Устройство для проверки источников питания постоянного тока

Основные характеристики:

• Максимальное входное напряжение: 110 В

• Максимальный ток: 30 А

• Мощность: 500 Вт (350 Вт долговременная)

• Минимальное внутреннее сопротивление: 60 мОм

Режимы работы электронной нагрузки:

• Стабилизация тока (СС): 1 мА – 30 А, шаг установки 1 мA

• Стабилизация напряжения (CV): 1 – 99.9 В, шаг установки 0.1 В

• Стабилизация напряжения + ограничение тока (CV + CC)

• Эквивалентное сопротивление (CR): 0.1 – 500 Ом

• Постоянная мощность (CP): 1 – 500 Вт, шаг установки 1 Вт

• Динамический режим: 100 мА – 30 А, 1 Гц – 30 Гц

• Отключение нагрузки по достижению порогового напряжения

• Измерение внутреннего сопротивления источника (батареи)

Четырехпроводная схема подключения (дистанционное измерение напряжения)

Выносной датчик температуры (DS18B20)

Устройство защищено:

• от подключения с неправильной полярностью

• от перегрузки по току

• от превышения мощности

• от перегрева

• входные измерительные цепи от перенапряжения

Назначение

Устройство применяется в качестве альтернативы мощным реостатам, наборам резисторов, нагревательным элементам и т.п., для разряда аккумуляторных батарей, определения их емкости с функцией сигнализации и отключения нагрузки при достижении порогового напряжения.

Помимо аккумуляторов, электронная нагрузка позволяет испытывать импульсные и линейные блоки питания постоянного тока, преобразователи, светодиодные драйверы, зарядные устройства, имитируя различные режимы работы потребителя.

Конструкция

Устройство состоит из алюминиевого шасси, на котором крепятся шесть радиаторов с площадью поверхности около 520 см2 каждый, достаточной для рассеивания 50Вт от одного тепловыделяющего элемента при длительной работе с активным охлаждением. С задней стороны установлен вентилятор на 230В переменного тока, работающий на выдув. Поток воздуха забирается через перфорированную фронтальную решетку и вдоль ребер радиаторов выходит наружу.

На лицевой панели расположены основные элементы управления, модуль отображения информации, измерительные и силовые терминалы. С обратной стороны расположен сетевой вход 230В для питания внутренней схемы устройства.

В качестве элементов, преобразующих электрическую энергию в тепло, используются MOSFET транзисторы FDA59N30, способные работать в линейном режиме и одновременно обладающие достаточно низким сопротивлением открытого канала, что позволяет существенно уменьшить входное сопротивление электронной нагрузки.

Для коммутации и защиты проверяемого источника от подключения с обратной полярностью, а также для реализации настраиваемой максимальной токовой защиты, применены MOSFET ключи IRFP4668 повышенной мощности и обладающие низким сопротивлением открытого канала.

Силовые транзисторы установлены на радиаторах через керамические изоляционные подложки из нитрида алюминия, что обеспечивает наилучшую теплопроводность и одновременно гальваническую развязку корпуса устройства от потенциала проверяемого источника.

Для равномерного распределения мощности на транзисторах, применена схема активного выравнивания токов. Дополнительно, для защиты от теплового пробоя, на корпус каждого MOSFET, работающего в линейном режиме, установлен цифровой датчик температуры.

В устройстве так же предусмотрена возможность подключения внешнего цифрового датчика температуры для контроля и защиты исследуемого оборудования от перегрева.

Для компенсации влияния коммутационных проводов, может быть использована четырехпроводная схема подключения с измерением напряжения непосредственно на проверяемом источнике.

Исследуемый источник может быть подключен как через силовые клеммы, так и через разъем USB, с ограничением по мощности, например для тестирования мобильных зарядных устройств.

Основные режимы работы электронной нагрузки реализованы с применением прецизионных операционных усилителей LTC1051 и аналогового умножителя RC4200. В измерительной части используется 24-битный аналого-цифровой преобразователь AD7799.

Управление устройством, настройка и сохранение параметров, отображение данных на дисплее, запись трендов, связь с ПК и другие вспомогательные функции возложены на микроконтроллер ATMEGA328P.

В архиве проекта содержится:

• руководство пользователя

• схема принципиальная

• перечень элементов

• печатные платы выполненные в Sprint-Layout 6

• исходный код прошивки для МК (AtmelStudio 6.2 — СИ)

• исходный код программы для ПК (C++ Builder 11.3)

  https://youtu.be/iUGD0Rgsas4?si=xBUcJcxfT2h2Zzza