili ng isang bench PSU, at sa wakas ay umabot sa punto kung saan nais kong maglapat ng isang pag-load dito upang makita kung paano ito gumaganap. Matapos mapanood ang mahusay na video ni Dave Jones at tumingin sa ilang iba pang mga mapagkukunan sa internet, nakakuha ako ng Tiny Load. Ito ay isang naaayos na pare-parehong kasalukuyang pag-load, na dapat ay hawakan ang tungkol sa 10 amps. Ang boltahe at kasalukuyang ay limitado ng mga rating ng output transistor at ang laki ng heatsink.

Dapat sabihin, may ilang mga talagang matalino na disenyo doon! Ang Tiny Load ay talagang basic at simple, isang bahagyang pagbabago ng disenyo ni Dave, ngunit mawawala pa rin ang lakas na kinakailangan upang subukan ang isang psu, hangga't hindi ito nakakakuha ng mas maraming katas kaysa sa mahawakan nito.

Ang Tiny Load ay walang kasalukuyang nakakabit na metro, ngunit maaari mong ikonekta ang isang panlabas na ammeter, o subaybayan ang boltahe sa resistor ng feedback.

Binago ko nang bahagya ang disenyo matapos ko itong maitayo, kaya ang bersyon na ipinakita dito ay may isang LED upang sabihin sa iyo na nakabukas ito at isang mas mahusay na pattern ng pcb para sa switch.

Ang layout ng eskematiko at PCB ay ipinakita dito bilang mga PDF file at pati na rin mga imahe ng JPEG.

Hakbang 1: Prinsipyo ng Pagpapatakbo

Para sa mga hindi pa bihasa sa mga elektronikong prinsipyo, narito ang isang paliwanag kung paano gumagana ang circuit. Kung ang lahat ng ito ay kilalang kilala mo, huwag mag-atubiling lumaktaw nang maaga!

Ang puso ng Tiny Load ay isang LM358 dual op-amp, na inihambing ang kasalukuyang dumadaloy sa load na may itinakdang halaga. Ang Op-amp ay hindi maaaring tuklasin ang kasalukuyang direkta, kaya ang kasalukuyang ay ginawang isang boltahe, na maaaring makita ng op-amp, ng risistor, R3, na kilala bilang kasalukuyang resisting sa sensing. Para sa bawat amp na dumadaloy sa R3, ginawa ang 0.1 volts. Ipinapakita ito ng batas ni Ohm, V = I * R. Sapagkat ang R3 ay talagang isang mababang halaga, sa 0.1 ohms, hindi ito masyadong nag-iinit (ang lakas na nadidisenyo ay ibinibigay ng I²R).

Ang halagang itinakda mo ay isang maliit na bahagi ng isang boltahe ng sanggunian - muli, ginamit ang boltahe dahil ang op-amp ay hindi nakakakita ng kasalukuyang. Ang boltahe ng sanggunian ay ginawa ng 2 diode sa serye. Ang bawat diode ay bubuo ng isang boltahe sa kabuuan nito sa rehiyon na 0.65 volts, kapag ang isang kasalukuyang dumadaloy dito. Ang boltahe na ito, na karaniwang hanggang sa 0.1 volts sa magkabilang panig ng halagang ito, ay isang likas na pag-aari ng silicon p-n junction. Kaya ang sanggunian boltahe ay sa paligid ng 1.3 volts. Dahil hindi ito isang eksaktong instrumento, hindi kinakailangan para sa mahusay na kawastuhan dito. Nakuha ng mga diode ang kanilang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang risistor. konektado sa baterya. Ang sanggunian boltahe ay isang maliit na mataas para sa pagtatakda ng pagkarga sa isang maximum ng 10 amps, kaya ang potensyomiter na nagtatakda ng output boltahe ay konektado sa serye na may isang 3k risistor na bumaba ng boltahe nang kaunti.

Sapagkat ang sanggunian at ang kasalukuyang resisting ng sensing ay konektado magkasama, at konektado sa koneksyon na zero volts ng op-amp, maaaring makita ng op-amp ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang halaga, at ayusin ang output nito upang ang pagkakaiba ay mabawasan hanggang sa zero. Ang patakaran ng hinlalaki na ginagamit dito ay ang isang op-amp na palaging susubukan na ayusin ang output nito upang ang dalawang mga input ay nasa parehong boltahe.

Mayroong isang electrolytic capacitor na konektado sa buong baterya upang mapupuksa ang anumang ingay na nahahanap na paraan sa suplay ng op-amp. Mayroong isa pang kapasitor na konektado sa mga diode upang mamasa ang ingay na nabuo.

Ang pagtatapos ng negosyo ng Tiny Load ay nabuo ng isang MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Pinili ko ang isang ito dahil nasa aking junk box at mayroong sapat na boltahe at kasalukuyang mga rating para sa hangaring ito, subalit kung bibili ka ng bago mayroong mas angkop na mga aparatong matatagpuan.

Ang mosfet ay kumikilos tulad ng isang variable risistor, kung saan ang kanal ay konektado sa + gilid ng supply na nais mong subukan, ang mapagkukunan ay konektado sa R3, at sa pamamagitan nito sa - tingga ng supply na nais mong subukan, at ang gate ay konektado sa output ng op-amp. Kapag walang boltahe sa gate, ang mosfet ay gumaganap tulad ng isang bukas na circuit sa pagitan ng kanal at pinagmulan nito, subalit kapag ang boltahe ay inilapat sa itaas ng isang tiyak na halaga (ang boltahe na "threshold"), nagsisimula itong magsagawa. Itaas ang boltahe ng gate nang sapat at ang paglaban nito ay magiging napakababa.

Kaya't pinapanatili ng op-amp ang boltahe ng gate sa isang antas kung saan ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng R3 ay nagdudulot ng isang boltahe na bumuo na halos katumbas ng maliit na bahagi ng sanggunian na itinakda mong boltahe sa pamamagitan ng pag-on ng potensyomiter.

Sapagkat ang mosfet ay kumikilos tulad ng isang risistor, mayroon itong boltahe sa kabuuan nito at kasalukuyang dumadaloy dito, na kung saan ay sanhi ito upang matanggal ang lakas, sa anyo ng init. Ang init na ito ay kailangang pumunta sa kung saan man o masisira nito ang transistor nang napakabilis, kaya sa kadahilanang ito ay naka-bolt ito sa isang heatsink. Ang matematika para sa pagkalkula ng laki ng heatsink ay prangka ngunit medyo madilim at mahiwaga, ngunit batay sa iba't ibang mga resistensyang thermal na pumipigil sa daloy ng init sa bawat bahagi mula sa semiconductor junction hanggang sa labas ng hangin, at ang katanggap-tanggap na pagtaas ng temperatura. Kaya mayroon kang thermal paglaban mula sa kantong hanggang sa kaso ng transistor, mula sa kaso hanggang sa heatsink, at sa pamamagitan ng heatsink sa hangin, idagdag ang mga ito nang magkasama para sa kabuuang paglaban ng thermal. Ibinibigay ito sa ° C / W, kaya para sa bawat watt na nalalayo, ang temperatura ay tataas sa bilang ng mga degree. Idagdag ito sa nakapaligid na temperatura at makuha mo ang temperatura na gagana ang iyong semiconductor junction.

Hakbang 2: Mga Bahagi at Mga Tool

Itinayo ko ang Tiny Load na kadalasang gumagamit ng mga bahagi ng junk box, kaya medyo arbitrary ito!

Ang PCB ay gawa sa SRBP (FR2) na nagkataon na mayroon ako sapagkat mura ito. Ito ay pinahiran ng 1oz na tanso. Ang mga diode at capacitor at mosfet ay mga dating gamit na, at ang op-amp ay isa sa isang pakete ng 10 na nakuha ko kanina dahil sila ay mura. Ang gastos ay ang nag-iisang dahilan para sa paggamit ng isang smd aparato para sa mga ito - 10 smd aparato nagkakahalaga sa akin ang parehong bilang 1 sa pamamagitan ng hole na mayroon.

• 2 x 1N4148 diode. Gumamit ng higit pa kung nais mong makapag-load ng higit pang kasalukuyang.
• MOSFET transistor, gumamit ako ng isang BUK453 sapagkat iyon ang nangyari na mayroon ako, ngunit piliin kung ano ang gusto mo, hangga't ang kasalukuyang rating ay higit sa 10A, ang boltahe ng threshold ay nasa ibaba tungkol sa 5v at ang Vds ay mas mataas kaysa sa maximum na inaasahan mong gamitin ito sa, dapat ayos lang. Subukang pumili ng isang idinisenyo para sa mga linear na application kaysa sa paglipat.
• 10k potentiometer. Pinili ko ang halagang ito sapagkat ito ang nangyari na mayroon ako, na kung saan ay isang nabuwag ko mula sa isang lumang TV. Ang mga may parehong spacing ng pin ay malawak na magagamit, ngunit hindi ako sigurado tungkol sa mga mounting lug. Maaaring kailanganin mong baguhin ang layout ng board para dito.
• Knob upang magkasya ang potensyomiter
• 3k risistor. Ang 3.3k ay dapat ding gumana. Gumamit ng isang mas mababang halaga kung nais mong makapag-load ng higit pang kasalukuyang sa ipinakita na sanggunian ng 2-diode.
• LM358 op-amp. Talaga, ang anumang solong supply, uri ng rail-to-rail ay dapat gawin ang trabaho.
• 22k risistor
• 1k risistor
• 100nF capacitor. Ito ay dapat talagang ceramic, kahit na gumamit ako ng isang pelikula
• 100uF capacitor. Kailangang ma-rate sa hindi bababa sa 10V
• 0.1 ohm risistor, minimum na rating ng 10W. Ang ginamit ko ay sobrang sukat, muli ang gastos ang napakalaking kadahilanan dito. Ang isang metal na ibinagay ng 25W 0.1 ohm risistor ay mas mura kaysa sa mas naaangkop na na-rate na mga uri. Kakaiba ngunit totoo.
• Ang Heatsink - isang lumang CPU heatsink ay gumagana nang maayos, at may kalamangan na idinisenyo ito upang magkaroon ng isang fan na nakakabit kung kailangan mo ng isa.
• Thermal heatsink compound. Natutunan ko na ang mga ceramic based compound ay gumagana nang mas mahusay kaysa sa mga batay sa metal. Gumamit ako ng Arctic Cooling MX4 na kung saan nagkataong mayroon ako. Ito ay gumagana nang maayos, ay mura at nakakakuha ka ng maraming!
• Maliit na piraso ng aluminyo para sa bracket
• Maliit na mga turnilyo at mani
• maliit na slide switch

Hakbang 3: Konstruksiyon

Itinayo ko ang maliit na load mula sa junk box o napaka murang mga bahagi

Ang heatsink ay isang lumang pentium era ng CPU heatsink. Hindi ko alam kung ano ang paglaban nito, ngunit hulaan ko ito ay tungkol sa 1 o 2 ° C / W batay sa mga larawan sa ilalim ng gabay na ito: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc … kahit na ang karanasan ay magmumungkahi ngayon mas mabuti kaysa dito.

Nag-drill ako ng isang butas sa gitna ng heatsink, tinapik ito at in-mount ang transistor dito gamit ang MX4 thermal compound at in-screw ang mounting screw nang direkta sa tapped hole. Kung wala kang mga paraan upang mag-tap hole, drill lamang ito ng kaunti mas malaki at gumamit ng isang nut.

Orihinal na naisip ko na ito ay magiging limitado sa halos 20W na pagwawaldas, subalit mayroon akong pagpapatakbo nito sa 75W o mas mataas, kung saan naging mainit, ngunit hindi pa rin masyadong mainit upang magamit. Sa pamamagitan ng isang naka-cool na bentilador na nakakabit na ito ay magiging mas mataas pa rin.

Walang tunay na pangangailangan upang i-bolt ang kasalukuyang risistor ng kahulugan sa board, ngunit ano ang point ng pagkakaroon ng mga bolt hole kung hindi mo ma-bolt ang isang bagay sa kanila? Gumamit ako ng maliliit na piraso ng makapal na kawad na natitira mula sa ilang gawaing elektrikal, upang ikonekta ang risistor sa board.

Ang switch ng kuryente ay nagmula sa isang hindi na ginagamit na laruan. Nakuha ko ang hole spacings na mali sa aking pcb, ngunit ang spacing sa layout ng pcb na ibinigay dito ay dapat magkasya kung mayroon kang parehong uri ng miniature SPDT switch. Hindi ko isinama ang isang LED sa orihinal na disenyo, upang maipakita na ang Tiny Load ay nakabukas, subalit napagtanto na ito ay isang hangal na pagkukulang, kaya idinagdag ko ito.

Ang makapal na mga track habang tumayo ang mga ito ay hindi talagang sapat na makapal para sa 10 amps na ginamit ang 1oz copperclad board, kaya't ito ay pinagsama sa ilang kawad na tanso. Ang bawat isa sa mga track ay may isang piraso ng 0.5mm wire wire na inilatag sa paligid nito at na-solder sa mga agwat, maliban sa maikling kahabaan na konektado sa lupa, dahil ang ground plane ay nagdaragdag ng maraming bulto. Siguraduhin na ang idinagdag na kawad ay pupunta mismo sa mga mosfet at resistor pin.

Ginawa ko ang pcb gamit ang paraan ng paglipat ng toner. Mayroong isang malaking halaga ng panitikan sa net tungkol dito kaya't hindi ako papasok dito, ngunit ang pangunahing prinsipyo ay gumamit ka ng isang laser printer upang mai-print ang disenyo sa ilang makintab na papel, pagkatapos ay i-iron ito sa board, pagkatapos ay mag-etch ito Gumagamit ako ng ilang murang dilaw na toner transfer paper mula sa China, at isang damit na bakal na nakatakda sa kaunti sa ilalim ng 100 ° C. Gumagamit ako ng acetone upang linisin ang toner. Patuloy lamang na punasan ng basahan ng sariwang acetone hanggang malinis. Kumuha ako ng maraming mga larawan upang ilarawan ang proseso. Mayroong mas mahusay na mga materyales na magagamit para sa trabaho, ngunit medyo lampas sa aking badyet! Karaniwan kong kailangang hawakan ang aking mga paglilipat gamit ang isang marker pen.

Mag-drill ng mga butas gamit ang iyong paboritong pamamaraan, pagkatapos ay idagdag ang wire ng tanso sa malawak na mga track. Kung titingnan mo nang mabuti, maaari mong makita na ginulo ko ang aking pagbabarena nang kaunti (dahil gumamit ako ng isang pang-eksperimentong drilling machine na medyo hindi perpekto. Kapag gumagana ito ng maayos gagawa ako ng isang Makatuturo dito ipinapangako ko!)

I-mount muna ang op-amp. Kung hindi ka pa nakatrabaho sa smd's dati, huwag kang takutin, medyo madali ito. Una i-tin ang isa sa mga pad sa board na may isang talagang maliit na halaga ng panghinang. Maingat na iposisyon ang maliit na tilad at ilapat ang nauugnay na pin pababa sa pad na naka-tin mo. Ok ngayon ang chip ay hindi gagalaw, maaari mong solder ang lahat ng iba pang mga pin. Kung mayroon kang ilang likido na pagkilos ng bagay, ang paglalapat ng isang pahid sa mga ito ay ginagawang mas madali ang proseso.

Pagkasyahin ang natitirang bahagi ng mga sangkap, pinakamaliit muna, na malamang ang mga diode. Tiyaking nakukuha mo sa kanila ang tamang paraan. Ginawa ko ang mga bagay na bahagyang paurong sa pamamagitan ng pag-mount ang transistor sa heatsink muna, dahil ginamit ko ito sa una na eksperimento.

Para sa isang habang ang baterya ay naka-mount sa board gamit ang mga malagkit na pad, na gumagana nang mahusay! Nakakonekta ito gamit ang isang karaniwang konektor ng pp3, subalit ang board ay dinisenyo upang kumuha ng isang mas malaking uri ng may-ari ng mga clip sa buong baterya. Nagkaroon ako ng ilang mga isyu sa pag-aayos ng may hawak ng baterya dahil tumatagal ito ng 2.5mm na mga tornilyo, na mayroon akong kakulangan at walang mga mani upang magkasya. Inilabas ko ang mga butas sa clip sa 3.2mm at binago ang mga ito sa 5.5mm (hindi totoong counterboring, ginamit ko lamang ang isang drill bit!), Subalit natagpuan ang mas malaking drill bit na grabs ang plastic nang napakalalim at dumaan mismo sa isa sa mga butas. Siyempre maaari kang gumamit ng mga malagkit na pad upang ayusin ito, na kung iisipin ay maaaring mas mabuti.

Putulin ang mga wire ng clip ng baterya upang mayroon kang halos isang pulgada ng kawad, i-lata ang mga dulo, i-thread ang mga ito sa mga butas sa board at solder ang mga dulo pabalik sa board.

Kung gumagamit ka ng isang metal na cased resistor tulad ng ipinakita, akma ito sa makapal na lead. Kailangan itong magkaroon ng isang uri ng spacer sa pagitan nito at ng board upang hindi ito mag-overheat ng op-amp. Gumamit ako ng mga mani, ngunit ang mga manggas na metal o mga stack ng mga washer na nakadikit sa board ay magiging mas mahusay.

Ang isa sa mga bolt na inaayos ang clip ng baterya ay dumadaan din sa isa sa mga resistor lugs. Ito ay naging isang masamang ideya.

Hakbang 4: Inilalagay Ito Sa Paggamit, Mga Pagpapahusay, Ilang Mga Saloobin

Paggamit: Ang Maliliit na Pag-load ay idinisenyo upang gumuhit ng isang pare-pareho na kasalukuyang mula sa isang supply, hindi mahalaga kung ano ang boltahe, kaya hindi mo na kailangang ikonekta ang anumang bagay dito, maliban sa isang ammeter, na dapat mong ilagay sa serye sa isa sa mga input.

I-down ang knob hanggang sa zero, at i-on ang Tiny Load. Dapat mong makita ang isang maliit na halaga ng kasalukuyang daloy, hanggang sa halos 50mA.

Dahan-dahang ayusin ang knob hanggang sa dumadaloy ang kasalukuyang gusto mong subukan, gawin ang anumang mga pagsubok na kailangan mong gawin. Suriin ang heatsink ay hindi labis na mainit - ang panuntunan sa hinlalaki dito ay kung susunugin nito ang iyong mga daliri, masyadong mainit. Mayroon kang tatlong mga pagpipilian sa kasong ito:

1. I-down ang boltahe ng suplay
2. I-down ang Tiny Load
3. Patakbuhin ito para sa maikling agwat na may maraming oras upang palamig sa pagitan
4. Pagkasyahin ang isang fan sa heatsink

OK sige apat na pagpipilian yan:)

Walang anumang proteksyon sa pag-input, kaya maging maingat na ang mga input ay konektado sa tamang paraan ng pag-ikot. Maging mali at ang intrinsic diode ng mosfet ay magsasagawa ng lahat ng kasalukuyang magagamit at maaaring sirain ang mosfet sa proseso.

Mga Pagpapahusay: Mabilis na naging maliwanag na ang Tiny Load ay kailangang magkaroon ng sariling paraan ng pagsukat ng kasalukuyang kinukuha nito. Mayroong tatlong paraan dito.

1. Ang pinakasimpleng pagpipilian ay upang magkasya ang isang ammeter sa serye na may positibo o negatibong input.
2. Ang pinaka-tumpak na pagpipilian ay upang ikonekta ang isang voltmeter sa kabuuan ng sense resistor, na naka-calibrate sa risistor na iyon upang ang ipinakitang boltahe ay nagpapahiwatig ng kasalukuyang.
3. Ang pinakamurang pagpipilian ay ang gumawa ng isang sukat sa papel na umaangkop sa likod ng control knob, at markahan ito ng isang naka-calibrate na sukat dito.

Posibleng ang kakulangan ng reverse protection ay maaaring isang malaking problema. Ang intrinsic diode ng mosfet ay magsasagawa kung ang Tiny Load ay nakabukas o hindi. Muli mayroong isang bilang ng mga pagpipilian upang malutas ito:

1. Ang pinakasimpleng at pinakamurang pamamaraan ay upang ikonekta ang isang diode (o ilang mga diode na kahanay) sa serye na may input.
2. Ang isang mas mahal na pagpipilian ay ang paggamit ng isang mosfet na kung saan ay nakabuo ng pabalik na proteksyon. OK kaya iyon din ang pinakasimpleng pamamaraan.
3. Ang pinaka-kumplikadong pagpipilian ay upang ikonekta ang isang pangalawang mosfet sa anti-serye sa una, na nagsasagawa lamang kung ang polarity ay tama.

Napagtanto ko na kung minsan kung ano talaga ang kailangan ay isang madaling iakma na paglaban na maaaring magwawaldas ng maraming lakas. Posibleng gumamit ng isang pagbabago ng circuit na ito upang magawa iyon, mas mura kaysa sa pagbili ng isang malaking rheostat. Kaya't alamin ang Tiny Load MK2 na maaaring mailipat sa resistive mode!

Pangwakas na saloobin Ang Tiny Load ay napatunayan ang sarili nitong maging kapaki-pakinabang kahit bago pa ito natapos, at gumagana nang maayos. Gayunpaman mayroon akong ilang mga isyu sa pagbuo nito, at napagtanto pagkatapos na ang isang metro at "sa" tagapagpahiwatig ay magiging mahalagang pagpapahusay.