Ngarkesa e Vogël - Ngarkesa Konstante aktuale: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Unë jam duke zhvilluar veten një PSU stol, dhe më në fund arrita në pikën ku unë dua të aplikoj një ngarkesë në të për të parë se si funksionon. Pasi shikova videon e shkëlqyeshme të Dave Jones dhe shikova disa burime të tjera të internetit, unë erdha me Tiny Load. Kjo është një ngarkesë e rregullueshme konstante aktuale, e cila duhet të jetë në gjendje të trajtojë rreth 10 amper. Tensioni dhe rryma janë të kufizuara nga vlerësimet e transistorit të daljes dhe madhësia e ngrohësit.

Duhet thënë, ka disa modele vërtet të zgjuara atje! Tiny Load është vërtet themelore dhe e thjeshtë, një modifikim i lehtë i dizajnit të Dave, por prapëseprapë do të shpërndajë fuqinë e nevojshme për të testuar një psu, për sa kohë që nuk merr më shumë lëng sesa mund të përballojë.

Ngarkesa e Vogël nuk ka një matës aktual të bashkangjitur, por mund të lidhni një ammetër të jashtëm, ose të monitoroni tensionin në rezistencën e reagimit.

Unë ndryshova modelin pak pasi e ndërtova, kështu që versioni i paraqitur këtu ka një LED për t'ju treguar se është ndezur dhe një model më të mirë pcb për kalimin.

Paraqitja skematike dhe PCB paraqiten këtu si skedarë PDF dhe gjithashtu si imazhe JPEG.

Hapi 1: Parimi i funksionimit

Për ata që nuk i njohin mirë parimet elektronike, këtu është një shpjegim se si funksionon qarku. Nëse e gjithë kjo është e njohur për ju, mos ngurroni të kaloni përpara!

Zemra e Ngarkesës së Vogël është një op-amp i dyfishtë LM358, i cili krahason rrymën që rrjedh në ngarkesë me një vlerë që keni vendosur. Op-amps nuk mund të zbulojnë rrymën drejtpërdrejt, kështu që rryma shndërrohet në një tension, të cilin op-amp mund ta zbulojë, nga rezistenca, R3, e njohur si rezistenca e ndjeshme e rrymës. Për çdo përforcues që rrjedh në R3, prodhohet 0.1 volt. Kjo tregohet nga ligji i Ohmit, V = I*R. Për shkak se R3 është një vlerë vërtet e ulët, në 0.1 ohms, nuk nxehet shumë (fuqia që shpërndan jepet nga I²R).

Vlera që vendosni është një pjesë e tensionit të referencës - përsëri, tensioni përdoret sepse op -amp nuk mund të zbulojë rrymën. Tensioni i referencës prodhohet nga 2 dioda në seri. Çdo diodë do të zhvillojë një tension në të në rajonin prej 0.65 volt, kur një rrymë rrjedh përmes saj. Ky tension, i cili zakonisht është deri në 0.1 volt në të dyja anët e kësaj vlere, është një pronë e natyrshme e kryqëzimeve p-n të silikonit. Pra, tensioni i referencës është rreth 1.3 volt. Meqenëse ky nuk është një instrument preciz, këtu nuk ka nevojë për saktësi të madhe. Diodat marrin rrymën e tyre përmes një rezistence. lidhur me baterinë. Tensioni i referencës është pak i lartë për vendosjen e ngarkesës në një maksimum prej 10 amper, kështu që potenciometri i cili vendos tensionin e daljes është i lidhur në seri me një rezistencë 3k e cila e ul tensionin pak.

Për shkak se referenca dhe rezistenca e ndjeshme aktuale janë të lidhura së bashku, dhe të lidhura me lidhjen zero të voltave të op-amp, op-amp mund të zbulojë ndryshimin midis dy vlerave dhe të rregullojë daljen e tij në mënyrë që diferenca të reduktohet në afro zero. Rregulli i përgjithshëm në përdorim këtu është që një op-amp gjithmonë do të përpiqet të rregullojë daljen e tij në mënyrë që dy hyrjet e tij të jenë në të njëjtin tension.

Ekziston një kondensator elektrolitik i lidhur përgjatë baterisë për të hequr qafe çdo zhurmë që gjen rrugën e tij në furnizimin me op-amp. Ekziston një kondensator tjetër i lidhur përgjatë diodave për të shuar zhurmën që ata krijojnë.

Fundi i biznesit të Ngarkesës së Vogël formohet nga një MOSFET (Transistor i Efektit Fusha Gjysmëpërçues i Oksidit Metal). Unë zgjodha këtë sepse ishte në kutinë time të hedhurinave dhe kishte vlerësime adekuate të tensionit dhe rrymës për këtë qëllim, megjithatë nëse blini një të re, do të gjenden pajisje shumë më të përshtatshme.

Mosfet vepron si një rezistencë e ndryshueshme, ku kullimi është i lidhur me anën + e furnizimit që dëshironi të provoni, burimi lidhet me R3, dhe përmes kësaj në - prizën e furnizimit që dëshironi të provoni, dhe porta është e lidhur në daljen e op-amp. Kur nuk ka tension në portë, mosfet vepron si një qark i hapur midis kullimit dhe burimit të tij, megjithatë kur tensioni aplikohet mbi një vlerë të caktuar (tensioni "pragu"), ai fillon të përçojë. Ngrini tensionin e portës mjaftueshëm dhe rezistenca e saj do të bëhet shumë e ulët.

Pra op-amp mban tensionin e portës në një nivel ku rryma që rrjedh përmes R3 bën që të krijohet një tension i cili është gati i barabartë me fraksionin e tensionit referues që keni vendosur duke e kthyer potenciometrin.

Për shkak se mosfet po vepron si një rezistencë, ai ka tension në të dhe rrymë që rrjedh përmes tij, gjë që e bën atë të shpërndajë fuqinë, në formën e nxehtësisë. Kjo nxehtësi duhet të shkojë diku ose përndryshe do të shkatërronte tranzistorin shumë shpejt, kështu që për këtë arsye është fiksuar në një heatsink. Matematika për llogaritjen e madhësisë së ngrohësit është e drejtpërdrejtë, por edhe pak e errët dhe misterioze, por bazohet në rezistencat e ndryshme termike të cilat pengojnë rrjedhën e nxehtësisë nëpër secilën pjesë nga kryqëzimi gjysmëpërçues në ajrin e jashtëm, dhe rritjen e pranueshme të temperaturës. Pra, ju keni rezistencën termike nga kryqëzimi në kutinë e tranzistorit, nga kutia në ngrohësin e nxehtësisë, dhe përmes ngrohësit në ajër, i shtoni këto së bashku për rezistencën totale termike. Kjo jepet në ° C/W, kështu që për çdo vat që po shpërndahet, temperatura do të rritet me atë numër gradë. Shtojeni këtë në temperaturën e ambientit dhe merrni temperaturën në të cilën do të punojë kryqëzimi juaj gjysmëpërçues.

Hapi 2: Pjesët dhe mjetet

Unë e ndërtova Ngarkesën e Vogël kryesisht duke përdorur pjesë të kutive junk, kështu që është pak arbitrare!

PCB është bërë nga SRBP (FR2) të cilën unë rastësisht e kam sepse ishte e lirë. Isshtë e veshur me bakër 1oz. Diodat dhe kondensatorët dhe mosfet janë të vjetra të përdorura, dhe op-amp është një nga një paketë prej 10 që kam marrë pak kohë më parë sepse ishin të lira. Kostoja është arsyeja e vetme për të përdorur një pajisje smd për këtë - 10 pajisje smd më kushtojnë njësoj sa 1 vrimë që do të kishte një.

• 2 dioda 1 x 1N4148. Përdorni më shumë nëse doni të jeni në gjendje të ngarkoni më shumë rrymë.
• Transistor MOSFET, kam përdorur një BUK453 sepse kjo është ajo që më ndodhi, por zgjidhni atë që ju pëlqen, përderisa vlerësimi aktual është mbi 10A, tensioni i pragut është nën rreth 5v dhe Vds është më i lartë se maksimumi që prisni përdorni atë, duhet të jetë mirë. Mundohuni të zgjidhni një të krijuar për aplikime lineare sesa për ndërrim.
• Potenciometër 10k. Zgjodha këtë vlerë sepse është ajo që më ndodhi, të cilën e çmontova nga një televizor i vjetër. Ata me të njëjtën distancë kunj janë gjerësisht të disponueshme, por nuk jam i sigurt për gërshetat e montimit. Ju mund të keni nevojë të modifikoni paraqitjen e tabelës për këtë.
• Dorezë për të përshtatur potenciometrin
• Rezistencë 3k. 3.3k duhet të funksionojë po aq mirë. Përdorni një vlerë më të ulët nëse doni të jeni në gjendje të ngarkoni më shumë rrymë me referencën 2-diodë të treguar.
• LM358 op-amp. Në të vërtetë, çdo furnizim i vetëm, tip hekurudhor-hekurudhor duhet të bëjë punën.
• Rezistencë 22k
• Rezistencë 1k
• Kondensator 100nF. Kjo duhet të jetë vërtet qeramike, megjithëse kam përdorur një film
• Kondensator 100uF. Duhet të vlerësohet të paktën 10V
• Rezistencë 0.1 ohm, vlerësim minimal prej 10W. Ai që kam përdorur është shumë i madh, përsëri kostoja ishte faktori dërrmues këtu. Një rezistencë metalike me kapacitet 25W 0.1 ohm ishte më e lirë se llojet më të vlerësuara në mënyrë të përshtatshme. E çuditshme por e vërtetë.
• Heatsink - një ngrohës i vjetër i CPU funksionon mirë, dhe ka avantazhin se është projektuar që të ketë një tifoz të bashkangjitur nëse keni nevojë për të.
• Komponim termik i ngrohësit. Mësova se përbërjet me bazë qeramike funksionojnë më mirë sesa ato me bazë metali. Kam përdorur Arctic Cooling MX4 që më ndodhi. Punon mirë, është i lirë dhe ju merrni shumë!
• Copë e vogël alumini për kllapa
• Vida të vogla dhe arra
• çelës rrëshqitës i vogël

Hapi 3: Ndërtimi

Kam ndërtuar ngarkesën e vogël nga kutitë e hedhurinave ose pjesë shumë të lira

Heatsink është një ngrohës ngrohës CPU i epokës së vjetër pentium. Unë nuk e di se çfarë është rezistenca termike, por unë mendoj se është rreth 1 ose 2 ° C/W bazuar në fotografitë në fund të këtij udhëzuesi: https://www.giangrandi.ch/electronics/thcalc/ thcalc… edhe pse përvoja tani do të sugjeronte se është më mirë se kjo.

Unë shpova një vrimë në mes të ngrohësit, e godita dhe e montova transistorin mbi të me përbërës termik MX4 dhe e vidhosa vidën e montimit direkt në vrimën e përgjuar. Nëse nuk keni mjete për të goditur vrimat, thjesht shpojeni pak më të mëdha dhe përdorni një arrë.

Fillimisht mendova se kjo do të kufizohej në rreth 20W, megjithatë unë e kisha atë në 75W ose më të lartë, ku u bë mjaft e nxehtë, por ende jo shumë e nxehtë për t'u përdorur. Me një tifoz ftohës të bashkangjitur kjo do të ishte akoma më e lartë.

Nuk ka nevojë aktuale për të fiksuar rezistencën e sensit aktual në tabelë, por cili është qëllimi të kesh vrima të bulonave nëse nuk mund t'i mbyllësh diçka atyre? Kam përdorur pjesë të vogla të telit të trashë të mbetur nga disa punë elektrike, për të lidhur rezistencën me tabelën.

Ndërprerësi i energjisë erdhi nga një lodër e fikur. Unë i kam gabuar hapësirat e vrimave në PCB -në time, por hapësira në paraqitjen e PCB -së të dhënë këtu duhet të përshtatet nëse keni të njëjtin lloj ndërprerës SPDT në miniaturë. Unë nuk përfshiva një LED në modelin origjinal, për të treguar se Ngarkesa e Vogël është ndezur, sidoqoftë e kuptuar që ky është një lëshim budalla, kështu që e shtova.

Gjurmët e trasha siç qëndrojnë nuk janë me të vërtetë mjaft të trasha për 10 amper me dërrasën prej bakri 1oz të përdorur, kështu që është e mbushur me disa tela bakri. Secila nga shinat ka një copë tela bakri 0.5 mm të vendosur rreth saj dhe ngjitëse në intervale, me përjashtim të shtrirjes së shkurtër që lidhet me tokën, pasi rrafshi i tokës shton një sasi të madhe. Sigurohuni që tela e shtuar të shkojë drejt në kunjat e mosfetit dhe rezistencës.

Kam bërë PCB duke përdorur metodën e transferimit të tonerit. Ekziston një sasi e madhe e literaturës në internet në lidhje me këtë, kështu që unë nuk do të hyj në të, por parimi themelor është që ju përdorni një printer lazer për të printuar modelin në një letër me shkëlqim, pastaj hekuroseni atë në tabelë, pastaj gdhendni ajo Unë përdor disa letra të lira të transferimit të tonerit të verdhë nga Kina, dhe një hekur rrobash të vendosur në pak nën 100 ° C. Unë përdor aceton për të pastruar tonerin. Vetëm fshijini me lecka me aceton të freskët derisa të pastrohen. Kam marrë shumë fotografi për të ilustruar procesin. Ka materiale shumë më të mira në dispozicion për punën, por pak përtej buxhetit tim! Unë zakonisht duhet të prek transferimet e mia me një stilolaps shënues.

Stërvitni vrimat duke përdorur metodën tuaj të preferuar, pastaj shtoni tela bakri në shinat e gjera. Nëse shikoni nga afër, mund të shihni që kam prishur pak shpimin tim (sepse kam përdorur një makinë eksperimentale shpimi që është disi e papërsosur. Kur të funksionojë siç duhet do të bëj një Udhëzues për të premtoj!)

Së pari montoni op-amp. Nëse nuk keni punuar më parë me smd, mos u frikësoni, është mjaft e lehtë. Fillimisht kallaji njërën prej jastëkëve në tabelë me një sasi vërtet të vogël saldimi. Vendoseni çipin me shumë kujdes dhe ngjiteni kunjin përkatës poshtë në bllokun që keni konservuar. Ok tani çipi nuk do të lëvizë, ju mund të lidhni të gjitha kunjat e tjerë. Nëse keni një fluks të lëngshëm, aplikimi i një njolle të tillë e bën procesin më të lehtë.

Përshtatni pjesën tjetër të përbërësve, më të parët më të vegjël, që ka shumë të ngjarë të jenë diodat. Sigurohuni që t’i merrni në mënyrën e duhur. Unë i bëra gjërat pak mbrapsht duke e montuar së pari transistorin në ngrohësin e nxehtësisë, sepse e kam përdorur në fillim duke eksperimentuar me të.

Për ca kohë bateria ishte montuar në tabelë duke përdorur jastëkë ngjitës, të cilët funksionuan jashtëzakonisht mirë! Ajo ishte e lidhur duke përdorur një lidhës standard pp3, megjithatë bordi është krijuar për të marrë një lloj mbajtës më thelbësor i cili kapet në të gjithë baterinë. Unë kisha disa probleme me rregullimin e mbajtësit të baterisë pasi duhen vida 2.5 mm, të cilat i kam në furnizim të shkurtër dhe pa arra për t'iu përshtatur. I shpova vrimat në kapësen në 3.2mm dhe i kundërprenë ato në 5.5mm (jo kundërvënie e vërtetë, unë thjesht përdor një stërvitje!), Megjithatë zbulova se stërvitja më e madhe kap plastikën shumë ashpër dhe kaloi menjëherë në njërën nga vrimat Me Sigurisht që mund të përdorni jastëkë ngjitës për ta rregulluar atë, gjë që në të kaluarën mund të jetë më mirë.

Pritini telat e kapëses së baterisë në mënyrë që të keni rreth një centimetër tela, kallajoni skajet, kalojini ato nëpër vrimat në tabelë dhe ngjitini skajet përsëri përmes tabelës.

Nëse jeni duke përdorur një rezistencë të mbështjellë me metal si ajo e treguar, përshtateni atë me priza të trasha. Duhet të ketë një lloj ndarës midis tij dhe bordit, në mënyrë që të mos nxehet op-amp. Kam përdorur arra, por mëngë metalike ose pirg rondele të ngjitura në dërrasë do të kishin qenë më mirë.

Një nga bulonat që rregullon kapësen e baterisë gjithashtu kalon nëpër njërën prej prizave të rezistencës. Kjo ka dalë të jetë një ide e keqe.

Hapi 4: Vënia në përdorim, shtesa, disa mendime

Përdorimi: Ngarkesa e Vogël është projektuar për të tërhequr një rrymë konstante nga një furnizim, pavarësisht se cili është tensioni, kështu që nuk keni nevojë të lidhni asgjë tjetër me të, përveç një ampermetri, të cilin duhet ta vendosni në seri me një nga hyrjet Me

Kthejeni çelësin në zero dhe ndizni Ngarkesën e Vogël. Ju duhet të shihni një sasi të vogël të rrjedhës aktuale, deri në rreth 50mA.

Ngadalë rregulloni çelësin derisa rryma në të cilën dëshironi të provoni të rrjedhë, bëni çfarëdo testi që duhet të bëni. Kontrolloni që ngrohësi i nxehtësisë të mos jetë shumë i nxehtë - rregulli i përgjithshëm këtu është që nëse ju djeg gishtat, është shumë nxehtë. Ju keni tre mundësi në këtë rast:

1. Ulni tensionin e furnizimit
2. Hidhni poshtë ngarkesën e vogël
3. Drejtojeni atë për intervale të shkurtra me shumë kohë për t'u ftohur në mes
4. Vendosni një tifoz në ngrohësin e nxehtësisë

Në rregull, kjo është katër opsione:)

Nuk ka asnjë mbrojtje hyrëse, prandaj kini shumë kujdes që hyrjet të lidhen në rrugën e duhur. Merrni gabim dhe dioda e brendshme e mosfetit do të kalojë të gjithë rrymën që është në dispozicion dhe ndoshta do të shkatërrojë mosfetin në proces.

Përmirësimet: Shumë shpejt u bë e qartë se ngarkesa e vogël duhet të ketë mjetet e veta për të matur rrymën që tërheq. Ka tre mënyra për këtë.

1. Mundësia më e thjeshtë është të vendosni një ammetër në seri me hyrje pozitive ose negative.
2. Opsioni më i saktë është të lidhni një voltmetër përgjatë rezistorit të sensit, të kalibruar në atë rezistencë në mënyrë që voltazhi i treguar të tregojë rrymën.
3. Opsioni më i lirë është të bëni një shkallë letre që përshtatet pas çelësit të kontrollit dhe të shënoni një shkallë të kalibruar mbi të.

Potencialisht mungesa e mbrojtjes së kundërt mund të jetë një problem i madh. Dioda e brendshme e mosfetit do të përcjellë nëse ngarkesa e vogël është e ndezur apo jo. Përsëri ka një numër opsionesh për ta zgjidhur këtë:

1. Metoda më e thjeshtë dhe më e lirë do të ishte lidhja e një diodë (ose disa diodave paralelisht) në seri me hyrjen.
2. Një opsion më i shtrenjtë është përdorimi i një mosfeti i cili ka ndërtuar mbrojtje të kundërt. OK kështu që kjo është edhe metoda më e thjeshtë.
3. Opsioni më kompleks është lidhja e një mosfeti të dytë në seri anti me të parën, e cila kryhet vetëm nëse polariteti është i saktë.

Kuptova se ndonjëherë ajo që nevojitet vërtet është një rezistencë e rregullueshme e cila mund të shpërndajë shumë fuqi. Possibleshtë e mundur të përdorni një modifikim të këtij qarku për ta bërë këtë, shumë më lirë sesa të blini një reostat të madh. Pra, shikoni për Tiny Load MK2 i cili do të jetë në gjendje të kalojë në modalitetin rezistues!

Mendimet përfundimtareNgarkesa e Vogël është vërtetuar se është e dobishme edhe para se të përfundonte, dhe funksionon shumë mirë. Sidoqoftë, kisha disa probleme në ndërtimin e tij, dhe kuptova më pas se një tregues i njehsorit dhe "ndezur" do të ishin përmirësime të vlefshme.