Então pessoal, é bem comum no dia a dia precisarmos de uma carga pra testar fontes e baterias, e existem diversas formas de fazer isso. 

O uso de resistências dos mais diversos tipos, ou a soma de várias cargas de valor conhecido para extrair um determinado consumo, é o que a maioria faz.

Não há nada de errado em fazer isso, e quem está feliz com esta abordagem já pode parar de ler aqui, pois aqui o que pretendo é complicar o que é simples com intenção de simplificar ainda mais.  

Esta postagem tem objetivo de auxiliar na construção de uma carga eletrônica variável, onde através do ajuste de um potenciômetro multivoltas poderemos

selecionar um valor entre 0A e 12A a ser consumido de uma fonte ou bateria em testes.

A Lei de Ohm diz pra gente que a corrente consumida por uma carga é obtida pela seguinte fórmula: i = V / R, ou seja a corrente que será consumida pela carga

é o resultado da divisão da tensão que alimenta a carga, pela resistência da carga.

EX: Se queremos consumir 2.18A de uma fonte que tem saída fixa de 5V x 5A substituímos os valores na formula R = V / i, e então obteremos, o valor da resistência

      que precisaremos colocar na saída da fonte, 5V / 2.18A = 2.29R.

- Neo, Se quisermos então consumir 2.18A de uma fonte de 5V colocamos lá então uma resistência qualquer que tenha 2.29R, é isso?

- Sim, é mais ou menos isso...

Temos que saber além do valor de resistência, quantos Watts serão dissipados por essa resistência ao receber essa corrente de 2.18A,

pois se colocarmos uma resistência com capacidade de dissipação inferior ao necessário ela vai ser danificada, então substituindo na fórmula W = V x i,

5V x 2.18A = 10.9W.

Caso obter um consumo aproximado não for um problema, (e geralmente não é), podemos usar uma resistência de valor aproximado ao obtido nos cálculos, 

que suporte a quantidade de watts que serão consumidos sempre com alguma sobra, e colocar na saída da fonte.

Para este exemplo então a associação de dois resistores de 4.7 Ohms 10W em paralelo, nos daria uma resistência de 2.35R  20W e resolveria o problema.

Mas... Ficar associando resistores, ou resistências de chuveiro(mergulhadas em água, ou não), ou lâmpadas, para cada teste que desejamos, ou precisamos fazer, nas várias fontes 

que passarão ao longo do tempo pela nossa bancada, todas bem diferentes umas das outras é um saco, haja paciência. (A minha já se esgotou a algum tempo e esse texto é a prova.)

A ideia então é montar uma carga eletrônica que nos propiciará escolher um consumo específico de corrente, e que servirá para testar a maioria das fontes DC que passarem por nossas mãos.

Este projeto foi pensado para extrair no máximo 300W de uma fonte em teste, e consegue fazer isso enquanto os mosfets estiverem a no máximo 100°C de temperatura,

consegue testar baterias e fontes DC de até uns 160V, e ofertar um consumo de 0 a 12A, ou seja, em 160V o limite de corrente máximo que podes setar no potenciômetro é  1.87A.

Se esse valor for ultrapassado pode ser que de tempo da proteção térmica acionar e salvar os mosfets e pode ser que não, então o projeto não é idiot proof,

terás que ajustar o potenciômetro para a posição 0A antes de iniciar o teste de uma fonte.

A proteção térmica adotada tem a intenção, e deve, ajudar a proteger os mosfets em caso de dissipadores inadequados, ou ventilação insuficientes, algo que você deverá corrigir,

tanto na hora da montagem, quanto anos depois quando casualmente uma ventoinha parar de funcionar...

Como calculas o limite máximo para cada tensão então?

Assim: 300 / tensão = Limite máximo em Amperes.

EX: 300W / 30V = 10A.

Portanto, o limite máximo de 12A só pode ser setado para fontes/baterias com tensão de saída de até 25V, e a minha sugestão é que você sempre inicie o consumo em 0A

e vá ajustando gradualmente até o limite máximo.

Não pretendo utilizar está carga para testar tensões superiores a 32V e só posso atestar o funcionamento perfeito até está tensão que foi a máxima que eu coloquei no aparelho,

apesar dos limites máximos serem bem superiores. Não acredito que haverá qualquer problema em tensões superiores, mas é por sua conta e risco.  

Queremos dissipar 300w então a alma deste projeto são bons dissipadores de calor, escolhi fixar cada mosfet em um daqueles dissipadores 775 da intel com base de cobre,

e sugiro que façam o mesmo, pois o resultado nos testes foi perfeito, os mosfets quando dissipando 300W ficam muito quentes mas não alcançam os 100°C, que era o que eu desejava.

A escolha dos mosfets  IRFP260N foi principalmente em função de terem um baixíssimo rds(on) cada um com 0.04 Ohms, visto que 2 estão em paralelo temos 0.02 Ohms entre o drain e source,

e também por todas as suas outras características serem ideais para o projeto, sugiro que deem uma olhada no datasheet, não é difícil de encontrar, e tem bom preço, mas... se for preciso,

por qualquer motivo, usar outros mosfets, tenha em mente que os limites dos mosfets escolhidos, bem como o limite dos dissipadores, determinam os limites do aparelho.

Os outros componentes do projetos que requerem atenção são os trimpots, todos de 25 voltas e 5% de precisão, e é sugerido para maior controle da seleção de consumo, um potenciômetro

de 10 voltas e 5% de precisão. 

Ainda sobre os dissipadores e mosfets, já que desejamos o melhor contato possível entre as superfícies deles, não podemos isolar os mosfets dos dissipadores usando thermal pads, ou mica,

portanto se a caixa que usares pra montar o aparelho for metálica terás que isolar os dissipadores da carcaça, não fazer isso poderia ocasionar curto com a fonte em teste,

caso tenha carcaça metálica também e estejam próximas uma da outra na bancada.

Este aparelho precisa ser alimentado com fonte de 12V e a corrente necessária varia de acordo com com as ventoinhas escolhidas para o arrefecimento dos dissipadores,

via de regra 1A será suficiente, no entanto se a temperatura ambiente estiver acima de 25°C  pode ser necessário colocar ventoinhas mais parrudas,

a mesma fonte que alimenta o circuito alimenta as ventoinhas, então se for o caso, use uma fonte de 12V compatível com as ventoinhas que escolher, o consumo do circuito é baixo.

Todos os arquivos necessários para a confecção da placa e montagem estarão disponíveis no acervo do fórum.

Lista de materiais:

1x - Shunt 0.0015R (Sob medida explicações abaixo.)

2x - Dissipadores 775 Intel com base de cobre.

1x - Placa de circuito impresso com um lado cobreado 11.3cm x 7.9cm

1x - Fonte 12V 1A ( para alimentar o aparelho ) 

3x - 0.1uF -> C1-C2,C6

1x - 10uF -> C5

1x - 100uF -> C7

2x - 10k -> R1,R15

1x - 5.1k -> R2

1x - 43k -> R3

5x - 1k -> R4,R8,R9,R12,R13

3x - 100r -> R5,R7,R17

3x - 47k -> R6,R16,R19

1x - 5.6k -> R10

2x - 100k -> R11, RV3

1x - 15k ou 1x 16k -> R14

1X - 4.7k -> R18

1x - LM324 -> U1

1x - TL431 -> U2

1x - LM393 -> U3

2x - IRFP260 -> Q1 Q2

1x - BD139 -> Q5

3x - BC549BP  -> Q6 Q7 Q8

2x - 1N4007 -> D2-D3

1x - Botão normalmente fechado. (Este tipo de botão abre o contato quando apertado, e fica conectado quando não pressionado.) 

1x - NTC 10K -> NTC1

1x - Trimpot 25voltas 100K 5% -> RV2

1x - Trimpot 25voltas 10k -> RV4

1x - Potenciômetro 10voltas 10k 5% -> POT CTRL

1x - RL1 Rele 12V * 28A (Daqueles normais de nobreaks.)

Este projeto foi feito com base em um esquema que circula na internet já a um bom tempo, e que inclusive já ganhou versão dos Chineses no Aliexpress, o original era para 3.3A, mas já tem versões de 6.6A, e 10A, a questão toda é que pela escolha dos componentes e pelo fato de tais produtos não virem com dissipador e ventoinhas, seu uso é sugerido para no máximo 65W mesmo na versão de 10A, o que quer dizer que só podes consumir 10A de uma fonte em teste de no máximo 6.5V, e o produto citado não tem proteção térmica para os mosfets, sendo assim caso você ultrapasse os limites provavelmente destruirá os mosfets. 

Evidenciados os problemas acima fica claro o porquê de estarmos montando nossa própria versão que tem algumas vantagens.

Os projetos mais comuns de cargas eletrônicas utilizam um resistor de shunt de valor maior do que o rds(on) do mosfet, sendo assim a maior parte do calor será dissipada nos resistores, 

no entanto para drenar 10A em 30V nesses resistores, precisaríamos associar vários resistores em paralelo para conseguirmos um resistor de no mínimo 300W então por questão de custos, e lógica, optamos por usar um shunt de valor menor do que o rds(on) dos mosfets, e desta forma dissiparemos o calor nos mosfets que estão instalados em bons dissipadores, e com ventilação forçada, muito mais fácil.

Há duas coisa a serem consideradas sobre o assunto ainda, essa abordagem que escolhemos traz um pró e um contra, o pró é que devido nosso shunt ter uma resistência baixíssima ele praticamente não dissipa calor, sendo assim a resistência dele não varia o que torna nosso aparelho mais estável na regulagem de quantos amperes serão drenados da fonte, (se usássemos resistores teríamos que ficar corrigindo o potenciômetro frequentemente para manter o consumo na faixa escolhida, pois quando aquecidos a resistência deles aumenta), já o contra se dá pelo mesmo motivo, por ter um valor irrisório a queda de tensão sobre o shunt é ínfima, e para podermos mensurar e utilizar este valor para comparação com alguma precisão, precisamos adicionar 1 OP-AMP ao projeto, visto que utilizaremos um 1 único CI com todos os OP-AMPs necessários o contra não conta.  

Nosso shunt será então um pedaço de fio de cobre rígido (maciço) de 7,5cm de comprimento, com espessura de 1,2mm, dobrado em forma de "M", para que caiba no lugar a ele designado na placa, com uns 3 a 4mm estanhados nas extremidades, simples assim, aqui eu retirei o fio do indutor de 5V da saída de uma sucata de fonte ATX (fica a dica). A resistência estimada para um fio de cobre de tais características é de aproximadamente 0.0015 Ohms, os multímetros convencionais não medem com a precisão necessária, então acredite na matemática, é pra isso que ela foi inventada (resolver problemas uhaeuheauhuh).Ainda assim eu deixei um mecanismo de compensação.

Na imagem abaixo da pra observar nosso shunt desenhado em laranja. 

Ainda referente a imagem acima percebam que D5 e R19 desenhados em vermelho tem suas serigrafias invertidas, mas por quê? 

Simples, eles vão ser colocados pelo lado de baixo da placa caso contrário não teria como colocar o relê.  

Com toda certeza deve haver formas melhores de interligar os componentes mas garanto que como está funciona.

Ainda sobre a imagem acima, esta é a posição dos componentes na placa, vocês devem se basear nela para efetuar a montagem dos componentes na placa.

No canto superior esquerdo da imagem temos a entrada da fonte em testes (test), no canto inferior esquerdo temos a entrada de alimentação do circuito (12V) e logo ao lado de J5 temos outra marcação 12V que é onde são ligadas as ventoinhas e a alimentação do volt/amperímetro. 

Logo ao lado de (test) temos (AMP) que é o local onde devem ser conectados os fios do amperímetro, +A é o fio de entrada de corrente do amperímetro, -A é o fio de saída, e +V seria para ligar o fio de aferição de tensão do voltímetro, logo abaixo do shunt temos (volt) que seria para os modelos de volt/amperímetro que tem dois fios mais finos para a aferição de tensão, no entanto depois de efetuar a montagem percebi que a aferição de tensão fica mais correta se ligarmos os fios do voltímetro diretamente no plugue da fonte em testes, pois quando passa alta corrente pelos fios eles passam a esquentar um pouco e gerar alguma resistência que afeta consideravelmente a medição da tensão.

Dicas sobre a montagem:

    É melhor começar inserindo e soldando todos os resistores, pois desta forma a sobra dos pinos deles podem ser usadas para em seguida fazer os jumpers da placa...

    U1 e U3 foram montados em soquetes compatíveis com seus invólucros para facilitar reposição no futuro caso seja necessário, reparem que o pino 1 de ambos apontam um para o outro, não é absolutamente                         necessário utilizar os soquetes mas é uma boa ideia, e o preço deles é ínfimo também... 

    Apesar de Q1 e Q2 estarem desenhados na placa eles precisam ser ligados até aquele ponto da placa com fios de 15 cm, de outra forma não seria possível fixá-los nos dissipadores de calor, e ambos precisam ser                  conectados por fios com o mesmo tamanho o mais exatamente possível, pois estão em paralelo, e os fios também geram alguma resistência.

Este abaixo é o layout da placa que estará disponível para download em formato PDF para uma melhor qualidade de impressão, não é nenhum primor de placa mas da conta do recado.

O projeto é 100% livre para uso não comercial. 

Não foi o método que utilizei, não conhecia, mas adorei este método para transferir o toner para a PCB, olhem que fácil, e como fica perfeito...

Imagino que com a lista de materiais, com o layout para confecção da placa, que pode ser baixado em pdf no link no final da postagem, quem quiser apenas usufruir do aparelho já consegue montar o seu, abaixo vou deixar explicações básicas de como o aparelho funciona, estarei mostrando o circuito em blocos, pois desta forma a compreensão se torna muito mais fácil, e também porque o esquema ficou meio bagunçado devido a falta de espaço na tela...

Na figura abaixo temos a etapa inicial do circuito, onde o protagonista é o U2 TL431 sendo usado para criar uma tensão de referência de 2V, a partir da alimentação geral do circuito que é 12V.

Esta tensão de referência é entregue ao potenciômetro que vai controlar o consumo de corrente a ser drenado da fonte em teste, é evidente que na saída do potenciômetro que está ligado entre o terra e a tensão de referencia, teremos então uma tensão que varia de 0V até 2V.

- Neo, se já temos uma tensão variável de 0V a 2V para efetuar o controle do aparelho, por que diabos colocaste um OP-AMP na saída dele?

O motivo é este exibido na figura abaixo, se colocarmos uma carga qualquer diretamente na saída do potenciômetro a resistência dessa CARGA passa a fazer parte diretamente do circuito que cria a tensão de referência, que neste caso sendo de 47K como na figura, faz com que nossa tensão de referência que queríamos que fosse de 2V caia para 1.8V, o potenciômetro continua em 100%, e sendo assim, não conseguiríamos alcançar o limite máximo de corrente a ser consumido da fonte em testes pois este limite de 12A só será alcançado tendo 2V na saída do potenciômetro. 

Reparem na figura abaixo onde a mesma carga de 47k que ocasionava a queda da tensão de referência para 1.8V, foi ligada na saída do OP-AMP.

Perceberam que agora a tensão continua exatamente igual como na primeira figura?

Este OP-AMP está arranjado em configuração de Buffer, e a gente identifica isso pela ligação do pino 2 diretamente ao pino 1 formando um loop de realimentação, nesta configuração, a tensão que entra no pino 3 será a mesma na saída pino 1, mas é ai que está a função deste OP-AMP, na entrada dele pino 3 a resistência é extremamente alta a ponto de não influenciar na tensão de referência, e na saída pino 1 a resistência é bem mais baixa, o que é ideal para a corrente fluir.

Adotando então este circuito para a criação da tensão de controle do aparelho garantimos que teremos uma tensão de 0V a 2V plenamente estável.

Nota 1: Se diminuirmos o valor da resistência da CARGA para 1K no circuito da figura acima, já se notará uma pequena queda nesta tensão, que vai de 2.11V para 2.09V mas ainda assim estável e acima de 2V, e a tendência é que quanto menor for o valor da resistência colocada como carga maior será esta queda, afinal quanto mais baixa a resistência da CARGA mais perto estamos de colocar um curto na saída do OP-AMP. Neste aparelho está tensão de referência alimentará um outro OP-AMP sendo assim, a resistência da carga será altíssima a ponto de não influenciar a saída deste primeiro OP-AMP.

Nota 2: Para quem já está mais avançado na eletrônica pode ser que D3 e R5 pareçam estranhos no ninho sem o contexto adequado, D3 será explicado mais pra frente quando ficará extremamente claro suas funções (sim mais de uma), quanto ao R5 ele visa atuar como uma proteção para o RV1 que é sugerido para ser um potenciômetro multivoltas de precisão que não é tão barato assim, da forma como está inserido no circuito caso o pino 3 do OP-AMP entre em curto com o terra devido a algum problema, R5 que tem resistência maior vai impedir um curto total com o terra, e atuará como uma zona de escape para a corrente que passa pelo potenciômetro visando não danificá-lo caso isso aconteça.

Nota 3: Vários componentes que interagem diretamente com está parte do circuito foram excluídos destes esquemas para que fosse possível a compreensão facilitada e em etapas da "coisa".

Então, chegamos na segunda parte do circuito que é a parte que controla quanto de corrente vamos extrair da fonte em testes.
Pra simplificar a explicação substituí o circuito da parte 1 mostrado anteriormente por este potenciômetro em serie com R2.

Reparem que nossos 2V que vem da parte 1, chegam no R1 que está ligado a R15 que vai ao terra, ou seja temos um divisor resistivo, (10  / (10 + 10)) * 2 = 1 então nossa tensão de referência será sempre dividida pela metade antes de chegar na entrada não inversora do U1:B que aí está sendo usado como comparador, e terá limite máximo portanto de 1V.
Porque escolheste está tensão de 1V para controlar o consumo Neo? Simples, o projeto original (que não é meu, e não se sabe ao certo de quem é) utilizava um shunt de 0.1R e sabemos que I = V / R então i = 1 / 0.1 = 10A ou seja quando a tensão sobre o shunt fosse 1V teríamos um consumo de 10A na fonte em testes, então  não fui eu que escolhi, até poderia ter mudado mas time que está ganhando não se mexe.
No nosso caso não queríamos dissipar a corrente no resistor de shunt, queríamos dissipa-la nos mosfets, para que isso fosse possível o valor da resistência do shunt teria que ser menor que a resistência dos mosfets, então na prática quando tivéssemos 1v passando sobre ele teríamos uma corrente muito maior 666.67A pra ser mais exato.

Então na realidade a tensão sobre nosso shunt R20 com uma corrente de 12A circulando por ele nos daria uma tensão de 0,018V presumindo que o valor do shunt seja de 0.0015R, e aí é que entra o U1:C que arranjado com rv2 e r13 na entrada não inversora e com r6 e r7 15.74k na entrada inversora é um amplificador diferencial, com ganho de 48x o valor da entrada, este carinha pega então a tensão baixíssima de 0.018V e multiplica por 48 para nos dar uma tensão de saída de 0.864V supondo que o valor do shunt é de 0.0015R, já considerando nossos 12.2A marcados no amperímetro lado inferior esquerdo da imagem e o valor do R20 no projeto que é 0.0017 teríamos um valor de 0.99552 na saída do U1:C, como então o voltímetro na saída de U1:C mostra 1.04V? Fácil, na configuração clássica do amplificador diferencial R6 e RV2 deveriam ter o mesmo valor, como propositadamente alteramos o valor de RV2 para 100K e o tornamos um resistor variável conseguimos através dele efetuar o ajuste preciso da tensão para o valor que queremos que é justo este de 1.04V que é a mesma tensão máxima que temos lá no pino 5 do U1:B. e é desta forma que fazemos o ajuste fino da corrente máxima que o aparelho suportará.
A fórmula para encontrar a tensão que circulará sobre o shunt é aquela velha conhecida de todos V = A * R...
A fórmula para calcular o ganho do op-amp é: Ganho = (R6 / R7) + 1

Sabendo o ganho podemos calcular a tensão de saída do op-amp com base na tensão da entrada inversora (-), basta multiplicar esta tensão pelo ganho .

Ex: 

Suponhamos que tivéssemos um shunt de 0.06 Ohms, e que o valor de R6 fosse 72K, R7 3k, e que passando por este shunt teríamos uma corrente de 3A.

V = 3 * 0.06
V = 0.18

Então 0.18V seria a tensão medida sobre o shunt, quando passar por ele uma corrente de 3A.

O ganho do op-amp seria:
G = (72 / 3) + 1
G =  24 + 1

G = 25

Então nossa tensão de 0.18V multiplicada pelo ganho do op-amp seria a saída no pino 8 do U1:C.
Vout = 0.18 * 25
Vout = 4.5V

Voltando ao u1:B, no uso clássico do op-amp como comparador se tivermos uma tensão maior na entrada inversora (-) do que na entrada não inversora  (+) temos como saída a tensão de alimentação VSS utilizada na alimentação dele (pino 11), e se for o contrário teremos a tensão de VCC (pino 4) como saída, neste nosso caso no entanto, teremos sempre tensões de valores iguais ou muito próximos tanto na entrada inversora quanto na entrada não inversora e por isso a tensão de saída vai variar de acordo com a tensão que for aplicada na sua entrada, e sendo assim, conseguimos utilizar os Fets irfp260N na sua região linear, e variar a sua resistência entre dreno e source para determinar quanta corrente circulará no circuito através deles.
Se bem recordo eles começam a conduzir entre dreno e source quando a tensão no seu gate está na casa dos 3.7V esta informação pode ser confirmada no datasheet do componente fornecido no início do tópico, se eles por qualquer motivo saírem da região linear de trabalho, eles estarão saturados, e estando saturados a resistência entre Drain e Source será aquela definida no datasheet por RDS(on), isto seria para nós um grande problema, um desastre, visto que desta forma ele faria um curto na saída da fonte em testes, mas nos meus testes aqui nunca ocorreu saturação, continuo usando os mesmos mosfets adquiridos quando comecei a montagem do projeto no início de 2018, e não tive problema com nenhuma fonte em testes também.

Lembram que eu ia explicar D3 mais tarde? Chegou a vez dele hehehe.  
Reparem que logo ao lado de D3 temos um voltímetro ligado entre o terra da fonte em testes e o terra da fonte que alimenta o circuito do aparelho perceberam que ele marca ali um valor próximo da queda de tensão inerente da passagem da corrente pelo diodo? Pois é, a primeira função do diodo é manter o negativo da fonte que alimenta os OP-AMP em 0V, para podermos zerar o consumo da fonte em testes, isso não seria possível caso os negativos das duas fontes estivessem conectados diretamente (o negativo da fonte em teste sempre fica acima de 0V) pois os próprios fios que utilizamos para ligar a fonte em testes ao aparelho formam um divisor resistivo com a resistência da carga (nossos mosfets), a segunda função de D3 é permitir que sempre haja alguma tensão maior que 0V no negativo da fonte em testes para ser amplificada pelo U1:C, nós forçamos isso com a referencia de tensão da parte 1 ligada ao terra da fonte em teste e tendo que passar pelo diodo criando um offset, visualizem comigo, se com 12.2A circulando pelo shunt a tensão sobre ele é de 0.018V que tensão teríamos sobre ele com um consumo de 0.05A? É uma tensão tão baixa e tão próxima de 0V que torna a vida do U1:C um inferno, ele nem mesmo consegue perceber que há uma tensão positiva ali, então D3 nos permite garantir, que sempre haverá uma tensão positiva na entrada inversora do U1:C, e como esta tensão também estará presente na entrada não inversora e o que queremos é amplificar a diferença entre elas quando passam pelo R20 nosso shunt, desta forma facilitamos um bocado a vida do U1:C, que com esse pequeno offset entre o negativo das duas fontes consegue trabalhar normalmente.

Mas como na vida nada é fácil, D3 nos trás também um problema.
Visto que sempre teremos uma tensão positiva para ser comparada nas entradas do U1:C sempre teremos uma saída positiva na saída dele, sendo assim sempre teremos uma tensão maior na entrada inversora do U1:B do que na sua entrada não inversora quando ele estiver fornecendo 0V para o divisor resistivo R1 + R15, então na prática ao rodarmos nosso potenciômetro da tensão de referência até que equiparássemos as duas tensões a saída para o gate dos mosfets seria 0V, e continuando a rodar o potenciômetro conseguiríamos equiparar estas tensões, o problema disso é que a carga mínima que poderíamos aplicar a fonte em testes seria bem maior que 0A, e o que queremos do aparelho é que seja capaz de ofertar desde consumos irrisórios como 0.02A até mais ou menos os 12.2A, pois a entrada inversora do U1:B nunca estaria em 0V.

E isso nos leva a próxima etapa do circuito onde contornaremos esse problema com a adição de um duplo comparador LM393 ao circuito, cujo um dos comparadores servirá para resolver este problema gerado por D3 e o outro será utilizado para uma proteção térmica dos mosfets... E finalmente a saga da carga eletrônica terá seu fim.  

- Tá Neo, mas e o U1:D não vais falar sobre ele?
- Então, se você não sentiu dificuldade de identificar a função dele parabéns pule essa explicação, se você não entendeu como e porque o U1:D está ali olhe a imagem acima e compare com as imagens da primeira parte da explicação, qual a configuração em que o U1:D está arranjado? Pense aí, antes e prosseguir com a leitura.
Isso mesmo outro buffer, com a mesma finalidade do anterior, queremos uma saída de tensão para cada mosfet para assegurar que tenhamos corrente suficiente para o controle adequado deles, então nós fazemos uma "cópia" da tensão de saída do U1:B usando o U1:D, devido a um muito pequeno ganho inerente da utilização dos op-amps em configuração de buffer, a tensão na saída do U1:D estará sempre 0.02v acima da tensão de saída do U1:B sendo assim o mosfet Q2 sempre estará conduzindo e dissipando em forma de calor uma miséria de corrente a mais que o Q1, muito mas muito pouca coisa mesmo, nada para se preocupar.
Mas... O fato de sabermos que ele sempre estará conduzindo e dissipando mais corrente faz dele o local perfeito para inserir um NTC e implementar a proteção térmica, pois sendo assim Q1 estará sempre mais frio que ele.
Nota: Embora saibamos que os fabricantes tentem manter o padrão estabelecido nos datasheets, podem haver pequenas diferenças nos componentes entre os lotes de produção, então procure adquirir os  2 mosfets de mesmo lote.

Pessoal antes de dar seguimento a leitura, visto que esse esquema está uma bagunça seria bom vocês perderem um tempo olhando pra ele e identificando as partes mostradas isoladas anteriormente, desta forma ficará claro quais são os componentes novos adicionados.

Entre U1:A e U1:B um pouco acima deles temos o U3A, que é o cara que resolve o problema inserido pelo D3, como ele faz isso?

Bom, U3:A recebe no seu pino 3 terminal não inversor sempre a metade da tensão que tivermos na saída do U1:A visto que RV3(100k pode ser substituído por resistor) + R11(100k), formam um divisor resistivo antes da sua entrada, e no seu pino 2 terminal inversor ele amostra a tensão (positiva) do negativo da fonte em testes, já sabemos que a tensão no seu pino 2 será sempre maior que 0V devido aos motivos explicados anteriormente relacionados a D3, então enquanto a tensão no pino 2 for maior que a tensão no pino 3 o U3:A vai atuar como um mosfet interligando o terra da fonte que alimenta o circuito com o negativo da fonte em testes, desta forma mantendo o negativo da fonte em testes em 0V, e conforme a tensão na saída do U1:A for aumentando (conforme rodamos o RV1) é como se o suposto mosfet fosse lentamente aumentando sua resistência e deixando de conduzir cada vez mais, então a tensão no negativo da fonte em testes vai subindo gradualmente, e quando a tensão no pino 3 for maior que a tensão no pino 2 ele deixara de conduzir e se comportará como uma chave aberta e ai a tensão no negativo da fonte em testes estará livre de qualquer amarra, isso nos permite alcançar um valor próximo de 0A de consumo no aparelho.

A imagem abaixo mostra nossa proteção térmica em funcionamento, comparem as tensões do U3:B no canto superior esquerdo da imagem. 

Então pessoal estamos chegando ao fim da "saga" da carga eletrônica... Imagino que a imagem fale por si só, mas para alguém que não tenha entendido eu vou explicar como essa proteção funciona.

Enquanto a tensão no pino 6 (inversor) do U3:B for maior que a tensão no pino 5 ( não inversor) ele vai se comportar da mesma forma que o U3:A ou seja sua saída será interligada ao terra da fonte que alimenta o circuito, desta forma não permitindo que a tensão de 12V que alimenta o circuito passe por R12, e então o Q5 terá na sua saída 0V.

Quando essa situação muda e a tensão no pino 6 fica menor que a tensão no pino 5 os 12V passam por R12 e Q5 passa a levar 12V para o rele RL1, ao mesmo tempo em que Q7 leva 12V para Q8 e Q6, quando isso acontece o rele arma e desconecta a fonte em testes dos mosfets Q1 e Q2 que nesta hora estarão a 100° C, ao mesmo tempo em que Q8 leva terra para a entrada do U1A que fica portanto com saída de 0V sendo assim setamos 0A de consumo, e ao mesmo tempo, visto que a condição de sobretemperatura foi atingida, Q6 é ativado para criar um desvio sobre o NTC, interligando o pino 6 ao negativo da fonte em testes, ele garante que mesmo quando o NTC esfriar, a tensão no pino 6 continue menor do que a tensão no pino 5 e a proteção continue armada, até que alguém pressione o botão (normalmente fechado) que fica entre Q7 e Q6, desarmando a proteção.

RV4 deve ser regulado portanto para um valor que faça com que a tensão na entrada do pino 5 fique pouca coisa maior que a tensão no pino6 quando o NTC estiver a 99°C de temperatura, vai variar de acordo com o componente que cada um utilizar, mas via de regra comece com 2v no pino 5 e vá medindo a temperatura nos mosfets usando um termopar no multímetro ou aqueles termômetros a laser, quando ele estiver a 99°C meça a tensão no pino 6, sabendo a tensão ali, setas a tensão no pino 5 para algo muito pouca coisa maior e pronto, quando chegar a 100°c a proteção arma.

O NTC como a maioria já deve saber é um resistor que conforme vai esquentando diminui a sua resistência interna, e é desta forma que a tensão vai diminuindo no pino 6 a medida em que os mosfets Q1 e Q2 esquentam, ele deve ser fixado no dissipador de calor de Q2 encostando no Q2 preferencialmente.

Vale apena mencionar aqui, que daria pra criar uma interface de controle "fodastica" pra esse troço usando arduino, se alguém quiser se aventurar de recriar isso aí com arduino vou ficar felizão de ver fotos e vídeos, eu não fui pra este lado porque queria uma ferramenta robusta, ao mesmo tempo fácil de reparar, e o mais barata possível, mas ajudo até onde conseguir.

Peço gentilmente que se alguém perceber algo que esqueci, ou algum erro, que deixe pra gente nos comentários, pra que eu possa acrescentar ou corrigir.

Se você leu até aqui, espero que tenha gostado da leitura, espero que com as informações aqui contidas você possa montar uma carga eletrônica para si, e deixo meu mais sincero muito obrigado, é raro hoje quem se interesse por ler "bíblias" como está que escrevi. 

Este projeto é meu presente de Natal para a família EletrônicaBR, espero que seja útil a alguns de vocês, pois com os percalços da vida este projeto me tomou quase 1 ano. 

Deixo aqui o link para Download do Pacotão de Arquivos que auxiliarão na montagem.

Editado: Tinha até esquecido, mas acabei postando umas fotos e um pequeno vídeo do projeto funcionando, deixo aqui pra quem quiser ver. 

Abaixo a minha assimétrica mostrando consumo de 305.4w 

Esta é a plaquinha do circuito que ainda continua sem uma caixa, isso deve mudar em breve huaeuhaeu do lado esquerdo da imagem os dois dissipadores 775 com base de cobre, esta versão de volt/amperímetro que usei tem limite de 10A por isso o bug uhaeuhaeuhae nesta foto estava a 10.7A.

Esta abaixo é a placa protótipo antes da montagem, depois de montar e testar tudo tive que fazer algumas mudanças pra poder disponibilizar pra vocês, a minha será eternamente esta aí, deu pra contornar os problemas que encontrei. 

E este é o Vídeo rápido mostrando o projeto em funcionamento. 

Abaixo deixo algumas fotos do shunt que foi solicitada pelo colega @jackfider e já deixo mais algumas que havia tirado durante a montagem.