Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
IGE-XAO
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie

manekinen 24 Jan 2011 21:08 38682 40
  • Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie
    Ten prosty układ może posłużyć do testowania różnej maści zasilaczy. Układ zachowa się jak obciążenie rezystancyjne, tyle że na bieżąco, za pomocą potencjometru, ustalać możemy dowolne obciążenie od 10mA do 20A i taka wartość będzie się utrzymywała niezależnie od spadków napięcia. Wartość płynącego prądu jest na bieżąco wyświetlana przez wbudowany amperomierz – więc nie trzeba do tego celu „zajmować” multimera.

    Układ zbudowany w oparciu o LINK. Układ jest na tyle prosty że każdy może sobie go wykonać, i na tyle przydatny że w każdym warsztacie znajdzie zastosowanie. Wzmacniacz operacyjny LM358 dąży do tego aby napięcie odłożone na R7 było równe temu zadanemu za pomocą potencjometrów PR1 i PR2 – ot cała magia! Potencjometrem PR2 nastawiamy zgrubnie, PR1 zaś dokładnie. Rezystor R7 i tranzystor T3 (+ ew.T4) dobieramy adekwatnie do maksymalnej mocy jaką chcemy na naszym obciążeniu wytracić, o tym zaraz.

    Dobór tranzystora. W zasadzie dowolny tranzystor mosfet z kanałem typu N. Od jego napięć pracy będą zależne napięcia pracy naszego sztucznego obciążenia. Parametry jakie nas bardziej powinny zainteresować to Id (drain current) oraz Pd (power dissipation). Id to maksymalny prąd jaki możemy puścić przez złącze, a Pd to moc strat jaką może przekazać obudowa tranzystora. W tym przypadku tranzystor IRF3205 _teoretycznie_ umożliwia obciążenie układu prądem 110A, jednak jego maksymalna moc rozpraszana to 200W i to w konkretnych niemal idealnych warunkach (temperatura obudowy Tc 25*C). Jak nietrudno policzyć, maksymalny prąd 20A możemy zadać przy napięciu roboczym do 10V. Aby zwiększyć te parametry, w tym przypadku użyłem dwóch takich połączonych równolegle tranzystorów co pozwala rozproszyć do 400W mocy, przypominam że w idealnych warunkach 25*C! Do tego trzeba naprawdę potężnego radiatora z wymuszonym chłodzeniem, jeśli naprawdę mamy zamiar wytracać takie moce. BC327 i BC337 to wtórniki dla tranzystorów mosfet, pozwalają na szybkie przeładowanie pojemności bramki. Kondensator C9 to kompensacja częstotliwościowa, zapobiega on wzbudzaniu się układu. Został on praktycznie dodany „na zapas” ale jak się okazało w tym przypadku, układ się nie wzbudza. Jednak przy testowaniu zasilaczy impulsowych lub innych wynalazków, może się okazać że układ będzie się wzbudzał. W takim razie można wlutować C9 – szybkość stabilizacji wtedy będzie niższa.

    Dobór rezystora. Przy obciążeniu 20A, rezystor powinien mieć moc 40W i być dobrze chłodzony. 20A * 0R1 = 2V. 2V * 20A = 40W. Najlepiej nabyć rezystor z metalową obudową z możliwością dokręcenia do radiatora. Można też łączyć wiele rezystorów tak, aby uzyskać 0.1ohm o odpowiedniej mocy. Z resztą moc rezystora dla 20A to jest pikuś, martwmy się o odprowadzenie ciepła z tranzystorów… Załóżmy że użyliśmy kilku tranzystorów aby mieć zakres do 20A przy (przykładowo) 25V. Jak nietrudno policzyć, układ zamieni się w grzejnik – do wychłodzenia będziemy mieli 0,5kW! Kosmiczne liczby, ale nic nie stoi na przeszkodzie aby układ do takich zakresów rozbudować – zachowując oczywiście zdrowy rozsądek :)

    Napięcie zasilania układu to niestabilizowane 15V, choć zależy one jeszcze od parametru Vgs naszego tranzystora, czyli napięcia bramy przy którym tranzystor w pełni się otworzy. Zwykle nie potrzeba więcej jak 10V. Przy większym napięciu, stabilizator IC2 należy wyposażyć w radiator. Można też użyć tranzystora w wersji Logic Level, czyli takiego sterowanego napięciami TTL. Wówczas napięcie zasilania 7V będzie w pełni wystarczające. Na tym kończy się prostsza część urządzenia którą jest same sztuczne obciążenie.

    Opcjonalnie można dołożyć miernik prądu, ale nie jest on konieczny jeśli nie chcemy komplikować całości. Jednak polecam go dołożyć, zwolni to nam jeden multimer którego normalnie będziemy musieli użyć do monitorowania prądu. Miernik wykonany jest na popularnym układzie ICL1707 i czterech wyświetlaczach LED. Nie ma tutaj żadnej filozofii, jest to najprostsza aplikacja z przetworniczką -5V na buforku CD4049. Można by użyć dedykowanej przetworniczki na ICL7660 ale akurat taki układ miałem pod ręką.

    Uwagi. Układ ICL7107 lutujemy od strony druku! Został zaprojektowany tak, że po prostu inaczej umieścić się go nie da :( Wyświetlacze LED to wyświetlacze 14mm ze wspólną anodą. Na płytce wykonać należy trzy połączenia izolowanymi przewodami. Moc obciążenia można zwiększyć poprzez dołożenie kolejnych tranzystorów mosfet, jednak należy robić to zgodnie zasadami łączenia takich tranzystorów. Nie wymagają one oporników wyrównawczych bowiem wraz ze wzrostem temperatury rośnie rezystancja złącza RDSon i rozkład prądów będzie wyrównany. Każdy tranzystor musi mieć osobny opornik na bramie. Ścieżki prądowe (oznaczone przerywaną linią) należy pogrubić. Płytki ze zdjęć i renderu 3D, jak zwykle, mogą się lekko różnić od tych z załącznika. Były to oczywiście płytki prototypowe, w załączniku znajduje się wersja ostateczna i wg niej należy budować urządzenie.

    Uruchomienie. Trzeba jedynie wykonać kalibrację wskazań miernika. Uruchamiamy układ, do zacisków LOAD dołączamy testowany zasilacz, a w szereg z nim multimetr ustawiony na pomiar prądu (zakres 10A). Potencjometrem PR3 ustawiamy takie same wskazania jak na multimetrze, z tym że taką kalibrację dobrze będzie przeprowadzić po rozgrzaniu układu.

    Inne zastosowania układu. Nie tylko testowanie zasilaczy. Układ może posłużyć również do testowania baterii, akumulatorów, wygodnie zmierzymy i policzymy ich pojemność – a to za sprawą stabilizacji prądu który zawsze będzie się utrzymywał na zadanym poziomie. Układ może posłużyć także za zwykły miernik prądu, lub jako ograniczenie prądowe do zasilacza – można go włączyć szeregowo z jakimś odbiornikiem i będziemy mieli obydwie te opcje na raz :) Aby mierzyć prąd, potencjometry regulacji należy skręcić do końca w prawo tak aby tranzystor był stale otwarty – wtedy spadek napięcia wystąpi jedynie na rezystorze pomiarowym.

    Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie

    Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie Sztuczne obciążenie o regulowanym prądzie

    Niezbędne pliki w załączniku
    uwaga – błąd w dokumentacji. potencjometr PR2 powinien mieć 4,7K.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    manekinen
    Level 29  
    Offline 
    manekinen wrote 1629 posts with rating 2280, helped 75 times. Live in city Kętrzyn. Been with us since 2006 year.
  • IGE-XAO
  • #2
    c4r0
    Level 36  
    Jaka jest maksymalna moc tego obciazenia?
  • #3
    paluszasty
    Level 25  
    Wydaje mi się ze tak jak kolega napisał teoretycznie 400W (2x tranzystory 200W). Ja jestem ciekaw jakie radiatory kolega zastosował, użyłeś dodatkowych wentylatorów? Jak maksymalnie obciążyłeś układ? A jeśli chodzi o całość to mi się bardzo podoba. Doczepił bym się może to położenia potencjometru precyzyjnego , wydaj mi się ze może być problem z regulacja,jest troch przyblokowany. Sam tak kiedyś niefortunnie umieściłem taki potencjometr i miałem problem.
  • #4
    c4r0
    Level 36  
    No tak, to wynika ze specyfikacji tranzystorow, ale ja mam na mysli rzeczywiste osiagi - ile mozna w to wpakowac mocy zanim sie zacznie dymic (radiator taki, jaki przewiduje konstrukcja).
  • IGE-XAO
  • #5
    flodins
    Level 12  
    Kompensacja powinna być zrealizowana jako ujemne pojemnościowe sprzężenie zwrotne. C9 między wejście odwracające a wyjście. Czy i jak dobrałeś jego wartość? Spodziewałbym się tam góra kilkaset pF a nie 1nF.

    Co do maksymalnej mocy...

    Te wielkie prądy które podajesz są prawdziwe gdy chcemy "przepchać" dużo mocy przez tranzystor przy minimalnych stratach. Ten układ robi coś dokładnie odwrotnego dlatego pozwoliłem sobie zweryfikować dane jednocześnie odpowiadając przedmówcom.

    Załóżmy, że pozwolimy tranzystorowi pracować w 175°C to przy założeniu, że radiator ze zdjęcia ma rezystancję termiczną na oko 5K/W(założenie optymistyczne) dodając do tego rezystancję między złączem a obudową 0.75K/W i ok 0.5K/W (wartość uzyskana empirycznie) rezystancji termicznej między obudową a radiatorem wynikającą z niedokładnego kontaktu czy zastosowaniu podkładki uzyskamy maksymalną moc wydzielaną na jednym tranzystorze równą 28W.
    Taka moc w obudowie TO-220 jest raczej graniczna powiedziałbym, że niedopuszczalna. Utrzymywanie złącza tranzystora w temperaturze 175°C znacząco skraca jego żywotność i czyni układ dosyć niebezpiecznym w takiej postaci jak na zdjęciu.

    Więc Twoje 400W czy nawet 200W rozpraszanej mocy pryska jak bańka mydlana. Nie ważne co siedzi w obudowie typu TO-220 nie przepchasz przez nią 400W póki nie masz ciekłego helu pod ręką.(:
  • #6
    coberr
    Level 19  
    1. przelicz ponownie dzielnik rezystancyjny na wejsciu LM358.
    2. zasil LM358 symetrycznym napieciem - no chyba ze już jest - ze schematu to nie wynika. Dobrze by bło gdybyś sprawdzil ch-ki MOSFETa i przyjrzał sie m.in .parametrowi Vtreshold. - od tego m.in. bedzie zalezec wartość nap. zasilania wzmacniaczy i drivera.
    3. zastosuj mniejszą o rząd rezystancję na źródłach.
    4. zastosuj drugą częśc LM358 do wzmocnienia próbki sygnału x10
    5. zastosuj więcej tranzystorów mosfet - min.4,5
    6 oblicz ponownie rezystancje na drenach (moc) rozłoż ją na wiecej rezystorów poł. rownolegle. (2-5A max na rezystor zalezy jaki jeszcze).

    Rezystor drutowy nie nadaje sie jako bocznik w tym przypadku. jeszcze takie długie nogi... Zastosuj rezystory bezindukcyjne.

    7. bedziesz musial przliczyc ponownie dzielnik na ICL lub przelączyc sie na wyjscie tego wzmacniacza.
    8. dojdą zabezpieczenia przed zmianą polaryzacji na wyjsciu obecnego wzmacniacza.

    To takie moje sugestie.
    W tej chwili układ z wielkim bólem wyciągnie 7A.
  • #7
    kammysz
    Level 11  
    Quote:
    Dobór tranzystora. W zasadzie dowolny tranzystor mosfet z kanałem typu N. Od jego napięć pracy będą zależne napięcia pracy naszego sztucznego obciążenia. Parametry jakie nas bardziej powinny zainteresować to Ic (collector current) oraz Ptot (power dissipation). Ic to maksymalny prąd jaki możemy puścić przez złącze, a Ptot to moc strat jaką może przekazać obudowa tranzystora.



    Przy doborze tranzystora należy kierować sie prądem Drenu (Id) , a nie prądem Kolektora. Kolektor posiadają tranzystory bipolarne, a tutaj jest mowa o unipolarnych. Może trochę się czepiam, ale to może wprowadzać w błąd innych użytkowników.
  • #8
    manekinen
    Level 29  
    Powiem Wam szczerze że nie wytracałem na tym jeszcze tak dużych mocy, obciążenie to powstało żeby testować zasilacz nad którym jeszcze pracuję.

    Na razie miałem możliwość obciążenia 5A przy 20V, i zrobiłem to na jednym tranzystorze IRF3205. Na dniach dokończę zasilacz i będę mógł sprawdzić ile ten układ wytrzyma i co będzie się działo ze stabilizacją.

    flodins - Dla tego dwa razy podkreśliłem słowo "teoretycznie". Bo to praca w idealnych warunkach, i 200W z jednej obudowy w praktyce nie wyciśniemy. Ale jak wyżej napisałem, na jednym tranzystorze dałem 5A przy 20V a to oznacza 100W strat - ogromny radiator ze starego wzmacniacza był ciepły, na razie nie mam zdjęć.

    I jeszcze czego nie dodałem w opisie - tranzystory nie powinny byś sprzężone termicznie... każdy ma inną rezystancję w różnej temperaturze i jeśli dokręcimy je obok siebie do jednego radiatora to będzie tak że prądy nie będą się równo rozkładały.

    coberr:
    1.Czy on ma jakieś ogromne znaczenie? Umożliwia ustawienie napięcia w zakresie 0 do 2,5V czyli nawet więcej jak potrzeba.
    2.LM358 może pracować z napięciami wejściowymi bliskimi zeru, a że będzie troszkę nieliniowy to nie szkodzi - ujemne zasilanie skomplikuje niepotrzebnie ten prosty układ. Najmniejszy prąd jaki udało mi się nastawić to 10mA, nie jest źle :)
    3,4,7.Myślałem o tym, nie mogłem od ręki dostać takiego rezystora. Wtedy przy 20A byłoby 4W straty na tym rezystorze (zamiast 40), i wystarczyłoby wywalić dzielnik sprzed ICL7107 - ot cała przeróbka. Ale wtedy to opamp trzeba by było już zasilać z ujemnym napięciem, a sam rezystor powinien być lepszej jakości żeby wskazania pokrywały się z rzeczywistością. Jeszcze pomyślę nad tym :)
    5.To już zależy od użytkownika, jakie moce chce wciskać w te obciążenie. Płytka przewiduje dwa, i to jeszcze zbyt blisko obok siebie, ale nic nie stoi na przeszkodzie aby użyć więcej tranzystorów i dołączać je przewodami.
    6.Rezystancję na drenach?

    Doskonale zdaję sobie z tego sprawę że rezystor drutowy nie nadaje się do pomiaru prądu, zmienię go jak tylko coś lepszego wpadnie mi w łapki.

    Dzięki za uwagi!

    kammysz - oczywiście racja, teraz otworzyłem datasheeta i sam nie wiem czemu w opisie dałem Ic... może z rozpędu... oczywiście chodziło o prąd drenu. Poprawiam...
  • #9
    pirat12552
    Level 13  
    Nie łatwiej byłoby użyć IRFP064, w to-247?
    (nawet jest teraz dstępny jego sample na vishayu)
    Datasheet podaje:
    Continous drain current at 10v

    Tc 25' 70A
    Tc 100' 70A
    Pulsed drain current _520A_

    Wykonanie ładne, ale trochę niedopracowane.
    Scalaczka można było upchać ładniej :D
    Ale ogólnie konstrukcjja 4/5
  • #10
    manekinen
    Level 29  
    Łatwiej, power dissipation 300W, a i sama obudowa pozwoli przenieść więcej ciepła. Prąd w impulsie akurat w ogóle nas nie interesuje, w ogóle maks prąd nie wiele ma tu znaczenia. Najważniejsza jest moc jaką można wytracić.

    A co do umiejscowienia scalaczka, zauważ że te ładnie wyglądające mierniki i termometry (kity) na ICL7107 zwykle pracują "do góry nogami", czyli układ jest zawsze po przeciwnej stronie płytki (względem wyświetlaczy). Jestem ciekaw Twojej propozycji.
  • #11
    pirat12552
    Level 13  
    zauważ że w kitach cały układ jest na jednej stronie płytki, a wyświetlacz na drugiej, u ciebie elektronika jest pod wyświetlaczem a gdy np. rezystor się przepali to trzeba wylutowywać wyświetlacz, a wtedy cieniutka ścieżka może się oderwać. W amperomierzach/woltomierzach w zasilaczach labo lepiej jest gdy elementy są z innej strony niż wyświetlacz, wtedy podczas awarii nie trzeba go nawet wykręcać.
    Pozdrawiam
  • #12
    coberr
    Level 19  
    1. tak tylko zwróciłem uwagę bo chodziło właśnie o to "nawet więcej jak potrzeba" :) miało być 20 a nie 25 :D - wiem wiem - czepiam sie - prek 1k tam siedzi :)
    2.no jezeli łazi - to ok :)
    3.4,7 zastosuj rownolegle polączone rezystory metalizowane 2W/3W. Łącz je rownolegle (tylko!) ,eliminuj indukcyjności połączeń. ja bym jeszcze przewymiarowal ten rezystor o 25-50% w góre (pod kątem mocy) dłużej pochodzi i nie zmienią się tak szybko parametry rezystorow.
    5. Tak owszem - mozna ale projekt przewidziany i opisany jako 20A źródlo pochłaniajace prąd - powinno być tak zaprojektowane aby spelniało załozenia :)
    bedziez musiał miec solidne chlodzone wiertalotami radiatory :)
    te dwa zdechle tranzystorki + obecny rezystor pociagną max 7A a i tak nie wiadomo czy sie nie usmażą :) (moc ciągła, brak info o radiatorze).
    Nie wiem - moze nie zauwazyłem ale brak informacji - do jakiej max. wart. napięcia to źródlo pracuje?
    6. chodziło o ten nieszczęsny rezystor na drenie 0,1ohm. Jednak tak na dobrą sprawę - prady w tranzystorach mosfet rownież powinny byc wyrównane za pom. bardzo malych rezystancji :) (nawet pomimo braku efektu, ktory wyst. w tranzystorach bipolarnych) Zaraz część forumowiczow zacznie sie pewno buntowac :)
    7. jeszcze jedna uwaga dot. wartosci nap. pracy. obwód sterujacy zapożyczony zostal z drivera ster. stopien mocy przetwornicy impulsowej.
    Teraz spróbuj wyobrazic sobie sytuacje - gdy nagle tranzystor uszkadza się tak - ze dostaje pełnego zwarcia G-D (malo prawdop. ale mimo wszystko mozliwe)
    ew. jakaś potężna szpila napięcia jakims cudem dostaje sie na bramkę prrzez pojemność G-D.

    lecą mosfety -> tranzystor/y drivera->LM358->"coś czułego" zasilanego z VCC :)

    to taki juz najgorszy chyba Scenariusz ale mozliwy.
    I na takie przypadki trzeba wszystko projektować.

    Przykład - przypadkowe odlączenie źródła prądowego od zasilacza impulspwego spowoduje powstanie iskrzenia i to sporego czasem. efekt - być może j.w. :)

    brak jest zabezpieczenia całego układu od strony tego tranzystora :)
  • #13
    manekinen
    Level 29  
    Układ miał być prosty, tak aby każdy mógł sobie złożyć, włączyć, i już. Rzeczy o których piszesz można dodać ale układ się mocno komplikuje, a apetyt rośnie w miarę jedzenia :) Korzystać należy z głową, aby nie przekraczać SOAR tranzystora. Jak wyobrażasz sobie takie zabezpieczenie? Tzn jak byś sterował tym tranzystorem? Bo w przypadku przebicia na bramę to faktycznie lecą tranzystory sterujące i opamp :)

    Na dniach będe mógł bardziej przetestować konstrukcję, kończę zasilacz 250W. Wtedy powstaną jakieś poprawki.

    Co do chłodzenia, doboru rezystora i tranzystora(ów) specjalnie napisałem o tym w opisie, aby dobrać je do potrzeb. Gdybym chciał wprowadzać kogoś w błąd, to bym w temat wkleił "20A 500W", a napisałem jedynie że urządzenie można rozbudować do takich wartości, a podyktowane jest to głównie zakresem i rozdzielczością miernika. A z chłodzeniem nie ma aż takiego problemu, można nawet zaadaptować jakiś mały kaloryfer i dokręcić doń 10 tranzystorów ;)

    Jestem otwarty na wszelkie uwagi, układ zaprojektowałem sam na podstawie filmiku z Eevblog do którego link jest na początku, jest to podstawowa konstrukcja z tranzystorem logic-level która mimo jeszcze większej ilości niedociągnięć pracuje całkiem ładnie (choć tam zakres to 1A).

    Pozdrawiam.
  • #14
    coberr
    Level 19  
    1. napisz dokładnie - do jakich napiec max i pradow max chcesz to uzywać?
    2. a ja myślałem że to dzieci się adoptuje a nie kaloryfery :D no ale ok - jestesmy w Polsce - kraju szerokich mozliwości :D

    układ skomplikuje sie faktycznie potwornie :)

    zwiększ wartość rezystorów z 4,7R na wieksze - moga byc nawet 100ohm.

    moga byc nawet wieksze ale ze wzgl. na zabezp. i minimalizację liczby el. - może być te 100 ohm.

    .wstaw dwie diody zenera miedzy punkt poł. C,E tranzystorków a masę.
    Diody w połączeniu : KA-AK. moze byc tez jedna dioda - anoda do masy.
    wartosci diod - najlepiej wyzej niz nap, zasilania układu.

    Bardziej prawidlowo bedzie - jesli byłyby bezpoośrednio miedzy G a S ale potrzebowalwbyś wtedy po jednej (dwie) na tranzystor (gdy Rg> np.100ohm)

    Jesli vcc=5V - mozesz dać 2x5V6 to da ci "dwukierunkową" diodę zenera o wartości PI x OKO =6,2V
  • #15
    karbon
    Level 21  
    Jak zrobiłeś opisy płytki (elementów)?
  • #16
    Ventran
    Level 12  
    karbon wrote:
    Jak zrobiłeś opisy płytki (elementów)?


    No właśnie też coś takiego zrobiłem na swojej płytce do Skali LED Stereo. Naniosłem opisy za pomocą termotransferu tylko nie wiem za bardzo jak usunąć pozostałości papieru kredowego z tonera. Myślałem nad kąpielą w occie, ponieważ kreda reaguje z octem i rozpuszcza się w niej. Co o tym myślicie?
  • #17
    piotrva
    VIP Meritorious for electroda.pl
    cóż, powinno zadziałać, choć nie wiem czy wtedy opisy nie ulegną uszczerbkowi, bo z czego jest toner nie wiem
    a to że kreda reaguje, nie znaczy, że papier kredowy też :D możesz ewentualnie zrobić mieszankę octu 10% i 3% wody utlenionej, radzi sobie z papierem nawet nie najgorzej (oczywiście mówię o testach czysto laboratoryjnych typu wkładamy kartkę do roztworu, bo z płytkami się nigdy nie bawiłem)
    A co do układu, to nie zamontowałeś radiatorów?
    ewentualnie w celu podniesienia mocy można zastosować jakieś chłodzenie aktywne i proszę nie bredzić o ciekłym helu, bo to przerost formy nad treścią (myślę, że ciekły azot wystarczy XD)
    a tak na serio to można przecież zastosować odpowiednią pastę, duży radiator i wentylator, lub (jeśli chodzi o skrajne przypadki) zamontować na tym jakiś mały agregat z zamrażarki :D
  • #18
    manekinen
    Level 29  
    coberr, czepiasz się tej literówki :p

    Za propozycję dziękuję, będą testy to zobaczymy, będę wprowadzał poprawki.

    karbon, Ventran - warstwę opisową robię tak: http://diy.elektroda.eu/plytki-drukowane-od-a-do-z/#nadruk

    piotrva - wbrew pozorom taki agregat do niczego się nie nadaje, może zbiłby temperaturę o 1*C.

    Może ma ktoś jakiś pomysł na wytracanie dużych mocy (no po za kaloryferem), jestem ciekaw! :)
  • #19
    maveric.pl
    Level 12  
    Może ktoś z kolegów wypowie się czy da się jakoś taki układ przerobić do obciążenia zasilaczy ups (np do kalibrowania baterii). Zamiast stosować grono żarówek może udałoby się przerobić taki układ :)
  • #21
    coberr
    Level 19  
    manekinen wrote:
    coberr, czepiasz się tej literówki :p

    Za propozycję dziękuję, będą testy to zobaczymy, będę wprowadzał poprawki.



    Oj tam oj tam - zażartowałem sobie :)

    Ale wbrew pozorom - to tak jako ciekawostkę podam :) - wielu ludzi w tym kraju,naprawdę wielu - nie rozróżnia słowa "adopcja" od "adaptacja" :).
    Efekt jest taki,że "adoptują" wszystko jak leci - zamiast adaptować :)

    No dobrze - tyle żartow - teraz na powaznie :

    1. Nie otrzymałem odp. na pyt. jaki maks. prąd oraz maks. napięcie pracy .przewidujesz dla swojego projektu? chodzi o obwód z mosfetami rzecz jasna :)

    2. od tego zależą dalsze wytyczne potrzebne do określenia sposobu wytracania mocy :)

    Niestety prawa fizyki są okrutne i nawet jesli dasz radiator 1mx1m to nie oznacza , ze tranzystor schłodzi się do 25 stopni :)

    3. jeszcze jedno - jaki czas pracy ciągłej przewidujesz? (np. przewidziane testy 24h)

    4. maksymalna temperatura otoczenia, w ktorej ma toto pracować :)

    5. wbrew pozorom przydałaby się jeszcze maks. dop. wysokość n.p.m
  • #22
    Miguel573
    Level 10  
    Bardzo ładne płytki.
    Czy zamierzasz rozbudować ten projekt ? Dodać jakieś modyfikację ?
  • #23
    Nol
    Level 14  
    Pytania niektórych forumowiczów o dopuszczalne moce sa moim zdaniem bezzasadne. Ten układ nie będzie w stanie w żaden możliwy sposób bezpiecznie rozproszyć 200 W mocy lub stabilizować prąd 20 A. Pętla sprzężenia nie jest w żaden sposób kontrolowana (stabilność), rodzaj rezystora pomiarowego i tranzystora sterującego nie jest obojętny (wbrew temu, co podaje autor). Ponadto sposób pomiaru prądu jest zły (single ended) - nie należy tego robić w ten sposób. Kolega coberr dobrze podpowiada.

    Proszę nie traktować tego jako ślepą i bezzasadną krytykę. Chcę tylko uświadomić użytkownikom, że temat aktywnego obciążenia nie jest taki prosty, jak mogą myśleć. To urządzenie mogłoby bezpiecznie pracować do mocy 30-50W zakładając pracę ze żródłem/obwodem o charakterystyce rezystancyjnej, liniowej (np. bateria, akumulator) i dużą dozę szczęścia. Podłączenie zasilacza impulsowego do tego obciążenia może się różnie skończyć. Wiem co mówię - zaprojektowałem cyfrowo sterowane aktywne obciążenie do 300 W/ 25 A, które działa.

    coberr wrote:

    No dobrze - tyle żartow - teraz na powaznie :
    (...)
    4. maksymalna temperatura otoczenia, w ktorej ma toto pracować :)

    5. wbrew pozorom przydałaby się jeszcze maks. dop. wysokość n.p.m


    Nie żartujmy, takie pytania zadaje się raczej projektantom urządzeń na rynek :) To jest projekt-hobby i nie podejrzewam, żeby autor zdawał sobie sprawę z problemów stabilności pętli sprzężenia, wpływu wysokości na kalkulacje termiczne itp :)
  • #24
    coberr
    Level 19  
    NOL No może faktycznie - pytanie nieco "na wyrost" :) Zdaję sobie sprawę z tego, że wielu młodych elektroników nie zdaje sobie sprawy z wpływu pewnych czynników :) Ale w sumie wydaje mnie sie - że należy im wpajać dobre nawyki od początku :) Nawet jeśli taki młody człowiek nie zamierza zostać bóg wie jakim projektantem - to dobrze byłoby aby zdawał sobie sprawe ,że taki problem istnieje :)

    To przynajmniej być może zmusi do zgłębienia tematu i zadania sobie pytania: kurcze - dlaczego wysokość i temperatura otoczenia mają wpływ na chłodzenie mojego układu? "

    Nawet jesli odpuścimy sobie juz te ciśnienia,wilgotności itd itp - to zgodzisz się ze mną - że temp. otoczenia będzie musiał znać przy obliczeniach radiatora.
    no nie ma siły :D Myśle że tu można z góry zalożyć +40...+50 stopni.

    W sumie dla naszych warunków - od biedy można założyć +35.

    Gorzej- gdy koledze manekinen zachce się wybrać z takim tosterem gdzieś w góry - np na 4000 m.n.p.m. :)


    manekinen nadal czekam na te dane :) max. napięcie i prąd (dla Twojego przypadku)
  • #25
    manekinen
    Level 29  
    coberr - już odpowiadam.

    Napięcie do 30V (więcej te "prostsze" zasilacze raczej nie mają... prostsze, czyli jeden opamp do stabilizacji który pracuje do 32V)

    Prąd do 10A mnie zadowoli, choć miernik ma zakres do 20 i fajnie byłoby go wykorzystać. Pozwoli to sprawdzać zasilacze CB itp rzeczy.

    Czas pracy... ma to służyć do testowania zasilaczy, czyli taki raczej hi-pot. Zakładam że tester ma wytrzymać dłużej od zasilacza, 2 godziny będzie ok.

    Nol - w takim razie jakie zmiany kolega proponuje? Jeśli zmiany wyjdą niewielkie to będę wprowadzał modyfikacje do tego _prostego_ układu, jeśli jednak się mocno to wszystko rozbuduje to i może powstanie kolejna wersja.

    Pozdrawiam.
  • #26
    Nol
    Level 14  
    manekinen wrote:

    Nol - w takim razie jakie zmiany kolega proponuje? Jeśli zmiany wyjdą niewielkie to będę wprowadzał modyfikacje do tego _prostego_ układu, jeśli jednak się mocno to wszystko rozbuduje to i może powstanie kolejna wersja.

    Pozdrawiam.


    Zarówno flodins, jak i coberr podali Ci kilka rad, więc nie ma sensu bym to powtarzał :) Oczywiście możesz się zainteresować pomiarem różnicowym, zasadami doboru radiatora (artykuły na stronie EdW), ale prawda jest taka, że jeśli układ do Twoich potrzeb wystarcza, to może nie ma co się szarpać.

    Jeśli przyjdzie Ci wykorzystać to urządzenie do czegoś poważniejszego, to sam dojdziesz do konieczności przeprowadzenia zmian w schemacie :) Zauważ, że w podanym przez Ciebie linku do projektu wzorcowego były komentarze na temat wzbudzania - jednym się przytrafiły, innym nie. Tak samo będzie w tym przypadku :) Ktoś skopiuje Twój schemat, użyje innych elementów lub sam coś zmienisz i finał może być podobny :)

    coberr wrote:
    NOL No może faktycznie - pytanie nieco "na wyrost" :)
    Nawet jesli odpuścimy sobie juz te ciśnienia,wilgotności itd itp - to zgodzisz się ze mną - że temp. otoczenia będzie musiał znać przy obliczeniach radiatora.
    no nie ma siły :D Myśle że tu można z góry zalożyć +40...+50 stopni.

    W sumie dla naszych warunków - od biedy można założyć +35.


    No oczywiście - tu nie ma o czym dyskutować :) Dlatego poleciłem autorowi artykuły z EdW :)
  • #27
    coberr
    Level 19  
    O to to - Nol dobrze prawisz :)

    Co do wzbudzania - jest wredna pętelka sprzężenia - nieskompensowana zresztą w żaden sposób - to i układ bedzie fikał :D

    kurcze mi ta strona sie otwiera ale nie widze tam schematu :) komentarzy nie miałem okazji czytać :)

    manekinen:

    Więc w najgorszym przypadku - 300w mocy ciągłej - czyli lekka masakra z pkt. widzenia elektronika :)

    No nie ma siły - bedziesz musiał wprowadzać modyfikacje - mozesz juz zacząć od tego projektu i próbować na nim :)- na nizszych pradach. (do 10A) po lekkiej modyfikacji płytki - wzmocnienie ścieżek.

    Jezeli chcialbyś do 20A to albo projektujesz wszystko na conajmniej 0,6kW (szczerze wspołczuję kosztów)
    albo wprowadzasz modyfikację - która bedzie blokowala pracę źródła powyżej np. 15V czyli albo dodatkowa stabilizacja pow 15V albo blokada - co czasem moze byc kłopotliwe - gdy jakis impulsiak straci nagle obciażenie. (tak jak kolega NOL napisal) Nieprzewidywalne są czasem te dziadostwa :)

    oczywiscie moce rozpraszane nalezy zwiekszyć o conajmniej 25% w stos. do tego co wyliczyłeś.(taka dobra zasada)

    np: wg. pow. wytycznych zbudować źródło pradowe o Ptot=300W (dla zakresu 0-15V oraz 15-30V)

    czyli z prostych przeliczeń mamy - że odpowiednio Imax=20A oraz 10A.

    I teraz: Projekt juz zakłada ,ze powinieneś liczyć wszystko na 20A i wziąć pod uwagę płynące prądy - nawet jesli na wyższym zakresie masz 10A.

    I tak na przykład dobrze by było dać więcej tranzystorow mocy w takim przypadku.

    Przykładowo tranzystor IRF3205 ma Rthjs=1,25 C/W
    gdyby zastosować takich 10 - rozdzielisz moc po równo =30w na sztuke.
    przy mocy ciągłej to sporo.

    Podkładka daje nam pi x oko 0,2C/W

    I teraz o ile sie nie mylę - wybierając przykładowy radiator np. z linku poniżej:
    http://www.tme.eu/html/PL/radiatory-serii-pr173/ramka_1853_PL_pelny.html
    (proszę nie sugerować sie firmą - oni generalnie poza pieknymi katalogami - nic na półkach często niestety nie mają - chyba ze się to zmieniło :) )

    radiatorek ma opornośc cieplną 1,8C/W

    A zatem maksymalna temp. zlącza (przyjmijmy 150 a nie 175 st.c.) przy temp. otoczenia o ktorej juz wspominałem - nie powinna teoretycznie przekroczyć:

    Tj=(Rthjc+Rthcs+Rthm+Rthsa)*P+Ta = (0,75+0,5+0,2+1,8)*30+50=147,5st.c.

    Przy czym: Rthm - r.c.podkł. mikowej+smar.;Ta -max. t. otoczenia.

    Jak sie nie dziabnąłem - niech mnie kto poprawi :)

    I to niestety tylko radiatorek dla jednego tranzystora :D musi byc w pionie.

    Usuniecie podkładek z radiatorów powinna obniżyc te temp. o 6.st.c.

    TO SA OBLICZENIA PRZYBLIZONE DLA CHŁODZENIA WOLNYM OBIEGIEM POPWIETRZA. (aaa - miało być 35 zamiast 50 - no to mamy tropiki :D)

    dokładniejsze obliczenia wykonuje sie innymi metodami - tym bardziej, ze rezystancja ktoregokolwiek z tych elem. zmienia sie wraz z temperaturą.

    dokładniej mowiąc - im dana częśc bardziej gorąca - tym niższy parametr Rthxx (szczególnie radiatora) i lepsza wymiana powietrza

    (zaraz sie zaczną bunty - dlaczego :D )

    Jeśli juz załozyliśmy - że na kazdym tranzystorze wydzieli sie nasze 30W i mamy ich 10. na wszelki wypadek mozna dodac rezystancje (b.małe) dla wyrównania prądów na kazdym.

    Każdy mosfet ma jakiś % tolerancji dla Vthreshold. oznacza to - ze moze zacząć przewodzić 1 zamiast 10 - szczególnie przy wartosciach progowych Vtrsh.
    Tu jest ono spore i wynosi 2....4V - tragedia te 2 V rozrzutu :)
    jeżeli kazdy tranzystor miałby przewodzic - powiedzmy 1(2)A można by było dorzucić na kazdy tranzystor przykładowo rezystorek 0,1Ω/0,5W(1W)
    Chociaz mozna sprobować bez - chodzi o równy rozpływ pradów.
    Dobre zaprojektowanie PCB też swoje zrobi i nie trzeba bedzie cudowac z dod. rezystorami :)

    Rezystor pomiarowy - wiadomo - w polskich warunkach cięzko o tanie b. dokładne rezystory. (a juz o 4 koncowkach to mozna pomarzyć :) )
    rozkładamy moc na kilka/kilkanaście.

    W tej chwili musiałbyś mieć: 0,1 ohm/40W
    Zwiekszamy tę wartość o 25%=50W


    i szukamy dobrych rezystorów metalizowanych - wystarczą w tej aplikacji.
    Łączymy TYLKO równolegle. np 2,2R/2W*22=0,1R/44W - troche mały zapas- jak na długotrwałą pracę. Ale już dla 3W mamy: 66W - to nawet lepiej bo przewym. o ponad 50%

    5%tolerancji to dla tego zastosowania powinno wystarczyć.
    normalnie powinny być 1%

    ściezki powinny byc tak zaprrojektowane aby umozliwić równy rozpływ prądów.

    punkt pomiaru (masa i wejscie wzmacniacza) powinny byc brane dokładnie z pkt. wspólnego tak połaczonych rezystorow.

    Niech mnie ktoś poprawi - jesli cos namieszalem.

    osobny problem - to przełączanie progu z 10 na 20A - z kontrolą napięcia D-S.

    No i jeszcze jedno - stosujuąc chłodzenie wymuszone - mozesz zniejszyć liczbę/wielkosc radiatorów i dodać załączanie albo regulacje w zal. od temp.

    musi byc wtedy juz zabezpieczenie przed jej przekroczeniam

    i układzik sie komplikuje :)
  • #28
    Nol
    Level 14  
    coberr, toś dołożył do pieca :) Myślę, że nie ma sensu kolegę straszyć, bo on nie potrzebuje tak bardzo zaawansowanego układu. Póki mu się to nie wzbudza to do 30 W z pojedynczego tranzystora i właściwym radiatorem z układu wyciągnie. Powyżej tej mocy i z większymi prądami to już wyższa szkoła jazdy, która wykracza poza ramy tego tematu.

    Swoją drogą używanie rezystora 0R1 do pomiaru prądu rzędu 20 A to nieporozumienie. Jest to bezsensowne nie tylko z punktu widzenia samej mocy do rozproszenia, ale przede wszystkim z powodu zmian rezystancji w funkcji temperatury i samej dokładności (tolerancji) wynikającej z równoległego połączenia wielu elementów. Dla takich akcji bierze się boczniki o rezystancji rzędu 10 mOhm (0,010 Ohm)...
  • #29
    coberr
    Level 19  
    Nol : no jakby nie bylo - tematem jest "piec" to i dokładamy :D

    Co do tego rezystora - zgadza się - to jest lekki bezsens stosowqać rezystor o wart.0R1 dlatego wczesniej zaproponowałem wykorzystanie dodatkowego układu ze wzmacniaczem :) Ale chcialem to zaprezentować dla tych wartości,ktore są - bez dokładania dodatkowych wzmacniaczy, kompenascji, cudów, niewidów :)

    Ale chodzilo generalnie o to aby nasz kolego mial świadomość chociaż podstaw i tego co go czeka :)

    Bo to ze tranzystor ma 200W to nie oznacza ze taką moc da sie wytracić :D
    A tu siedzą dwa i ukad ma oddać 300W :D
    no chyba ze ktoś faktycznie do projektu zamiast byczego radiatora dołączy butle z ciekłym Azotem :D
  • #30
    manekinen
    Level 29  
    Panowie, autor zdaje sobie z tego wszystkiego sprawę, dla tego pisał o idealnych warunkach dla tranzystora i o teoretycznej mocy.

    Myślę że troszkę straszycie z tym całym przekazywaniem ciepła, 100W z jednej obudowy wykrzesałem. Co prawda radiator olbrzymi to i nie zagrzał się mocno ale tranzystor już pewnie był jedną nogą na tamtym świecie :) Myślę że nie ma co na razie tłuc już tych postów, porobię jakieś poważniejsze testy, posprawdzam Wasze rozwiązania, dam znać :)

    Pozdrawiam.