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[工仪] 跟论坛前辈学习,自制LM324 150W电子负载!

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发表于 2019-1-29 16:54:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 xiaoxuanfeng 于 2019-1-29 16:54 编辑

ATX电源改造可调电源的时候,苦于没有电子负载做测试,一直都是用小灯泡跟电热丝当负载。当时就萌生了要弄一台电子负载的想法,淘宝上大概的了解了一下,专业的要上千多块,普通的也要八九十。对于像我这种还要养家糊口的人来说,成本还是有点高。于是就想到了自制,百度上看了一下,普遍都是用经典的LM324制作方案,看了几篇教程,感觉也不是很难,所需要的东西也容易弄到,然后就决定用这个LM324方案自制一台150W的电子负载了。

在改造可调电源进入尾声的时候,就已经着手准备电子负载所需要的东西了。像双显电压电流表、4.7K的精密可调电位器、0.225W陶瓷电阻、75N75 MOS管、102电容等都是从网上购买,为了保证制作的成功率,所需要的元件参数我都是按照电路图里的来买,好在所买的这些东西都包邮,用掉红包后也就付了几毛几分钱而以。

本次自制主要是参考zhkrid大大的《DIY要功能也要有颜值,学前辈DIY 150W电子负载》,帖子连接:http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2333362,在此表示对zhkrid前辈的感谢。
图1.jpg
此电路图中的R22电阻我改成了100K的多圈可调电阻,用来设置调流电位器的最大电流。而R21 原图是1K的,我看其它三路都是用220K的,我觉得LM324运放的四路应该都一致的,所以我就改成了220K

图2.jpg
所需要的元件收集完成后,就可以准备开始制作了(上图只是一部分元件)。说实话,我还是第二次玩洞洞板,在板上比画了很久元件的摆放位置,用小尺寸的板又怕位置不够,用大的又怕浪费。最后还是决定先用7cm X 9cm的板试一下,先把所有元件都插上去,够位置后再进行上锡。

图3.jpg
洞洞板的四个角先装上铜柱,方便插元件。考虑到板子的尺寸,把电阻都尽量立着放,放完元件之后感觉板子刚刚好,既不太大,也不是很小。

图4.jpg
焊接之前先在电脑上用PS大概的画一下走线连接,免得焊的时候临时乱走线,搞得不整洁清晰。

图5.jpg
开始焊接,把铜柱反过来安装,方便焊接。走线加了铜线,不用浪费那么多锡。

图6.jpg
焊接好的样子,红电线是连接0.22欧陶瓷电阻的接浮地脚,从上面走线不影响背面的走路。供电由12V直接提供。

图7.jpg
背面的样子,虽然是第二次用洞洞板,但是自我感觉反面走线还是挺工整好看的。

图8.jpg
▲电子负载最主要的就是要做好散热,从公司跟家里找了好久才找到这两个尺寸一样的CPU风扇。
图9.jpg

图10.jpg
比画了很久两个风扇的摆放位置,最终像上图一样的安装。本来想把ATX电源外壳的风扇保留下来的,像zhkrid前辈那样安装风扇,但是主板又不够位置安装了。风扇的高度也差不多到顶了,在风扇上面装主板也不现实。所以只能把自带的风扇去掉了。其实最开始设想是想把风扇外置的,后来看到主板才7cm X 9cm大小,所以就改变想法,把风扇,主板等全装在里面。

图11.jpg
▲ATX电源的交流输入面用来当电子负载的正面,自带的风扇拆掉,到时候用角磨机切掉,再另外找块钢板来当正面。

图12.jpg
两个风扇是贴着蜂窝状网安装的,原电源板螺丝安装位置有点挡位置,用铁锤砸平一点就能安装风扇了。

图13.jpg
摆放好MOS管的安装位置,做好标记准备钻孔攻丝。

图14.jpg
手电钻用2.5的钻头开孔,攻丝用M3的丝锥。

图15.jpg
特意买了一套攻丝套件,攻丝的时候丝锥跟风扇垂直慢慢的顺时针扭进去,攻完之后再用M3的螺丝扭一遍,但是千万记得要用质量好的螺丝哦,要不然就会像我这样把螺丝扭断在里面。如果真的断在里面了,也不用着急,再用2.5的钻头把断的螺丝钻一遍,再攻一次丝就可以了。

图16.jpg
风扇的固定在底下开孔,再在风扇开孔攻丝,最后再用螺丝固定。

图17.jpg
晚上把电源外壳拿回家,向邻居借了把角磨机来切割正面,面板还是用改ATX可调电源用剩的不绣钢板。

图18.jpg
焊了4个铜柱用来安装LM324主板,再把背面多出来的用角磨机切割掉。

图19.jpg

图20.jpg
主板跟MOSGS脚用的是ATX电源的输出线来连接,后来发现这线太硬了,后面又重新换了其它比较软的线了。D极是用了一段2平方的铜线来接在一起(MOS管是跟风扇绝缘的),然后再用多股的粗电线来接到测试端子的正极。

图21.jpg
电源供电刚开始设想是用个路由器之类的开关电源的,后来发现家里有个12V的变压器在吃灰中,而机箱右边的位置又刚好能放得下变压器,最后就采用了这个变压器。因为原来没设有整流滤波电路,然后就用了块洞洞板做整流滤波,再用个L7812CV转成直流12V给主板、2个风扇,双显表供电。

图22.jpg
到此就可以进行第一次试机了,当然那是不可能一次成功的。上图是找到原因后试成功拍的(后来才知道真正的原因并没有找到)。测试用的电源是华硕笔记本的19V 3.42A的电源,当电流调超过2A的时候就没有输出了,电源上的指示灯一闪一闪的,感觉制作的电子负载还是有问题(后来才知道是华硕的电源垃圾,最大才输出2A,再大电源就保护了)。

图23.jpg
第一次试机没成功的时候就百度找了很多前辈们制作LM324电子负载的帖子,看到其中有一篇是0.22欧取样电阻的浮地跟系统的地是连在一起的,虽然zhkrid前辈的电路图中已经标明了浮地,但是自己对浮地这个概念不是很理解,然后我也跟着把取样电阻的浮地跟系统的地接在一起了。

图24.jpg
接好之后测试居然能成功了,当时用的是华硕的电源,标的是3.42A,最大只能调到2A。第二天来上班把家里的DELL 12V 18A电源拿来当测试,这次能调超2A以上了,以为电子负载没有问题了。结果调到5A之后,准备往6A调就听到DELL的电源一声闷响,照明用的灯也黑了,空开直接跳闸。恢复电力后,检查了一下情况,DELL电源烧了,电子负载没事。

图25.jpg
面板的开孔遇到了点苦难,5.5DC输入插座没有合适的开孔工具,钻头最大的只是6.5mm的,用来开接线柱,电位器还偏小,还得用把剪刀插进去扩大了才合适用。但是5.5DC座大概是12mm,如果只用剪刀从6.5mm来扩大12mm,想想肯定把我的手扭废了,最后只能网购了一把13mm的开孔器(当时以为5.5插座是14mm的)。

图26.jpg
等待开孔器回来期间,继续在网上找原因,研究了两三天才发现原来是TL431KR脚没有连接在一起,导致没有2.5V基准电压。其实第一次测试没成功的时候就已经测量了TL431KR脚了,当时测的时候电压是11V多,就感觉不太正常了,反来因为把取样电阻的浮地跟系统的地接在一样,能调流就以为成功了,就把这个给忽略了。
总结一下失败的原因:
1.      TL431的K跟R脚没有连接在一起,导致没有2.5V基准电压。
2.      取样电阻的浮地不能跟系统的地接在一起。
3.      双显电压电流表的细红黑供电线,其中的黑线要跟系统的地接在一起(我就是双显表跟系统分别用了独立的供电,1、2点原因排除后还是不能调流,后来接在一起就正常了)。

图27.jpg
两个风扇的供电并联在一起,然后串了一只40度的温控开关,当散热器达到40度的时候,风扇才开始启动。整流滤波小板跟叠加在LM324主板上面。

图28.jpg
▲虽然电子负载的问题已经解决,但是还是不敢轻易的用可调电源来做测试,怕又烧了。找了一个垃圾的山寨12V电源来做测试,标称12V 3A,最大输出了4A电压还只是低了一点点,看来这是一个合格的山寨电源。

图29.jpg
还是再谨慎一点好,再拿个山寨的ATX电源来测试一下,标称5V 16A,当电流到了10A的时候,电压已经降到了3.2V了。这时顺便把调流电位器的最大量程设置为10A(因为我这个双显表电流最大才10A)。也就是调节电路图中的R22电阻。因为我用100K可调电阻代替之前没有测量默认的阻值是多少,像这种可调电阻即使扭到头了还是能继续扭的,所以就造成了一定的困扰。建议有像我这样的朋友,先把可调电阻调节到20欧左右再进行安装。

图30.jpg
测试期间还发生了一点小曲折。记得有一次测试,30V 4A电流后,再继续想调到5A,结果电压就直线下降了,当时以为是电源输出保护了。后来的几次测试中,发现一接上电源,电流到达到了7A多,电压3V多,电子负载的调流电位器都还没扭就达到了7A多。后来才意识到可能电子负载出问题了,一测量MOS管,发现第一个MOS管已经击穿了。本来想继续买575N75来替换,但是考虑到这个管的质量可能不太好,刚好之前也捡到一个电车的控制器,就把电车控制器上的MOS管拆下来用。电车控制器上用的是S80N10R,这个管的资料网上并不多,只知道是NPN型,100V 80A。参数比75N75大,又同是NPN型,就决定用S80N10R来代替75N75。换好后故障依旧,刚开始怀疑是LM324芯片的问题,换了后还不行,最后才发现是0.22欧的取样电阻断路了。

图31.jpg
电子负载没有问题后,就可以进行了最后的组装,图中的电位器旋钮因为卖家发错货无法使用,只有先这样用着。后来有了天猫红包后,只花了2分钱包邮买了一个旋钮回来。

图32.jpg
装盖子之前再进行一翻老化测试,30V电压 5A电流测试,温度达到40度后风扇开启,大概吹个2分多钟后停止转动,然后间隔1分多钟后风扇又开启,如此循环。


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tigger09 + 40 原創內容
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 楼主| 发表于 2019-1-29 16:55:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 xiaoxuanfeng 于 2019-1-29 17:22 编辑

这一楼主要也就是电子负载的外观的图片。
图33.jpg
正面

图34.jpg

图35.jpg

图36.jpg

图37.jpg

图38.jpg
左右两边开了一排散热孔,给从背面吹进来的风从左右两边排出。

图39.jpg
电子负载的背面。

图40.jpg
帖上4颗交换机的胶垫,完美!!!

全文完,感谢大家观看!!!

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10655188 + 16 謝謝分享
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温力口 + 1 折腾万岁。。。。
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qrut + 14 優秀文章
ljlun + 10 做得挺好的,提醒一下,NPN是三极管,这个.
花生仔 + 1 + 20 謝謝分享
lrm888 + 1 + 20 優秀文章

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发表于 2019-1-29 17:08:58 | 显示全部楼层
什么浮地啊,画个图看看,不搞这个,损失太大了

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哈哈,看帖不认真,没注意啊  详情 回复 发表于 2019-1-30 08:28

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参与人数 1M币 +2 收起 理由
xiaoxuanfeng + 2 第一张电路图就已经画得很明白了,我的帖子.

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发表于 2019-1-29 17:17:12 | 显示全部楼层
这东东我也做了一个,挺好用的。

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发表于 2019-1-29 18:34:55 | 显示全部楼层
洞洞板的元件排列很漂亮啊

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发表于 2019-1-29 18:44:57 | 显示全部楼层
这外壳和电线毁了你的作品!

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411183343 + 8
maskzippy + 5 我很贊同
xiaoxuanfeng + 2 我觉得挺完美的,外壳没有找到比ATX电源外.

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发表于 2019-1-29 18:45:42 | 显示全部楼层
我也想做一个电子负载,但一直未动手。

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发表于 2019-1-29 19:25:52 | 显示全部楼层
做得挺好的,提醒一下,NPN是三极管,这个是NMOS

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maskzippy + 5 熱心會員
xiaoxuanfeng + 2 感谢元首指正,我以为NMOS就是叫NPN型。从.

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发表于 2019-1-29 19:34:34 | 显示全部楼层
谢谢分享,折腾的很不错,等晚些再砸块砖头鼓励下。。。。

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xiaoxuanfeng + 2 感谢温总的鼓励。

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发表于 2019-1-29 20:58:36 | 显示全部楼层
再贴上标识就更方便了

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xiaoxuanfeng + 2 自己用的,标不标都得。

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发表于 2019-1-29 22:06:52 | 显示全部楼层
也想去弄一个,材料还没凑齐。

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发表于 2019-1-30 01:25:37 | 显示全部楼层
个人建议买成品的板子。用洞洞板做太折腾人了。我也做了一个,跑了无数次电路,先是tl431基准电压忘记接,后发现324供电虚焊。还烧了一个12伏5安的电源。修好后因没有好的散热器放那里吃灰。

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用洞洞板搭配贴片电阻电容是绝配,特别是用在运放周边  详情 回复 发表于 2019-2-1 00:36

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xiaoxuanfeng + 2 没必要买成品,其实我就是TL431 K跟R脚忘记.

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发表于 2019-1-30 08:28:55 | 显示全部楼层
人艰不拆了 发表于 2019-1-29 17:08
什么浮地啊,画个图看看,不搞这个,损失太大了

哈哈,看帖不认真,没注意啊
发表于 2019-1-30 12:00:33 | 显示全部楼层
優秀文章,辛苦啦,做得挺好的.

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发表于 2019-1-30 12:27:10 | 显示全部楼层
生命不止 折腾不惜

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发表于 2019-1-30 14:39:05 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
洞洞板用软件布的吗,真漂亮。

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xiaoxuanfeng + 2 没有用软件,自己在板上比画着元件的排列做.

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发表于 2019-2-1 00:36:54 | 显示全部楼层
yumingg 发表于 2019-1-30 01:25
个人建议买成品的板子。用洞洞板做太折腾人了。我也做了一个,跑了无数次电路,先是tl431基准电压忘记接, ...

用洞洞板搭配贴片电阻电容是绝配,特别是用在运放周边
发表于 2019-2-1 00:40:03 | 显示全部楼层
我用防水盒加XBOX散热器做的,稳定跑250W,比你这个漂亮一点点

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xiaoxuanfeng + 2 歡迎探討

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发表于 2019-2-2 18:08:03 | 显示全部楼层
这个工程对我来说,有点大呀,搞不定。

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xiaoxuanfeng + 2 歡迎探討

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发表于 2019-2-5 19:08:52 | 显示全部楼层
面板是白钢板做的?

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xiaoxuanfeng + 2 应该是不锈钢板

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