В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях.
Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.
Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения.
Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.
Регулятор напряжения и тока FNIRSI DC6006L ⚡ — Компактный регулируемый блок питания с АлиЭкспресс
Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов. Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток.
Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.
Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.
Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.
Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения.
Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне.
Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.
Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.
Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.
Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.
Источник: vip-cxema.org
Самодельная электронная нагрузка 200W на основе компонентов с Алиэкспресс
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… 
Добавить в избранное Понравилось +78 +111
- 15 мая 2020, 14:37
- автор: VAlm
- просмотры: 23934
Источник: mysku.me
Рейтинг лучших регуляторов мощности с Алиэкспресс: ТОП-17 популярных устройств
Регулятор мощности – это электроприбор, меняющий подводимую к нему мощность. Говоря простыми словами, в устройство входит один показатель, а выходит из него – другой. В быту такие устройства используются в основном для поддержания заданной температуры нагрева (например, у лампы паяльника). Также применение регулятора позволяет экономить электроэнергию.
Совсем не обязательно разбираться в том, как работает регулятор, чтобы использовать его по назначению. Ведь современные модели крайне просты в управлении – достаточно повернуть ручку или рычаг, чтобы установить необходимое напряжение. На «Алиэкспресс» продаются регуляторы для любых целей.
Рейтинг лучших регуляторов мощности с Алиэкспресс
А какой регулятор мощности бы вы выбрали или посоветовали?
Принять участие в опросе
Мощный ШИМ регулятор
Очередное электронное устройство широкого применения. Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А. Прислали в стандартном мягком конверте
Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.
Внутри плата и снятая ручка регулятора
Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.
Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.
В собранном виде выглядит примерно так
Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм Принципиальная электрическая схема устройства
Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности. При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери.
Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора.
С микросхемы ШИМ контроллера маркировка зачем-то старательно затёрта, хотя нетрудно догадаться, что стоит аналог NE555 
Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100% Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен… Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику. Защита от КЗ отсутствует.
На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой. Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции. Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А). Если снизить частоту ШИМ, вытянут все заявленные 40А. Жаль проверить не смогу…
Выводы можете сделать сами, мне устройство понравилось
Как выбрать регулятор мощности? Основные критерии
Чтобы подобрать подходящее устройство, стоит сопоставить его характеристики с целями и особенностями применения. Зачастую нет смысла покупать более дорогую модель, если часть ее функций попросту не нужна.
Аналоговый или цифровой?
Цифровые регуляторы мощности начали появляться на рынке относительно недавно. Поэтому аналоговые модели еще не успели устареть, хотя у них и есть существенные недостатки по сравнению с более современными, работающими на микропроцессорах.
Таблица. Отличия аналогового регулятора мощности от цифрового
| Характеристика | Аналоговый | Цифровой |
| Принцип работы | Релейный или сервоприводной | Симисторный или тиристорный |
| Производительность | Хуже | Лучше |
| Гибкость управления и настройки | Стандартная система – одна или несколько поворотных ручек, рычагов или кнопок | Есть ЖК-экран, больше кнопок |
| Контроль выходной мощности | Менее точный (к примеру, установка рычага напротив нужного показателя шкалы) | Более точный (можно ввести значение вручную или хотя бы контролировать его на ЖК-дисплее) |
| Система ограничения тока | Одноразовые предохранители (быстро срабатывают, но их нужно заменять) | Электронный ограничитель (иногда срабатывает медленнее предохранителей, особенно у бюджетных моделей, зато не нуждается в замене) |
| Автоматизация управления | Нет | Есть (можно настроить по своему усмотрению под конкретную задачу и не «крутить ручки» каждый раз) |
| Система аварийного оповещения | Есть, но нечасто | Есть, но не всегда |
| Цена | Ниже | Выше |
Важно! Встречаются цифровые регуляторы, сочетающие электронный ограничитель тока с предохранителями. Такие устройства считаются самыми безопасными и надежными, но их эксплуатация связана с дополнительными расходами – нужно покупать новые предохранители после срабатывания старых.
Домашний или профессиональный?
Все регуляторы мощности можно разделить на 2 условные группы – для бытового и для профессионального использования. Устройство надо выбирать в зависимости от целей. Радиолюбителю, который на досуге включает паяльник, профессиональный прибор не нужен – это просто лишние расходы.
Встраиваемый или комплектный?
Чтобы пользоваться встраиваемым регулятором, необходим электромонтажный шкаф (или просто металлическая коробка подходящих размеров). Без этой «обвязки» с устройством неудобно работать. Если такого шкафа дома нет, то лучше покупать комплектную модель – она ставится на пол или вешается на стену, после чего можно пользоваться прибором без долгой настройки.
Встраиваемый регулятор мощности
Мощность
Мощность устройства надо подбирать в соответствии с задачами:
- максимальной мощности в 10 000 W будет достаточно не только для бытовых целей, но и для использования на производстве;
- 4 000 W хватает практически всем бытовым приборам;
- менее 2 000 W – такие устройства подходят только для управления освещением (лампы, светильники, приборная панель авто и т.д.) и для маломощных электроприборов.
Система защиты
У хорошего регулятора мощности есть защита от:
- коротких замыканий;
- «слипания» и «потери» фаз;
- перегрузки и перегрева.
Защита от короткого замыкания – это слабость большинства дешевых устройств. Формально она есть, но срабатывает не очень быстро. Иногда прибор успевает выйти из строя прежде, чем сработает защита. Поэтому при нестабильном напряжении (когда риск короткого замыкания реален) стоит переплатить и выбрать регулятор мощности с хорошей защитой, основанной на электронном ограничителе.
Важно! Многие модели европейского производства работают на усовершенствованных предохранителях. Они быстро срабатывают и очень надежны. Проблема в том, что новый предохранитель стоит несколько десятков долларов.
СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
Схема ШИМ регулятора
Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.
Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.
Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:
А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 — 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.
Работа ШИМ регулятора
Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума — открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль.
Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю — система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.
Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1.
Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда — меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.
Рекомендации по сборке и настройке
Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно. Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается.
То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел — подбирайте С1, свист часто идет от него.
В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68. Форум по широтно-импульсным регуляторам
Форум по обсуждению материала СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
SMD ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Пользовательское голосование
А какой регулятор мощности бы вы выбрали или посоветовали?
Wenfu GT10000W-SL
Источник: ekenstore.ru