УПРАВЛЕНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ НАГРУЗКИ НА ОСНОВЕ FET-ТРАНЗИСТОРА

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency; No. 1 (4) (2022); 28-34
Вестник Национального технического университета «ХПИ». Серия: Энергетика: надежность и энергоэффективность; № 1 (4) (2022); 28-34
Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність; № 1 (4) (2022); 28-34
ISSN: 2224-0349
Popis: The introduction of electronic load for testing high-precision low-voltage sources (solar panels) requires careful review not only of the circuit design, but also thermal and mechanical design. Modern advances in the development of solar cells and other low-voltage energy sources have led to the need to create compact and express systems for testing them, which cannot be implemented on existing solutions. The article considers the principle of creating and calculating the optimal solution for the implementation of electronic load. To achieve this goal, methods of analysis of modern electronic database, calculations of basic physical and electrical parameters and their modeling are used. Based on the considered physical and circuit solutions for the implementation of the electronic load unit, a corresponding electrical circuit was developed. The transistors are controlled by four unipolar operational amplifiers integrated into the LM324 chip. Control of the electronic load unit is implemented by controlling the voltage at the positive feedback terminals, which is further stabilized by the TL431 chip. The device is powered by a source of DC stabilized current of 12 V (provides additional filtering from voltage fluctuations). On the basis of the previously considered physical and circuit solutions for the implementation of the electronic load unit, its cooling and control system was developed. The calculation of the heat balance allows you to choose the right cooling system for stable operation of the system. The control of the electronic load unit is implemented using INA219 and Xicor X9C microcircuits, and a method for their calibration is proposed. These solutions will make it possible to create a universal electronic load solution for researching semiconductor devices and solar cells. Adherence to the indications and principles set out in this article will provide the load with the ability to work at high power, while maintaining good performance and reliability.
Внедрение электронной нагрузки для испытания высокоточных низковольтных источников (солнечных батарей) требует тщательного просмотра не только схемотехнической конструкции, но и теплотехнической и механической конструкции такого прибора. Современные достижения в разработке солнечных элементов и других низковольтных источников энергии привели к необходимости создания компактных и экспрессных систем их тестирования, которые нельзя реализовать на существующих решениях. В статье рассматривается принцип создания и расчета оптимального решения для реализации электронной нагрузки. Для достижения цели используются методы анализа современной электронной базы, расчет основных физических и электрических параметров и их моделирование. На основе рассмотренных физико-схемных решений для реализации электронного блока нагрузки была разработана соответствующая электрическая схема. Транзисторы управляются четырьмя униполярными операционными усилителями, интегрированными в микросхему LM324. Управление электронным блоком нагрузки реализуется путем управления напряжением на клеммах положительной обратной связи, дополнительно стабилизируемой микросхемой TL431. Устройство питается от источника постоянного стабилизированного тока напряжением 12 В (обеспечивает дополнительную фильтрацию от колебаний напряжения). Расчёт теплового баланса позволяет правильно подобрать систему охлаждения для стабильной работы системы. Управление электронным блоком нагрузки реализовано с помощью микросхем INA219 и Xicor X9C, предложен способ их калибровки. Эти решения позволят создать универсальное решение электронной нагрузки для исследования полупроводниковых устройств и солнечных элементов. Соблюдение рекомендаций и принципов, изложенных в этой статье, обеспечит нагрузке возможность работать на большой мощности, и при этом сохранить хорошие характеристики и надежность.
Впровадження електронного навантаження для випробування високоточних низьковольтних джерел (сонячних батарей) вимагає ретельного перегляду не тільки схемотехнічної конструкції, а й теплотехнічної та механічної конструкції такого приладу. Сучасні досягнення у розробці сонячних елементів та інших низьковольтних джерел енергії призвели до необхідності створення компактних та експресних систем їх тестування, котрі не можна реалізувати на існуючих рішеннях. У статті розглядається принцип створення та розрахунку оптимального рішення для реалізації електронного навантаження. Для досягнення мети використовуються методи аналіза сучасної електронної бази, розрахунки основних фізичних та електричних параметрів та їх моделювання. На основі розглянутих фізико-схемних рішень для реалізації електронного блоку навантаження була розроблена відповідна електрична схема. Транзистори керуються чотирма уніполярними операційними підсилювачами, інтегрованими в мікросхему LM324. Управління електронним блоком навантаження реалізується шляхом управління напругою на клемах позитивного зворотного зв'язку, яка додатково стабілізується мікросхемою TL431. Пристрій живиться від джерела постійного стабілізованого струму напругою 12 В (забезпечує додаткову фільтрацію від коливань напруги). Розрахунок теплового балансу дозволяє правильно підібрати систему охолодження для стабільної роботи системи. Управління електронним блоком навантаження реалізовано за допомогою мікросхем INA219 і Xicor X9C, запропоновано спосіб їх калібрування. Ці рішення дозволять створити універсальне рішення електронного навантаження для дослідження напівпровідникових приладів і сонячних елементів. Дотримання рекомендацій і принципів, які викладені в цій статті, забезпечить навантаженню можливість працювати на великій потужності, і при цьому зберегти хороші характеристики і надійність.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: