Эквивалент нагрузки стоимостью 72 рубля

Рис.1. Типичный способ построения эквивалента нагрузки

Где напряжению +Vstab соответствует стабилизированное напряжение от +7В до +10В, а проводники +V и –V подключаются, соблюдая полярность, непосредственно к клеммам источника питания, нуждающегося в нагрузке.

Конструируем

1) Рисуем структурную схему.

Так как мы предполагаем управлять сопротивлением канала полевого транзистора, которое зависит, в основном*, от величины потенциала на затворе относительно истока, то в структурную схему вводим регулируемый джамперами делитель опорного напряжения, которое получим на обыкновенном стабилитроне

Рис.2. Структурная схема эквивалента нагрузки.

*сопротивление канала MOSFET транзистора зависит также от напряжения сток-исток и от температуры кристалла.

2)      Выбор компонентов

·        Сначала выбираем полевой транзистор. Это удобно сделать по сводной таблице печатного издания платановского каталога (электронной копии на их сайте я что-то не обнаружил :-( ). Критерии поиска - помощнее, совместимый с логическими сигналами (есть буква L в обозначении) – для того, чтобы можно было проверять низковольтные БП (от 5 В), и, чтобы был дешевый. Выбора особого нет, из корпусов с отверстием под винт (ТО-220 или ТО-247) есть только IRLZ44(60В, 150Вт, 24 руб). Другие корпуса не рассматриваем, поскольку крепить их к теплоотводу заведомо труднее.

·       Для моделирования заодно скачиваем с платановского сайта Spice -модели транзисторов, нужный нам интегрируем в MicroCAP (предварительно переименовав расширение из spi в ckt)

·        Диодный мост – из мощных есть только MB501 (50А, 100 В, есть отверстие для крепления, корпус от теплоотвода изолирован)

·        Так как выбранный полевой транзистор полностью открывается при 4,75 В, то стабилитрон выбираем на  напряжение 5,1 В, ток стабилизации выбранного стабилитрона BZX55C5V1 от 0,5 мА до 80 мА.

3)      Расчеты.

Все расчеты сводятся к просчитыванию в программе MicroCAP тока канала транзистора VT1 при различных номиналах сопротивления R3. Пример такого расчета на ток 6 А (сопротивление канала ~ 8 Ом) приведен в скриншоте на рис.3: Модель лежит здесь.

Рис.3. Пример расчета тока транзистора VT1 при R3=1,2 кОм.

4)      Реализация.

Итоговый вариант схемы приведен на рис.4.

плюсы:

-         возможность монтировать все тепловыделяющие элементы на одном теплоотводе, без изолирующих прокладок;

-         наглядность задания номинала нагрузки;

-         нет регулирующего резистора, а, значит, и нет проблемы, как его расположить;

-         не требуется дополнительный источник питания;

-         работоспособность схемы на низких (до 5В) напряжениях.

-         низкая стоимость (стоимость радиоэлементов без теплоотвода - 72,5 руб по ценам Платана  2006 г)

минусы:

-         мощность не более 150 Вт;

-         неработоспособность схемы на напряжениях менее 2,5 В (без моста VD2) и более 55 В;

-         установленный номинал сопротивления  на эквиваленте при разогреве транзистора выше 100°С будет меньше действительного примерно  в два раза;

Рис.4.  Принципиальная схема.

Примечания:  джампер с названием «0,5 Ом» введен  для наглядности.

Наборное поле для джамперов – на основе штыревого разъема PLS-40, от которого откусывается нужное количество контактов

Расчет стоимости

позиц.обозн.	Тип	Кол-во	Цена
VT1	IRLZ44	1	24.00
VD1	BZX55C5V1	1	3.20
VD2	MB501	1	38.00
R1-R9	C1-4 0.25Вт	9	0.30
C1	К10-17Б	1	1.50
J1-J8	PLS-40	1	3.10
	Итого		72.50

Резюме

Этот эквивалент функциональнее и дешевле стандартных балластов на основе резисторов ПЭВ.

(с) SM,  2007 г.