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Carico fittizio a corrente costante: progettazione

Carico fittizio a corrente costante

Per operazioni tipo scaricare una batteria può essere utile un carico fittizio, tuttavia tenendo conto della enorme varietà di batterie e delle rispettive capacità è opportuno disporre di un carico fittizio che possa variare la propria resistenza in modo dinamico mantenendo inalterata la corrente di scarica della batteria. In altre parole di un carico fittizio che scarichi le batterie con una corrente costante che sia possibile impostare di volta in volta in un certo range di valori.

Primo prototipo del Carico fittizio a corrente costante

Questo è il primo prototipo realizzato e funzionante. I due transistor darlington di potenza sono fissati (collegati come emitter-follower o inseguitore di emettitore in parallelo) su una robusta aletta di raffreddamento. Il diodo led blu funge da riferimento di tensione (tipo zener) sfruttando la caratteristica diretta del diodo. Tipicamente i led blu hanno una tensione di accensione di circa 3V. Decurtando a questa la tensione di polarizzazione diretta della giunzione base-emettitore di Tr1 e Tr2 otteniamo la tensione che cadrà su R2-R3. In questo caso 3-1,2=1,8Volt La corrente che passerà su R2 sarà 1,8/0,68=2,64A che moltiplicata per due da la corrente totale che passa su R2-R3 e la corrente Collettore-Emettitore di Tr1 e Tr2. Quindi dovrebbe passare 5,29A, in realtà ad una verifica strumentale ne passano 4,4A circa. Questo è dovuto probabilmente alla caduta di tensione ai capi del led che è più bassa di quanto supposto (per via della corrente che lo attraversa ben più bassa di quella nominale). Questo carico fittizio dissipa circa 12x4,4=52,8Watt. Quindi per aiutare lo smaltimento del calore abbiamo aggiunto una piccola ventola. La massima potenza continua dissipabile da questo carico fittizio (reale) si aggira sui 200 Watt.

Caratteristiche Mj2501 PNP Darlington in contenitore TO3

Guadagno in corrente (hfe)= 1000
Massima tensione Vce= 80 V
Tipologia= Transistor darlington PNP
Massima potenza dissipabile= 150W (con temperatura della giunzione di 25°C)

Carico a corrente costante: Possibile evoluzione del precedente schema.

Possibile evoluzione del precedente schema in versione regolabile (seppur non in continuità ma a valori predeterminati). La corrente viene variata con un commutatore selezionando un numero maggiore o minore di diodi al silicio che hanno una tensione di soglia diretta di 0,6 Volt. I primi due diodi D1 e D2 servono per azzerare la tensione di polarizzazione diretta della giunzione BE dei transistor darlington. Il condensatore C1 serve per eliminare il rumore di commutazione del commutatore quando si passa da un valore di tensione all'altro. Ogni diodo corrisponde circa all'incremento/decremento di corrente di circa 1A. Quindi in linea teorica questo circuito potrebbe arrivare ad assorbire una corrente di 6 A. Per ottenere valori di corrente diversi occorre variare le resistenze R2 ed R3 (che devono essere fra loro uguali). Per ottenere valori diversi di potenza dissipabile occorre, per aumentare la potenza massima per esempio, mettere in parallelo altri transistor darlington ed incrementare le dimensioni dell'aletta di raffreddamento. Questo carico è in gradi di dissipare circa 100Watt per ogni transistor darlington, quindi in linea di massima il limite dipende dalla dimensione dell'aletta di raffreddamento e dal sistema di ventilazione.