Hallo,
Da ich meinen fliegenden Aufbau für eine Stromsenke zum Akku testen mal
gegen was "ordentliches" ersetzen möchte habe ich eine Platine dazu
geroutet.
Eckdaten sind Belastbarkeit bis 5A bei 50V.
Strom ist über I-Set einstellbar.
Habe ich im Layout noch irgendeinen groben Fehler / NoGo drin den ich
selbst nicht sehe?
Grüße
Energieverheizer
Energieverheizer schrieb:> Hallo,>> Da ich meinen fliegenden Aufbau für eine Stromsenke zum Akku testen mal> gegen was "ordentliches" ersetzen möchte habe ich eine Platine dazu> geroutet.> Eckdaten sind Belastbarkeit bis 5A bei 50V.> Strom ist über I-Set einstellbar.> Habe ich im Layout noch irgendeinen groben Fehler / NoGo drin den ich> selbst nicht sehe?>> Grüße> Energieverheizer
Sieht nicht sooooo schlecht aus.
Schau jedoch das Du die stromführenden Leitungen breiter machst. Die
Symetrie ist nicht nötig, denn die FETs werden eh lokal geregelt.
Die 470/4k7 - Widerstände am Gate - warum? Auch wenn die FETs nicht
geschaltet werden und daher der Hub am Gate nicht soooo hoch ist: es
gibt genau eine Situation, in der die ziemlich zackig abgedreht werden
müssen:
Du stellst mit I_soll einen Wert ein - und es ist noch keine
Spannungsquelle angeschlossen. Die FETs werden natürlich voll geöffnet.
Und dann klemmst Du die Spannungsquelle an... Da Du Akkus erwähnst die
gewinnen fast immer gegen die FETs.
Also las Dir da was einfallen damit das nie und nicht passiert.
Mir ist zwar immernoch nicht klar, warum man für eine Stromsenke FETs
verwenden will. Und dann einen Typ, bei dem ich im SOA-Diagramm keinen
eingezeichneten DC-Bereich finde.
Und vermutlich nur wegen der Steilheit der FETs brauchst du dann 8
unabhängige Stromregelungen.
Mit Bipolartransistoren könnten die Shunts im Emitterzweig gleichzeitig
den Transistorstrom symmetrieren...
Davon unabhängig finde ich das Layout ok.
Einige Leiterbahnen könnten breiter sein, im Bereich des
Massesternpunktes könntest du theoretisch auch die gesamte Fläche
füllen. Einige Lagenwechsel sind nicht notwendig z.B. zwischen C71 und
R74.
Es gäbe diverse Stellen an denen du das Layout robuster machen könntest.
Generell könnte ich dir noch den Tipp geben alle leeren Flächen zu
füllen, hat einige Vorteile:
- Platine wirkt dann zusätzlich zu den Kühlkörpern zur Wärmeabfuhr (auch
wenn dies nur wenige Prozent ausmacht
- Es muss weniger weggeätzt werden, ist deshalb umweltfreundlicher sowie
Ressourcen-schonender
- du könntest wenn du das Layout noch mal deutlich überarbeitest
deutlich breitere Leiterbahnen zeichnen, bzw. riesengroße Flächen statt
den dünnen Leiterbähnchen verwenden
Deine Entstörkondensatoren könnten etwas schöner angebunden sein,
erfüllen aber trotzdem noch ihren Zweck bei der trivialen Schaltung. Es
gibt kleinere Bauformen die du theoretisch unter den Sockel für die
Operationsverstärker platzieren könntest. (Früher gab es sogar für TTLs
Sockel welche den Abblockkondensator integriert hatten)
Die 470R vorm Gate sind völlig in Ordnung, manche Opamps fangen sonst an
zu schwingen wenn diese die Gatekapazität "sehen".
Allerdings wäre mir persönlich der Aufwand zu hoch um mehrere kleine
TO220 Fets anzusteuern.
Und eine E-Last hab ich mir auch schonmal gebaut, aber in bipolar und
32A/50V/400W (was zuerst begrenzt)
AVR: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2017)"ARM Aufrüstung:
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2017)"
Wenns unbedingt FETs sein müssen nimm was dickes wie IRFP250/240
Im DB haben die zwar auch keine DC Kennlinie, aber sie wurdn schonmal in
BK Precision Lasten gesichtet.
Auch mit Platine kann es noch ein fliegender Aufbau sein, erst mit
Gehäuse ist es dann fertig ;)
Energieverheizer schrieb:> Eckdaten sind Belastbarkeit bis 5A bei 50V.> Strom ist über I-Set einstellbar.
Immerhin schon mal 8 FETs anstatt einem, wie es einige Experten immer
wieder machen. Aber was bitte soll ein 82A/13mOhm FET bei 5/8 = 625mA
pro Zweig? Totaler Käse. Selbst wenn du bis auf vielleicht 0,8V entladen
willst, reicht dafür 1,3Ohm minimaler R_DS_ON. Ein oller BUZ11 reicht
dicke und ist gutmütiger, vor allem weil er weniger Steilheit hat.
> Habe ich im Layout noch irgendeinen groben Fehler / NoGo drin den ich> selbst nicht sehe?
Ein Pull-Down am I-Set Eingang wäre sinnvoll, damit der ohne Quelle
keinen Unsinn macht. Außerdem noch ein hochohmiger Pull-Up an jedem
-Eingang der OPVs, so um die 1-5M, damit man einen klitzekleinen
Stromoffset reinkriegt und der Regler bei 0V am Solleingang auch
WIRKLICH dicht macht.
Vielen Dank für die ganzen Tipps.
Leiterbahnen mach ich breiter.
MiWi schrieb:> Du stellst mit I_soll einen Wert ein - und es ist noch keine> Spannungsquelle angeschlossen. Die FETs werden natürlich voll geöffnet.> Und dann klemmst Du die Spannungsquelle an... Da Du Akkus erwähnst die> gewinnen fast immer gegen die FETs.
Das ist ein guter Hinweis.. Da hab ich jetzt was reingebastelt (siehe
Anhang). I-Set wird auf Null gehalten solange keine Spannung an V+
anliegt.
Die IRF2807 FETs nehm ich deshalb, weil ich davon noch gut 50 Stk liegen
hab.
I-Set hat schon einen Pulldown. Den sieht man nur nicht im Schaltplan.
Viele Grüße :)
Ich finde den Aufwand für 5 lumpige Ampere zu heftig. 50A wäre ne
sinnvolle Hausnummer.
Für so kleine Ströme kommt man mit Hochleistungswiderständen plus
Kühlkörper und evt. Lüfter viel schneller ans Ziel.
Cyblord -. schrieb:> Ich finde den Aufwand für 5 lumpige Ampere zu heftig. 50A wäre ne> sinnvolle Hausnummer.>> Für so kleine Ströme kommt man mit Hochleistungswiderständen plus> Kühlkörper und evt. Lüfter viel schneller ans Ziel.
es spielt aber - glücklicherweise - keine Rolle was du "findest" sondern
das, was der TO machen will...
MiWi schrieb:> es spielt aber - glücklicherweise - keine Rolle was du "findest" sondern> das, was der TO machen will...
Trotzdem halte ich es für legitim eine solche Meinung zu dem Thema hier
auch einzubringen.
Jeder darf dazu seine Meinung einbringen, solange es nicht anfängt
beleidigend zu werden...
Ja, die Senke ist brutal Überdimensioniert für den eigentlichen Zweck.
Aber vileicht will ich ja auch mal mehr Strom, dann ist der begrenzende
Part erstmal nur der Kühlkörper.
Andere fahren SUV, und ich hab ne unnötig fette Senke ;)
So überdimensioniert finde ich das Setup gar nicht!
Du wirst Staunen wie heiß die 250W anden Halbleitern werden!
Das Layout lässt ja keinen allzugroßen KK zu.
Ichin
Ichbin schrieb:> So überdimensioniert finde ich das Setup gar nicht!> Du wirst Staunen wie heiß die 250W anden Halbleitern werden!> Das Layout lässt ja keinen allzugroßen KK zu.
Es geht nicht um "überdimensioniert". Aber der Aufwand in Layout und
Bauteile ist groß dafür dass sie eben nur für 5A ausgelegt ist. Das
schränkt die Nutzbarkeit stark ein und führt das ganze Projekt etwas ad
absurdum.
30V/30A bei 250W max. Leistung wäre sinnvoller. In dem Bereich rangieren
käufliche elektronische Lasten der unteren Preisklasse nicht ohne Grund.
Energieverheizer schrieb:> Ichbin schrieb:>> Das Layout lässt ja keinen allzugroßen KK zu.>> Warum?>> Ich kann das ganze doch auf einen beliebig grossen KK schrauben.
Denk Dir nix, da schwubelt einer herum...
Ich hab sowas für eine sehr... dynamische Last mit einem sehr ähnlichen
Layout - allerdings nur mit 4 FETs pro Modul - für ein bischen mehr
Leistung gebaut...
Habe nach einigen Änderungen den Leistungsteil jetzt fertiggestellt.
Es sind jetzt 12 FETs auf einem 200x300x40 mm Kühlkörper geworden.
Die Stromtragenden Leiterbahnen wurden durch 1mm² Kupferlitze ersetzt
und die Platinen sind getrennt in Leistungs und Steuerteil.
Die Lochrasterplatine obenauf ist noch ein Provisorium zum testen und
wird später (sobald ich die Steuersoftware fertig habe) gegen die
eigentliche Steuerplatine ersetzt.
Bisherige Tests liefen schon ganz gut, kein schwingen über den vollen
Spannungsbereich von 1-60V und Strom 0-10A.
Bei Dauerlast von 400W über 2 Stunden wird der Kühlkörper ca. 65 °C und
die Transistoren am Gehäuse ca. 110 °C heiss. Da muss ich wohl noch am
Lüftungskonzept arbeiten.
Grüße
Energieverheizer
Energieverheizer schrieb:
Gratulation!
> Spannungsbereich von 1-60V und Strom 0-10A.> Bei Dauerlast von 400W über 2 Stunden wird der Kühlkörper ca. 65 °C und> die Transistoren am Gehäuse ca. 110 °C heiss.
Auf welcher Seite des Gehäuses?
Denn 110°C sind nun nix was so schrecklich ist, denn ohne Zwangskühlung
werden die FETs auf der "Oberseite" ungefähr so warm wie der Halbleiter
selber - und da sind 110° absolut ok.
Dein Teil wird auch nicht Monate und Jahre durchlaufen und daher sollte
schon das passen.
> Da muss ich wohl noch am Lüftungskonzept arbeiten.
Es würde helfen wenn die Ventilatoren nicht gegeneinander arbeiten
müssen sondern so angeordnet werden das sie den _ganzen_Kühlkörper mit
Luft anströmen. So wie am Foto werden nur max ca. 2/3 angeblasen - und
da arbeiten die zur Hälfte auch noch gegeneinander....
Weiters würde ich die FETs gegeneinander versetzen, denn auch die
arbeiten am KK gegeneinander, die Wärme kann (Bild 1 als Referenz) nur
nach oben und unten ausweichen - dort wo keine Kühlung auf der anderen
Seite stattfindet.
mM nach wäre es besser Du drehst die Anordung am KK um 90° und sorgst
für Luft zwischen allen Kühlrippen, dann hilft das schon besser.
Aber abgesehen von solchem Kleinkram - gut gemacht und nochmals:
Gratulation
Energieverheizer schrieb:> Da muss ich wohl noch am> Lüftungskonzept arbeiten.
Die Ventilatoren haben Abstand zum Kühlkörper, da geht Luft verloren.
Energieverheizer schrieb:> Bei Dauerlast von 400W über 2 Stunden wird der Kühlkörper ca. 65 °C und> die Transistoren am Gehäuse ca. 110 °C heiss.
An der Transistormontage kannst Du auch noch arbeiten.
1,35 K/W Wärmeübergangswiderstand sind verbesserungsfähig.
Ist es möglich, die Transistoren ohne Isolierung zu befestigen, und
dafür den KK zu isolieren?
Falk B. schrieb:> Immerhin schon mal 8 FETs anstatt einem, wie es einige Experten immer> wieder machen. Aber was bitte soll ein 82A/13mOhm FET bei 5/8 = 625mA> pro Zweig?
Hat immerhin einen Vorteil: mehr Siliziumfläche und damit die
Möglichkeit, auch mal ein bisschen thermische Energie selber
wegzustecken (größerer Cth).
Energieverheizer schrieb:> Bei Dauerlast von 400W über 2 Stunden wird der Kühlkörper ca. 65 °C und> die Transistoren am Gehäuse ca. 110 °C heiss. Da muss ich wohl noch am> Lüftungskonzept arbeiten.
Das passt. Die Bauelemente müssten 175°C Tj (also auf dem Silizium)
abkönnen. Wolltest du das jetzt jahrelang im Dauerbetrieb halten,
müsstest du mal über Bauteilalterung, also Arrhenius nachdenken. Bei der
vermuteten Nutzung von ein paar Stunden im Jahr ist das schlicht egal.
Danke für die Antworten.
Ich werde die vier Lüfter dann gegen 2 grössere (140mm) ersetzen und
diese direkt auf den Kühlkörper montieren.
Den ganzen Kühlkörper um 90° drehen geht leider vom vorgegebenen Platz
nicht.
Grüße
Energieverheizer
Energieverheizer schrieb:> Danke für die Antworten.>> Ich werde die vier Lüfter dann gegen 2 grössere (140mm) ersetzen und> diese direkt auf den Kühlkörper montieren.
Sorge dafür das alle Kanäle durchlüftet werden... und das geht am besten
wenn Du diese Lüfter einfach in einer Reihe von oben nach unten
anordnest... da braucht es keine neuen Lüfter.
> Den ganzen Kühlkörper um 90° drehen geht leider vom vorgegebenen Platz> nicht.>
Du hast mich falsch verstanden: die FETs am KK anders montieren damit
der Wärmefluß besser wird, nicht die Montage vom KK wo auch immer....
MiWi schrieb:> Du hast mich falsch verstanden: die FETs am KK anders montieren damit> der Wärmefluß besser wird, nicht die Montage vom KK wo auch immer....
Ah jetzt!
Da komme ich drauf zurück wenns nicht anders geht, denn das Bohren der
ganzen Löcher mit dem Akkuschrauber war eine Scheissarbeit..
Grüße
Energieverheizer
Deshalb wärs auch ne bessere Idee gewesen weniger Kanäle zu bauen, aber
die dann mit Transistoren im TO247 Gehäuse.
Oder noch besser TO264, dann kannste 400W mit 4 Kanälen verblasen ;)
Größenvergleich:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/340375/SAM_2909k.jpg
Mw E. schrieb:> Deshalb wärs auch ne bessere Idee gewesen weniger Kanäle zu bauen, aber> die dann mit Transistoren im TO247 Gehäuse.> Oder noch besser TO264, dann kannste 400W mit 4 Kanälen verblasen ;)
Das ist durchaus Richtig aber ich hab mich nunmal dazu entschlossen die
Transistoren zu nutzen die ich noch liegen habe. Sonst liegen die noch
in 10 Jahren hier rum ;)
Grüße
Energieverheizer
Soo.. Fertig ist der Apparat.
Hab über Pfingsten die Steuerung gebaut.
Hat 10 Speicherplätze, jeder individuell einstellbar, Einstellungen
werden im EEProm abgelegt.
Die Steuerung besteht aus:
ATMega 8
10 LED
12-Bit R2R DAC (endlich ist die Rolle 3,65k 1% aus der Pollinkiste mal
zu was gut ;)
4 Tasten
Einstellbereich ist von 45mA bis 11,6A in 2,8mA Schritten.
Im Testlauf war eine Schwankung von ca. +-2mA über 2 Stunden bei 200W zu
messen. Das ist für meine Zwecke mehr als aussreichend.
Kühlung ist durch andere Anordnung der Lüfter jetzt auch gut.
Max G. schrieb:> Falk B. schrieb:>> Immerhin schon mal 8 FETs anstatt einem, wie es einige Experten immer>> wieder machen. Aber was bitte soll ein 82A/13mOhm FET bei 5/8 = 625mA>> pro Zweig?>> Hat immerhin einen Vorteil: mehr Siliziumfläche
OK, ist aber nicht kriegsentscheidend.
> und damit die> Möglichkeit, auch mal ein bisschen thermische Energie selber> wegzustecken (größerer Cth).
Nö, denn die thermischen Kapazitäten wirken nur bei LeistungsPULSen,
nicht im eingeschwungenen (DC) Zustand. Außerdem sind die ziemlich
klein, die sind in ein paar ms durchgeheizt.
Energieverheizer schrieb:> Danke für die Antworten.>> Ich werde die vier Lüfter dann gegen 2 grössere (140mm) ersetzen und> diese direkt auf den Kühlkörper montieren.
Naja, das klingt alls nur nach KdF. Die Lüftzer pusten strunzdummm auf
ein Wand, die Luft wird weiß der Geier wie verwirbelt. Klar, besser als
gar nix, aber immer noch deutlich schlechter als eine gescheite
Luftströmung entlang der Kühlrippen. Dort gehört ein Blech drauf und
dann die Rippen mit mehren Lüftern schön gerade anblasen.
> Den ganzen Kühlkörper um 90° drehen geht leider vom vorgegebenen Platz> nicht.
Man könnte den Kühlkörper halbieren und die Hälften mit den Rippen
gegeneinanden zu einem Luftkanal zusammenschrauben. Dort kann man dann
schön mit einem Lüfter einpusten! So machen es viele Kühlaggregate.
Aber wie schon von Anderen bemerkt, sind 110°C Gehäusetemperatur für so
einen Transistor eher eine Wohlfühltemperatur ;-)
5A-Sink-Brd.png
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5A-Sink-Sch.png
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