Elektronická záťaž je obvod, ktorú slúži hlavne na záťažové testy rôznych zdrojov a meničov. Zdroje a meniče sa dajú zaťažovať aj pomocou rezistorov, ale pre každé napätie a prúd musíte rezistory vypočítať, určiť ich wattáž a správne zapojiť. Naproti tomu, elektronickú záťaž pripojíte, nastavíte prúd a hotovo.
V tomto článku popíšem jedno z najjednoduchších zapojení. Jeden trimer, jeden rezistor a jeden tranzistor. Tranzistor môžete použiť ľubovoľný, stačí aby bol pre určený pre zosilňovacie účely (KD605, BD711, …) a zniesol to, čo chcete do neho pustiť. Nezabudnite na kolektorovú stratu.
Funguje to jednoducho. VCC je svorka, ktorá sa pripojí na (+) pól testovaného zariadenia a (-) pól sa pripojí na 0V. Potenciometrom R2 nastavím prúd tečúci do bázy tranzistora T1, čím mením prúd tečúci cez kolektor tranzistora. Kolektorový prúd zaťažuje testované zariadenie. Prúd tečúci cez tranzistor T1 sa mení na teplo, preto musí byť umiestnený na dostatočnom chladiči.
Jediný problém
Ak toto zapojenie vyskúšate, všimnete si dve veci:
- Tranzistor spolu s chladičom sa zohrievajú
- Prúd tečúci tranzistorom T1 začne samovoľne stúpať
Prvý bod nevadí, druhý je závažnejší. Pretože si nastavíte nejaký prúd a ten sa samovoľne zväčší. Je to spôsobené tým, že vlastnosti polovodičov sú závislé od teploty. Vzniká tak začarovaný kruh ohrievania tranzistora, zvyšovania prúdu, až pokiaľ nenastane rovnováha.
Teória a prax
Tvrdenia popísané v predchádzajúcom odseku teraz dokážem aj prakticky. Na tranzistor som pripevnil hliníkový chladič o ploche asi 80 cm2. Obvod som pripojil na 12V, nastavil prúd 348mA a čakal čo sa bude diať (12V pri prúde 348mA znamená tepelnú stratu 12 * 0.348 = 4.176W) . Výsledok si pozrite v tabuľke (kliknite na obrázok, zobrazí sa vo väčšom rozlíšení) :
Cez tranzistor tiekol prúd 348mA, ktorý sa začal postupne zvyšovať a po 6 minútach to už bolo 474mA. To znamená nárast o 36%. Potom som spravil druhý pokus, pridal som ventilátor, ktorý fúkal na chladič tranzistora. Pozrite si tabuľku, ako to dopadlo (kliknite na obrázok, aby sa zobrazil vo väčšom rozlíšení) :
Keď bol tranzistor bez ventilátora (modrá čiara) prúd stúpol za 6 minút až na 474mA. Potom sa zväčšovanie prúdu veľmi spomalilo. Keď som pridal ventilátor, prúd stúpol len na 408mA a už sa nezvyšoval. Zmena prúdu bola tentoraz len 11%.
11% a 36%, drevorubačské riešenie problému
V prvom prípade sa tranzistor dokázal zohriať tak, že prúd stúpol o 36%. Potom som pridal ventilátor, takže už tak nedokázal zvýšiť svoju teplotu, preto sa prúd zvýšil len o 11%. Preto je tu možné jednoduché riešenie:
Ak budem tranzistor dostatočne chladiť a nedovolím mu veľkú zmenu teploty, nebude ani zmena prúdu veľká. To znamená zväčšiť chladič, alebo pridať ventilátor.
Ono to je dobré aj zlé riešenie. Dobré, ak budete záťaž používať len do nejakej rozumnej hodnoty. Napríklad do 10W. Ale ak budete mať rozsah do 50W, budete tam mať obrovský kus hliníka, ktorý bude pri 5W studený a pri 50W ako radiátor.
Na záver článku…
Zapojenie je veľmi jednoduché a slúžilo hlavne na pokusy s elektronickou záťažou. Nabudúce ukážem, ako toto zapojenie zdokonaliť, aby sa zvýšila presnosť nastaveného prúdu. Ja som toto zapojenie využil kvôli ďalšiemu článku. O termostatoch a chladení. Potreboval som zdroj tepla, na ktorom by som si svoje tvrdenia otestoval.
