Αύξηση ρεύματος σε ένα 75W Constant Current Electronic Load!

[744]

Τα MOSFET μπορεί κανείς να τα παραλληλίσει στην περίπτωση που τα χρησιμοποιεί σαν διακόπτες και μάλιστα χωρίς αντίσταση πόλωσης (το αντίθετο από τα διπολικά τρανζίστορ). Στην λειτουργία αυτή, το MOSFET έχει θετικό συντελεστή αύξησης της Ron και έτσι όταν ζεσταθεί μειώνεται το ρεύμα από μέσα του.

Όμως στην γραμμική λειτουργία ΔΕΝ παραλληλίζονται τόσο εύκολα όπως τα διπολικά όπου μια μικρή αντίσταση, τάξης 0,1-0,5 ωμ, αρκεί για να μοιράσει το ρεύμα μεταξύ τους σωστά.

Στα MOSFET, στην γραμμική λειτουργία, αυτή η αντίσταση θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 φορές μεγαλύτερη για να είμαστε σίγουροι ότι θα είμαστε στην ασφαλή περιοχή του κάθε ενός τρανζίστορ. Αυτό έχει σαν συνέπεια την μεγαλύτερη απώλεια ισχύος σε θερμότητα αλλά δεν καίγονται τα MOSFET. Φταίει για αυτό ο αρνητικός συντελεστής της Ron κατά την γραμμική λειτουργία που οδηγεί στην καταστροφή του ποιό άτυχου MOSFET και στη συνέχεια του επόμενου που έμεινε μόνο να αντέξει όλο το φορτίο.

Η άποψή μου είναι να χρησιμοποιήσεις το μεγαλύτερο MOSFET για την δουλειά που μπορείς να βρεις. Αν δεν είναι εφικτό, βάλε όπως προαναφέρθηκε παράλληλα κυκλώματα με τον τελεστικό μαζί.

Τέλος, δες και την εναλλακτική να βάλεις παράλληλα διπολικά, με την γνωστή συνδεσμολογία της μικρής αντίστασης στον εκπομπό.

[andreasmon]

Καταρχήν σας ευχαριστώ όλους για την βοήθεια σας-συμβουλές.

Έκανα κάποιες δοκιμές και συμφωνώ απόλυτα με αυτά που μου γράψατε.Παρόλο που έβαλα δυο ίδια μοσφετ,με ίδιο μήκος καλωδίων,δεν δουλεύουν γραμμικά,δεν τραβάνε το μισό ρεύμα το καθένα,αλλά το χωρίζουν 60% το ένα και 40% το άλλο.

Σε ρεύμα φορτίου 2 αμπέρ μέτρησα 0,8 αμπέρ στο ένα και 1,2 αμπέρ στο άλλο.Στα 6 αμπέρ φορτίου μέτρησα περίπου 2,1 αμπέρ στο ένα και 4,9 στο άλλο και τέλος στα 14 αμπέρ φορτίου μέτρησα 4,9 αμπέρ στο ένα και 9.1 αμπέρ στο άλλο.Ακόμα πιο μικρό ποσοστό τοις 100 από 40%.Εκεί έκαψα και το ένα μοσφετ που σήκωνε το περισσότερο φορτίο.Όλες οι δοκιμές έγιναν με τάση τόσο τροφοδοσίας,όσο και φορτίου 12,5 βολτ.

Επίσης δοκίμασα και αυτό που μου πρότεινε ο Δημήτρης (eleCtroAsxetos).Άλλαξα την R4 από 1 ΚΩ σε 220 Ω και οι δοκιμές μου έδειξαν μια γραμμικότητα μέχρι ρεύμα φορτίου 6 αμπέρ!!! περίπου 2,9 αμπέρ το ένα και 3,1 αμπέρ το άλλο.Μια χαρά σκέφτηκα,καλά τα πάει..Από εκεί και πέρα ξαναγυρίσαμε στο ίδιο μοτίβο.Στα 10 αμπέρ είχα 3,5 αμπέρ στο ένα και 6,5 αμπέρ στο άλλο.Τέλος στα 14 αμπέρ φορτίου μέτρησα 4,8 αμπέρ στο ένα και 9,1 αμπέρ περίπου στο άλλο.

Οπότε σκέφτομαι να φτιάξω αυτό που μου προτείνατε,πολλά κυκλώματα(τελεστικός+μοσφετ+αντιστάση φορτίου) παράλληλα.

έχει κάποιος κάποιο σχηματικό να μου προτείνει να κατασκευάσω,εγώ θέλω ένα φορτίο μέχρι 12 αμπέρ.Και 15 να φτάνει δεν με χαλάει.


Kάτι σαν το παρακάτω θα δουλέψει;

75W LOAD 2.jpg

Ευχαριστώ.

[selectronic]

Οι τιμές των εξαρτημάτων εξαρτώνται από την τάση ή το εύρος τάσεων "+V" που θα δουλέψεις.

Εγώ σαν ερασιτέχνης περιορισμένων ικανοτήτων () δεν βλέπω κάτι λάθος, αλλά θα μπορούσες να αφαιρέσεις τις Zener (εφόσον η Vcc είναι πάντα κάτω από πχ 17-18V) και θα μπορούσες να παραλήψεις την R2 και να έχεις μόνο R1/VR1 για την επιθυμητή τάση (για Vcc=12V και 2x80mV R1~=150K με VR1=1K). Θυμήσου ότι αυτός ο διαιρέτης είναι πάνω στην Vcc οπότε βάλε μπόλικα ΚΩ αντίσταση/pot.
Για τις αντιστάσεις Πύλης που περιορίζουν το ρεύμα στα ~10mA δεν ξέρω αν χρειάζονται 100% αφού δεν θα δουλεύεις παλμικά τα MOSFET (αλλά το LM358 έχει 40mA max current sink), πάντως κακό δεν μπορεί να κάνουν πέρα από παραπάνω χώρο στην πλακέτα.

Θυμήσου ότι (για δύο MOSFET) θα υπολογίσεις τα μισά Αμπέρ για κάθε MOSFET και Rs. Τα 0.01Ω για Rs είναι καλό για την ισχύ που θα τρώει η αντίσταση (κάτω από 1W), αλλά μπορεί να έχεις θέματα με ελάχιστο ρεύμα (με το Pot τέρμα δεν θα είναι 0mA να ξέρεις) και με το "βήμα", γιατί για πχ 8Α ανά Rs (16A συνολικά) θα έχεις 80mV max και το LM358 έχει offset voltage "2mV Typical, 5mV Max".
Το ίδιο που είπα και στο #20 για την Τάση Αναφοράς, εξαρτάτε από τα γούστα σου στην ακρίβεια-σταθερότητα που απαιτείς. Το "σωστό" πάντως είναι να έχεις μία ξεχωριστή που την φτιάχνεις με Zener/TL431/LM385 κτλ...

Δεν ξέρω αν 2xIRFP250 θα είναι αρκετά για 15A, εξαρτάτε από την +V... Το datasheet λέει 180W@25c με 1.44W/c derate, άρα στους πχ 100c θα έχεις μόνο ~70W, βγάλε και 10% για ασφάλεια πάμε στα 60-65W που σημαίνει ~5.5A στα 12V αλλά μόνο 2Α στα 30V... Εξαρτάτε από την ψήκτρα κτλ, αλλά αφού θα κάνεις κατασκευή βάλε ένα LM324 και τέσσερα MOSFET να δουλεύει χαλαρά και να έχεις και παραπάνω δυνατότητα αν χρειαστεί στο μέλλον.

Ένα τελευταίο edit, να ξέρεις ότι ακόμα και με έναν τελεστικό για κάθε MOSFET πάλι θα υπάρχουν διαφορές στο φορτίο, λόγο της offset voltage των τελεστικών αλλά και των Rs που δεν θα είναι 100% ίδιες μεταξύ τους (τα κλασσικά "άσπρα τουβλάκια" 5-10-20W παίζουν αρκετά). Μπορείς να καλυτερεύσεις τα πράγματα με καλύτερους τελεστικούς και αντιστάσεις ακριβείας, εξαρτάτε πάλι από το πόσο μερακλής είσαι!

15 edit έχω κάνει :/

[FILMAN]

Καταρχήν σας ευχαριστώ όλους για την βοήθεια σας-συμβουλές.

Έκανα κάποιες δοκιμές και συμφωνώ απόλυτα με αυτά που μου γράψατε.Παρόλο που έβαλα δυο ίδια μοσφετ,με ίδιο μήκος καλωδίων,δεν δουλεύουν γραμμικά,δεν τραβάνε το μισό ρεύμα το καθένα,αλλά το χωρίζουν 60% το ένα και 40% το άλλο.

Σε ρεύμα φορτίου 2 αμπέρ μέτρησα 0,8 αμπέρ στο ένα και 1,2 αμπέρ στο άλλο.Στα 6 αμπέρ φορτίου μέτρησα περίπου 2,1 αμπέρ στο ένα και 4,9 στο άλλο και τέλος στα 14 αμπέρ φορτίου μέτρησα 4,9 αμπέρ στο ένα και 9.1 αμπέρ στο άλλο.Ακόμα πιο μικρό ποσοστό τοις 100 από 40%.Εκεί έκαψα και το ένα μοσφετ που σήκωνε το περισσότερο φορτίο.Όλες οι δοκιμές έγιναν με τάση τόσο τροφοδοσίας,όσο και φορτίου 12,5 βολτ.

Επίσης δοκίμασα και αυτό που μου πρότεινε ο Δημήτρης (eleCtroAsxetos).Άλλαξα την R4 από 1 ΚΩ σε 220 Ω και οι δοκιμές μου έδειξαν μια γραμμικότητα μέχρι ρεύμα φορτίου 6 αμπέρ!!! περίπου 2,9 αμπέρ το ένα και 3,1 αμπέρ το άλλο.Μια χαρά σκέφτηκα,καλά τα πάει..Από εκεί και πέρα ξαναγυρίσαμε στο ίδιο μοτίβο.Στα 10 αμπέρ είχα 3,5 αμπέρ στο ένα και 6,5 αμπέρ στο άλλο.Τέλος στα 14 αμπέρ φορτίου μέτρησα 4,8 αμπέρ στο ένα και 9,1 αμπέρ περίπου στο άλλο.

Οπότε σκέφτομαι να φτιάξω αυτό που μου προτείνατε,πολλά κυκλώματα(τελεστικός+μοσφετ+αντιστάση φορτίου) παράλληλα.

έχει κάποιος κάποιο σχηματικό να μου προτείνει να κατασκευάσω,εγώ θέλω ένα φορτίο μέχρι 12 αμπέρ.Και 15 να φτάνει δεν με χαλάει.


Kάτι σαν το παρακάτω θα δουλέψει;

75W LOAD 2.jpg

Ευχαριστώ.

Οι R2, R3 και η D2 δεν χρειάζονται (ο τελεστικός δεν θα σου δώσει έτσι κι αλλιώς πάνω από 10.5V περίπου), σε όλα αυτά τα κυκλώματα που έχετε κάνει έχετε πάρει κανένα παλμογράφημα πάνω στη shunt να δείτε μήπως έχετε ταλαντώσεις;

[andreasmon]

έχετε πάρει κανένα παλμογράφημα πάνω στη shunt να δείτε μήπως έχετε ταλαντώσεις;

Όταν βρω χρόνο θα συνδέσω παλμογράφο στα άκρα της shunt-R5.Χρειάζεται και από κάπου αλλού να πάρω μετρήσεις,για να μαθαίνουμε και εμείς που δεν ξέρουμε από τέτοια κυκλώματα (με πρώτο και καλύτερο εμένα).

Ευχαριστώ.

[selectronic]

Οι R2, R3 και η D2 δεν χρειάζονται (ο τελεστικός δεν θα σου δώσει έτσι κι αλλιώς πάνω από 10.5V περίπου), σε όλα αυτά τα κυκλώματα που έχετε κάνει έχετε πάρει κανένα παλμογράφημα πάνω στη shunt να δείτε μήπως έχετε ταλαντώσεις;

Δυστυχώς δεν έχω παλμογράφο

Στο gadget-παλμογράφο που έχω (κατεβαίνει στα 1μS/Division ) όμως είχα δει κάτι θέματα που μπορεί να ήταν ταλαντώσεις (δεν έχω φωτό δυστυχώς) στους τελεστικούς που δοκίμαζα στο τροφοδοτικό που φτιάχνω και χρειάστηκε να βάλω πυκνωτές μεταξύ αναστρέφουσας εισόδου και εξόδου και στους δύο OpAmp:
Ξεκίνησα από τους μικρότερους που είχα και ανέβαινα μέχρι να μην έχω πια πρόβλημα. Στην μία περίπτωση ~2nF είναι αρκετά και στην δεύτερη θέλει την δεκαπλάσια χωρητικότητά, δεν ξέρω γιατί... Έχω στο νου μου ότι αυτά τα θέματα μπορεί να είναι λόγο του ότι το κύκλωμα είναι ακόμα στο breadboard και τελικά να μην χρειάζονται όταν φτιαχτεί σε πλακέτα. Επίσης είναι "ανάποδη" η συνδεσμολογία (αναστρέφουσα με μη-αναστρέφουσα είσοδος) από ότι στο Dummy Load, που με το ίδιο gadget-παλμογράφο δεν έχω δει θέμα.
Μπορώ το πρωί αν θες να πάρω φωτογραφίες από τις τάσεις στις αντιστάσεις του "μεγάλου" Dummy Load υπό φορτίο.

*Γιατί λες να έχει 5.1V Zener (αντί 10-18V) στο αρχικό κύκλωμα?

Όταν βρω χρόνο θα συνδέσω παλμογράφο στα άκρα της shunt-R5.Χρειάζεται και από κάπου αλλού να πάρω μετρήσεις,για να μαθαίνουμε και εμείς που δεν ξέρουμε από τέτοια κυκλώματα (με πρώτο και καλύτερο εμένα).

Ευχαριστώ.

Με ενδιαφέρει κι εμένα να δω μετρήσεις αν γίνεται, και να ξέρω αν χρειάζονται κάπου αλλού μετρήσεις, για τον ίδιο λόγο (για να μαθαίνω)!

Κάτι ακόμα για το κύκλωμα andreasmon, να βάλεις και τους πυκνωτές XuF+XnF κοντά-κοντά στο LM358/324 και σιγουρέψουν ότι η 12Vcc είναι αρκούντως σταθερή για να χρησιμοποιηθεί σαν Vref (αλλιώς βάλε μία αντίσταση+Zener 2-3V μικρότερη της Vcc).

[selectronic]

Έκανα ένα πρόχειρο τεστ και πήρα μερικές φωτογραφίες και βίντεο, αλλά η μηχανή μου είναι ολίγον αρχαία και δεν έχω καταφέρει ποτέ μέχρι τώρα να κάνω την οθόνη του "παλμογράφου" να φανεί σε βίντεο 640x480...

Δεν υπάρχει πρόβλημα σε ότι μπορώ να δω, παρά μόνο όταν ακούμπαγα τις ενώσεις στα καλώδια που δίνουν τα mV στην είσοδο των τελεστικών, που το βρίσκω λογικό.
Στο τεστ έδινα ~0-1.2V σε κάθε 0.1Ω/5W αντίσταση, άρα ~15Α μέγιστο με τα 12 MOSFET που έχω βάλει. Σαν "πηγή" έβαλα έναν μετ/στη 24-0-24/600VA με δύο διόδους 70Α και 2x22.000uF/40V για εξομάλυνση.

Το gadget-παλμογράφος δεν μετράει τα mV στις αντιστάσεις σωστά (μετράει μόνο σε "Χ.ΧΧ V" και γράφει ότι να 'ναι σε τόσο μικρές τάσεις), αλλά τα προβλήματα που είχα όταν προσπαθούσα να έχω 4 MOSFET με έναν τελεστικό φαινόντουσαν στην "υπό δοκιμή" τάση με το gadget, στο αυτί (σφύραγε το άτιμο) και σε ένα πυκνωτάκι 47uF/63V στην έξοδο του τροφοδοτικού που κυριολεκτικά έβραζε, οπότε είμαι σχεδόν σίγουρος () ότι τα ίδια θα έβλεπα και τώρα αν υπήρχε θέμα.
Το μόνο που παρατήρησα ήταν ένα θέμα στη κυματομορφή όταν έβγαλα τους πυκνωτές εξομάλυνσης και τράβηξα το μέγιστο φορτίο, φαίνεται στην τελευταία φωτό του άλμπουμ.

Με το μέγιστο φορτίο μέτρησα όλες τις αντιστάσεις και είχα από 117.7mV έως 122.0mV, άρα περίπου 3.6% απόκλιση που είναι πάνω κάτω το ίδιο αποτέλεσμα με το τεστ στα 25Α που είχα κάνει και μου φαίνεται πολύ καλό (ανέλπιστα?) για τα 5mV offset των LM324 και την άγνωστη ανοχή των 0.1Ω/5W (δεν θα είναι καλύτερη από 5-10% πιστεύω).
Με καλύτερες αντιστάσεις που μπορεί να είναι πολύ μικρότερες από τις δικές μου αφού το μόνο που κάνουν είναι να μετράνε το ρεύμα του κάθε MOSFET και καλύτερους τελεστικούς, θα μπορούσε να έχει ακόμα καλύτερη ακρίβεια.

Άλμπουμ με φωτογραφίες εδώ, και βάζω και δύο βίντεο χείριστης ποιότητας:

Απλά ένα 0-15Α:

[selectronic]

2ο βίντεο, που μετράω την τάση σε κάθε μία από τις 6 αντιστάσεις τις μίας πλευράς: