ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein paar Zweifel, was die Stabilität betrifft.
Bildchen hab ich angehängt.
Ich würde dazu tendieren, dass der "-" des U2A direkt auf den Shunt gehen sollte und dafür das Eingangssignal "DAC" nach dem Spannungsfolger per Spannungsteiler auf das richtige Level heruntergeteilt werden sollte, da U2B zum einen eine sehr hohe Verstärkung hat und zum anderen eine Phasenverschiebung in das System bringt, was dann dazu führen könnte, dass das zum Schwingen anfängt?
U2B wäre dann an der Regelung unbeteiligt und würde nur meinen Spannungsabfall am Shunt für die Messung "aufbereiten".
Zudem reisst jeder OpAmp den Ausgang voll auf wenn keine Last angeschlossen ist ind muss, sobald man sie anschliesst, erst runterregeln. Dafur nutzt man meist eine Maximalstrombegrenzung direkt vom shunt zum Gate.
Eine Kompensation, direkt vom Ausgang auf den shunt-Messwert, verhindert schwingen. Überkompensiert wird er aber langsam, also gerade nur die Überschwinger kompensieren.
Keine Ahnung was dein MOSFET kann wie meisten taugen nicht für Analogbetrieb.
Keine Ahnung was dein MOSFET kann wie meisten taugen nicht für
Analogbetrieb.
Hmm ja, der MOSFET hat beeindruckende Daten wie 1,5mR@4.5V, 100A Id(cont), ~20nC gate charge usw.
Aber stimmt schon, der ist zum Schalten in Schaltnetzteilen gedacht. Das Datenblatt zeigt zwar auch eine Kennlinie für Ugs-Rds, aber hmm ... idk, zumindest wären 3,3V vom OpAmp für Ugs genug, um den MOSFET über den gesamten gewünschten Bereich auszusteuern.
Und vielen Dank - "Konstantstromsenke" hatte ich schon vergessen ... Damit lässt sich besser googeln.
edit: ich tendiere dazu 4 stück solcher MOSFETs zu benutzen ... Dann ist es auch leichter einen vernünftigen CPU-Kühler draufzumontieren. Ein einzelner käme mir etwas spooky vor. Aber 4 Gates statt 1 Gate sind halt die 4fache Kapazität .......
der RDSon ist für ne Stromsenke ziemlich uninteressant und 4 Mosfets kriegst du nicht synchron, ausser du benutzt 4 Steuer OPs und/oder ordentliche Sourcewiderstände.
Und du brauchst FETs bei denen die SOAR für DC spezifiziert ist, andere brennen irgendwann ab.
Einfach mal googeln und nicht das Rad neu erfinden.
Ich habe eine elektronische Last mit 6 FETs, die haben alle ihren eigenen Shunt und eigenen OPV zur Steuerung.
Die Chinesen bauen ein recht beliebtes Ding mit nur einem einzigen TO-220 FET, kann 100W oder sogar 150W und bei einem Kumpel funktioniert das sogar dauerhaft, ohne daß der FET verdampft.
ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein paar Zweifel, was
die Stabilität betrifft.
Du willst den FET analog betreiben, als geregelten Widerstand. In meinem Akkutester habe ich sowas gemacht und einen FET gewählt, der einigermaßen flach ist, keinen LL, hier einen IRF540.
Wie auch bei bipolaren, steigt bei Erwärmung der Strom an, was man per Gegenkopplung durch einen Widerstand im Source verringern kann. Überlege also, welche minimale Spannung Du belasten willst und wähle den R1 möglichst groß.
Warum Du dort einen Differenzverstärker (U2B) einsetzen willst, erschließt sich mir nicht, da Dein Shunt ja einen direkten Bezug zu GND hat.
Der Eingangspuffer U2C v=1 erscheint mir auch überflüssig, der +In von U2A ist doch hochohmig genug.
Ich habe nicht mit PWM und RC-Filter gespielt, steuere mit einem echten D/A-Wandler MCP4725 an.
Da lobe ich mir die 8 Transistoren auf einen segmentkühler mit 120mm Fan. Mit 2N2772 geht da schon was. Die Dinger mit 40×TO3 sind mir leider bei einem Umzug entlaufen...
zumindest wären 3,3V vom OpAmp für Ugs genug, um den MOSFET über den
gesamten gewünschten Bereich auszusteuern.
Der MOSFET ist vollkommen ungeeignet, es gibt keine DC Kurve im Diagramm Figure 10. Maximum Safe Operating Area, und Parallelschaltung von MOSFETs im Linearbetrieb, böse, der Strom verteilt sich mitnichten gleich, sondern einer nimmt alles.
ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein
paar Zweifel, was die Stabilität betrifft.
Ich auch. :-D
Zu vielen Dingen wurde ja schon was gesagt. Das kann man alles
beachten und dann irgendwie loesen.
Das naechste Problem ist dann ob deine Gesamtschaltung
stabil ist. Ist ja eine Regelung. Also in LT-Spice
simulieren und Phasenreserve bestimmen.
So bekommst du die Gesamtschaltung stabil.
Jetzt willst du aber wohl deiner Schaltung einen
Steuerbaren Strom aufzwingen oder? Da stellt sich
sofort die Frage wie schnell das sein soll.
Als ich das vor einigen Jahren gemacht habe bin ich
bis 10khz gekommen. Je langsamer das das sein darf
umso einfacher fuer dich.
Kann man auch noch hin bekommen.
Problem ist aber dann leider das die Spannung welche du an
deine tolle Last anschliessen willst teil der Regelstrecke ist.
Wenn das ueberschaubar ist, okay. Wenn irgendwie komplex
und vorhersehbar, z.B ein Netzteil, dann kann das praktisch immer irgendwie
schwingen. An der Stelle dachte ich dann irgendwann das eine
Kiste mit dicken Widerstaenden auch einen gewissen Charme
hat. .-)
An der Stelle dachte ich dann irgendwann das eine
Kiste mit dicken Widerstaenden auch einen gewissen Charme
hat. .-)
Hmm ja, das ist mein Backup-Plan 🙈
Okay, das ganze ist wohl wirklich nicht so einfach 🤔
Also im Grunde möchte ich ja nichts neues erfinden - alles was ich baue, baue ich eigentlich nur, weil man das nicht kaufen kann oder zu teuer ist.
In diesem Fall wäre es der zweite Grund 😅
Und im Internet kucke ich auch immer, aber da wird soviel Schrott abgeladen, was mehr-oder-weniger einfachen Prinzip-Schaltbildern entspricht aber halt sich um zB Schwingungsneigung usw nicht schert.
Und eigentlich wahnsinnig viel Zeit wollte ich auch nicht investieren dafür ...
Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...
Der MOSFET passt halt dann leider immer noch nicht, aber da kuck ich noch.
Gedachte ist das Ganze so, dass es zweiteilig werden wird.
Die MOSFETs + OPs auf einer Aluminium-Platine und auf der Rückseite ein dicker CPU-Kühler montiert. (Das Bild der Platine) (die "NetTies" sind 0R Widerstände in 1206 und 0805, da die Aluminium-Platinen nur einseitig gehen)
Die andere Platine mit USB, STM32, usw wird dann draufgesteckt und wird üblicherweise 4-lagig, weil es nichts mehr kostet.
Wenn das Unsinn ist, was ich bisher gemacht habe, dann lass ich es gleich ganz sein und mach es mit dicken Widerständen.
Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ... Aber in der Leistungsklasse findet man nichts günstiges und ich brauch das wahrscheinlich höchst selten, sodass ich da auch nicht viel ausgeben möchte.
Okay, das ganze ist wohl wirklich nicht so einfach 🤔
Der Punkt ist letztlich was man damit machen will.
Soll die Last einfach Spannungsquellen wie z.B einen Akku belasten,
dann ist das sicherlich machbar. Sind die Spannungsquellen vorhersehbar
weil es z.B immer einen dicken Kondensator am Ausgang gibt, dann auch.
Sobald man davon aber abweicht dann hat zum einen den Regler
in der Last und den Regler in der quelle. Auch wenn man das irgendwie
stabil bekommen kann, die Frage die ich mir gestellt habe, welche
Erkenntnis kann man daraus noch gewinnen?
Wenn man dagegen einfach einen Widerstand mit Transistor hart
schaltet dann kann man am Ueberschwingen einen Eindruck vom
Systemverhalten bekommen. Das war mir wichtiger als eine coole Schaltung.
Wenn du dagegen Akkus mit "komplexer" Last testen willst dann kann
das vermutlich sehr sinnvoll sein.
Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ..
Warum braucht man dazu eine Konstantstromsenke, warum nicht einfach ein (induktionsarmer) Widerstand, und wenn man Lastwechselreaktionen testen will einen zweiten per MOSFET hinzuschalten ?
Schon gibt es keine Regelprobleme und kein overengineering.
Wenn man das nur sehr kurz macht dann kann man ohne
Kuehlkoeper auskommen. Allerdings wirst du bei 1.2V
wohl eine externe Spannungsversorgung brauchen.
Ich hab meine Schaltung in den letzten Tagen hart
rangenommen und kann damit problemlos 120A schalten:
Beitrag "Batterietester / Innenwiderstand"
Wenn man das nur sehr kurz macht dann kann man ohne
Kuehlkoeper auskommen. Allerdings wirst du bei 1.2V
wohl eine externe Spannungsversorgung brauchen.
Oh, BUK7S0R5 ... Der hat für SOA auch DC angegeben und würde bei 2V um die >100A schaffen.
Datenblatt sagt der kann bis zu 500A cont und 2237A peak 😳
Mmhmmm ... ich überleg immer noch, ob ich weitermachen soll oder nicht ... 😂
Warum braucht man dazu eine Konstantstromsenke, warum nicht einfach ein
(induktionsarmer) Widerstand, und wenn man Lastwechselreaktionen testen
will einen zweiten per MOSFET hinzuschalten ?
Ja stimmt schon, dann wäre es sowas wie die Schaltung von Vanye R.
Er macht ja im Prinzip auch nichts anderes, als einen MOSFET an und auszuschalten und die eigentlichen Verbraucher sind die Widerstände.
Datenblatt sagt der kann bis zu 500A cont und 2237A peak 😳
Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D
Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...
Das ist ein reiner I-Regler mit dem Kondensator im Feedback-Pfad. Gibt es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen PI-Regler verwenden willst? Für die Umwandlung in einen PI-Regler müsste man lediglich C21 durch eine Serienschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand ersetzen.
Wäre eventuell auch nicht verkehrt die entsprechenden Komponenten steckbar zu machen, dann kann man viel leichter die Regelparameter variieren bis es passt und macht sich nicht beim zehnten mal Umlöten die Pads kaputt. Ich würde als ersten Schritt ein Test-Board mit nur einer Schaltung und steckbarem Kondensator/Widerstand aufbauen, damit kann man in Ruhe die Parameter optimieren. Wenn alles funktioniert und die Schaltung stabil regelt dann kann man immer noch das richtige Board mit 4 Kopieen der Schaltung und fest eingelöteten SMD-Teilen bauen.
Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D
Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D
Ich hab da keine Ahnung von... Man kann den ja nicht auf einen Kühlkörper schrauben. Wie kühlt man so ein Teil? Oder schraubt man von oben einen Kühlkörper darauf. Ähnlich einem CPU-Kühler? Nur ne Leierplatte kann die Wärme doch kaum transportieren?
Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ...
Da wäre es doch effizient einen Step-Up, der bei 1,2V einen Wandler mit 50A belasten kann, zu haben. Dann könntest Du gleich wieder in den Wandler zurückspeisen, statt die Energie zu verheizen. Ist halt nur eine teure und aufwendigere Variante.
Ich hab da keine Ahnung von... Man kann den ja nicht auf einen
Kühlkörper schrauben. Wie kühlt man so ein Teil? Oder schraubt man von
oben einen Kühlkörper darauf. Ähnlich einem CPU-Kühler? Nur ne
Leierplatte kann die Wärme doch kaum transportieren?
Ich ging davon aus, dass ich bei JLC einseitige Aluminiumplatinen machen lasse und mit einem dicken CPU-Kühler von hinten kühlen werde 🤔
Gibt
es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen
PI-Regler verwenden willst?
Der Grund ist eigentlich nur, dass ich keine Ahnung habe, wie ich den Regler dimensionieren soll und für den I-Regler gabs Schaltpläne mit den immer gleichen Bauteilwerten 😂
Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht gerade billig ist 😅
Ich hatte vor eine E-Last zu bauen. Habe aber dann doch ein gebrauchtes Kikusui gekauft.
Damals hatte ich vor ein 600/800W Gerät (80V, 100A, 11mOhm) konservativ dimensioniert mit drei sehr robusten Linearen IXYS MOSFETS zu bauen. Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2):
Als Kühlkörper selektierte ich drei 200W Arctic Freeze Kühlaggregate die mit den jeweiligen zu erwartenden 200W spielend fertig wurden, wie sich durch Testen bestätigen ließ.
Als Strommesswiderstände selektierte ich Vierleiter Widerstände im selben SOT-277 Gehäuse wie die Transistoren.
Für die Hochstromverdrahtung verschraubte rechteckige Kupfer Streifen.
Aber dann wollte ich mir die Arbeit doch nicht antun und kaufte anstatt ein 300W Kikusui, mit dem ich sehr zufrieden bin und leistungsmässig auch auskomme. Billiger war es auch insgesamt. Die Transistoren, Kühlaggregate und Meßwiderstände kosteten alleine fast $800. ein interessantesProjektwöre es allemal gewesen.
Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt
soviel Strom bringt
Dann musst du den Transistor ja gar nicht so hart rannehmen wenn er
nur niederohmig genug ist. Da solltest du dir eher Gedanken
um deine Widerstaende machen. Zumal bei deiner geringen Spannung
jedes bisschen Widerstand auf der Platine/Zuleitung usw, gleich
ein grosser Fehler ist.
BTW: Auf dem Bild meiner Platine sieht man vielleicht das ich
die Leiterbahnen mit ordentlich Zinn verdickt habe. Das habe
ich auch, aber darin befindet sich noch eine ganze Menge 1mm
Kupferdraht den ich mit auf die Leiterbahnen aufgeloetet habe.
Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit
erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und
Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2)
Wie wäre es mit einer 100er Packung BC337. Die schaltest Du parallel mit jeweils eigenen Emitterwiderstand. Bei 50A:100 - jeder wird mit rund maximal 500mA belastet. Das wäre zumindest eine ausgefallene Lösung fernab des Mainstreams. ;o)
Wie wäre es mit einer 100er Packung BC337. Die schaltest Du parallel mit
jeweils eigenen Emitterwiderstand. Bei 50A:100 - jeder wird mit rund
maximal 50mA belastet. Das wäre zumindest eine ausgefallene Lösung
fernab des Mainstreams. ;o)
50A verteilt auf 100 Transistoren sind immerhin 500 mA pro Transistor. Bei 1.2V macht das 0.6W Verlust pro Transistor, mit 200 K/W kommt man also auf eine Erwärmung von 120 Grad, bei 30 Grad Umgebungstemperatur erreicht man schon die Maximaltemperatur von 150 Grad für den BC337. Und bei so vielen Transistoren auf einer Platine erhöht sich ganz schnell die für die Kühlung es einzelnen Transistors relevante "Umgebungstemperatur". Und 100% gleich wird die Verteilung des Laststroms am Ende doch nicht, da braucht man Reserven damit das nicht zu einer Überhitzung einzelner Transistoren führt.
Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...
Schon viel gesagt, doch bei meinen Gehversuchen mit elektronischen Lasten habe ich feststellen dürfen, dass ein Zobel-Netzwerk Wunder bzgl. der Stabilität bewirkt.
Ich habe das RC-Glied (eigentlich dient es zur Kompensation von Leitungsinduktivitäten, aber hilft auch so) parallel zu Last geschaltet - so werden die Störungen schon frühzeitig abgefangen und wandern erst nicht über die Platine. Alternativ geht auch vom Drain des MOSFET gegen Masse (also am Shunt vorbei).
Gibt
es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen
PI-Regler verwenden willst?
Der Grund ist eigentlich nur, dass ich keine Ahnung habe, wie ich den
Regler dimensionieren soll und für den I-Regler gabs Schaltpläne mit den
immer gleichen Bauteilwerten 😂
Weil der I-Regler einfacher ist. Es geht nur darum die Verstärkung bei einer definierten Frequenz unter Eins zu bekommen - darunter ist alles erlaubt (also kein P). In deinem Bild ergibt sich die Grenzfrequenz zu 1/(2 * pi * C21*R29); dort ist V = 1. Ich habe damit eine Konstantstromquelle mit einer Grenzfrequenz von 220kHz stabil bekommen - aber eben nur(!) mit dem Zobel-Netzwerk.
Wobei ich mir nicht sicher bin, ob man die Gate-Kapazität wirklich fürchten muss. Schließlich hebt der Shunt das Source-Potential bei steigender Gate-Spannung ebenfalls an. Sie wird um den Faktor 1-V des Source-Folgers (als solcher agiert der MOSFET, oder war es ein Drain-Folger, egal, ich finde meine Aufzeichnungen gerade nicht so schnell dazu) reduziert. Und da V eben fasst Eins ist bleibt von der Gate-Kapazität fast nichts mehr übrig und nur noch die Gate-Drain-Kapazität macht einem das Leben schwer.
Außerdem: ich habe einen Unterschied zwischen Klein- und Großsignalverhalten beobachtet und das allerdings noch nicht wirklich verstanden, warum. D.h. obige Grenzfrequenz habe ich nur in der Anstiegszeit im Großsignalverhalten finden können, als ich einmal mit Scope und Frequenzgenerator einen Bodeplot erstellt habe kam eher die Grenzfrequenz des OpAmps und/oder des MOSFETs zum tragen ...
Bzgl. des MOSFETs lohnt es sich Toshiba anzuschauen, weil Toshiba häufig eine DC-Kennlinie in der SOA zeigt. Zum Beispiel TK16E60W,S1VX oder TK6A60W,S4VX. Beide liegen bei mir hier rum und brauche sie nicht mehr; wenn du die haben willst, melde dich.
Edit: Pro MOSFET ein OpAmp und Shunt, anders wird das nichts. Ob die so ohne weiteres parallel geschaltet werden können - keine Ahnung.
50A verteilt auf 100 Transistoren sind immerhin 500 mA pro Transistor.
Bei 1.2V macht das 0.6W Verlust pro Transistor,
Hatte kurz vorher gesehen, dass ich eine "0" vergessen hatten.
Die Idee dahinter ist, der Emitterwiderstand wird so gewählt, dass im Volllastfall 50% der Leistung an diesem abfallen. Also 0,3W Verlust pro Transistor.
Du willst 24 Milliohm als Last und ich bezweifele, dass Du das
realisiert bekommst.
Das kann man direkt mit einer Leiterbahn bauen. Vielleicht auch mehrere und Lötbrücken. Oder einem dicken Shunt. Oder zwei Klemmen und dazwischen etwas Konstantandraht. Natürlich gekühlt.
Ich denke schon, daß man das hinbekommt, aber das wird halt eine Last für's Grobe und nicht für supergenaue Messeinrichtungen.
Wenn er weiß, daß es 1,2V werden, könnte man das mit einem einfachen Shuntregler (a.k.a. Parallelregler) erledigen, der auf 1,2V regelt. Der muß ja nicht aus der belasteten Spannung gespeist werden, könnte man mit einer Hilfsspannung versorgen und dann sehe ich da überhaupt kein Problem.
Edit: Und für die 50A/60W reicht ein einzelner dicker DC-tauglicher FET problemlos aus.
Ich würde dazu tendieren, dass der "-" des U2A direkt auf den Shunt
gehen sollte und dafür das Eingangssignal "DAC" nach dem Spannungsfolger
per Spannungsteiler auf das richtige Level heruntergeteilt werden
sollte, da U2B zum einen eine sehr hohe Verstärkung hat und zum anderen
eine Phasenverschiebung in das System bringt, was dann dazu führen
könnte, dass das zum Schwingen anfängt?
U2B wäre dann an der Regelung unbeteiligt und würde nur meinen
Spannungsabfall am Shunt für die Messung "aufbereiten".
Das wäre wahrscheinlich sinnvoller, oder?
Bei niederohmigen Shuntwiderständen wäre eine Vierleitermessung angebracht. D.h. so wie gezeichnet, nimmt ein Differenzverstärker ausschließlich die Spannung am Shunt ab. Die Dimensionierung stimmt allerdings noch nicht. Die selbst bei max. Strom schon sehr geringe Spannung am Shunt wird im Differenzverstärker gedämpft.
Anbei ein Bsp. einer elektronischen Last mit einem AD8129 Receiver der praktischerweise zwei Differenzeingänge besitzt.
Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...
Die Variante mit nur einem OPV ist theoretisch in Ordnung doch hier wird nicht nur die Spannung am Shunt, sondern auch die die am unbekannten Widerstand der sonstigen Masseleitung abfällt, gemessen.
Der ist für eine elektronische Last egal, ist ja kein Schaltbetrieb.
schafft 100A kontinuierlich,
Reicht.
DC in der SOA angegeben.
Hilfreich.
Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.
60W bekommt man einigermaßen problemlos von einem TO-220 Gehäuse weggekühlt, kann also nicht so besonders schwer sein. 60W liegen im Bereich einer normalen Desktop-CPU.
Der ist für eine elektronische Last egal, ist ja kein Schaltbetrieb.
Ja und Nein. Der TO will die elektronische Last für 1.2V und 50A auslegen. Da spielt der Rds_on schon eine Rolle - 25mOhm wären jedenfalls schon zu viel für einen einzelnen MOSFET.
Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.
60W bekommt man einigermaßen problemlos von einem TO-220 Gehäuse
weggekühlt, kann also nicht so besonders schwer sein. 60W liegen im
Bereich einer normalen Desktop-CPU.
Rein passiv wird ein Feld-Wald-Wiesen Kühlkörper mit 3K/W bei 60W jedenfalls nicht ausreichen. Und Desktop-CPU Kühler haben für gewöhnlich einen Lüfter - ich würde das als einen "guten Kühlkörper" bezeichnen; genauso eine reine passive Lösung mit, z.B., 1K/W, was aber mit den bummelig 0.6K/W von dem Gehäuse aber auch schon einen Temperaturanstieg von 1.6K/W * 50W = 80K bedeutet und folglich die Kurven der SOA entsprechend runterskaliert werden müssen. Also: es braucht einen guten Kühlkörper. Ein Kühlkörper mit 1K/W misst in mindestens zwei Dimensionen schon im zweistelligen Zentimeterbereich.
Geringer Rds_on, schafft 100A kontinuierlich, DC in der SOA angegeben.
Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.
Das SOA-Diagramm kann man in der Pfeife rauchen, das bezieht sich auf 25 Grad Gehäusetemperatur, also völlig unrealistisch im DC-Betrieb bei der Leistung wenn man nicht ein aktives Kühlaggregat verwendet.
So wirklich gut ist der FET für die Leistung nicht geeignet, im Datenblatt steht "Channel-to-case thermal resistance: 0.89 K/W", bei 60W sind das also 53.4 Grad, ab 120 Grad Case-Temperatur wird es also kritisch. Dazu kommen noch ca. 0.5 K/W zwischen Gehäuse und Kühlkörper, bei 60W und 30 Grad Umgebungstemperatur muss der Kühlkörper also real ca. 1 K/W erreichen - und da ist noch gar kein Sicherheitsfaktor dabei.
Ich würde eher einen etwas dickeren Mosfet wählen, da ist der Wärmewiderstand deutlich kleiner und der Kühlkörper wird dementsprechend auch weniger kritisch. Ein etwas größeres Gehäuse (TO-247 statt TO-220) ist auch sinnvoll, damit hat man mehr Fläche und der Wärmeübergang zwischen Mosfet und Kühlkörper wird besser (grob geschätzt Faktor 2, also ca 0.25 statt 0.5 K/W). Ein mögliches Modell wäre der Vishay SUG80050E, da hat man ein TO-247 Gehäuse und 0.3 K/W (statt 0.89 K/W).
Bei nur 1,2V kann man schon wieder über die ansonst so verpönte einfache Parallelschaltung von Mosfets ohne separate OPs nachdenken.
Wenn jeder Mosfet dann einen eigenen Shunt spendiert bekommt wird die Stromaufteilung auch kein Problem mehr darstellen.
Zudem wird es dann einfacher sein die Niederohmigkeit der Schaltung zu erreichen.
... wenn am Ende die Ansteuerung mit den doch recht großen Kapazitäten des MOSFETs bei kleinen Drain-Source-Spannungen zurecht kommt kann dieser MOSFET wegen der dann - wie richtig herausgehoben - leichteren Kühlung die bessere Wahl sein.
Kleine Randbemerkung: Vishay macht ein "sympathisches" Datenblatt, weil für den maximalen Drainstrom nicht irgendwelche, Die-getriebenen Werte angibt. Sondern stattdessen deutlich macht, dass die angegebenen 100A durch die Gehäusebauform bestimmt sind.
25mOhm wären
jedenfalls schon zu viel für einen einzelnen MOSFET.
Mein aktueller Plan wäre die OPs mit 12V für den dicken BUK (~0,8mR) und 4mR Shunt und das in 4facher Ausführung zu benutzen. (edit: die 0,8mR haben eigentlich kaum eine Relevanz, weil für 60A müsste ein MOSFET (15A pro MOSFET) dann einen Rds von 76mR haben 🙈 Aber das sind dann auch "nur" 17W pro MOSFET)
Hab gesehen, es gibt auch recht günstige 8mm x 3mm Kupferschienen zu kaufen, die ich dann auf mein Board löten würde (mit Heizplatte kein Problem, das auf die richtigen Löttemperaturen zu bekommen).
Hat noch einen Vorteil, weil dort, wo die Kupferschienen dann aus der Platine "herausstehen" kann ich dann einfach Löcher Bohren und irgendwas dranschrauben, was den Strom aushält.
Bei Digi hatte ich - für mein Projekt - nichts sinnvolles gesehen, dass man auf die einseitige Alu-Platine löten kann und den Strom aushält.
Aber glaub die Kupferschienen sind eine gute Idee 🤔
Als Kühler, wie zuvor schon geschrieben, würde ich einfach einen dicken CPU-Kühler auf die Rückseite der Alu-Platine packen.
Denke der Wärmewiderstand über das Gehäuse des MOSFETs ist höher (quasi wenn ich von "oben" kühlen würde) als wenn die Wärme gleich direkt in die Alu-Platte geleitet wird und ich von "unten" kühle.
Ich wäre bei zu kleiner MOSFET Dimensionierung im Sinne höchster Zuverlässigkeit nervös mit dem dynamisch thermischem Verhalten. Wenn im DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist, die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische. So könnten Hot-Spots entstehen, die den Transistor-Die Himmeln. Deshalb wäre es meiner Meinung nach, besser, die Last auf viele/mehrere robuste Transistoren mit Ballast-Rs aufzuteilen um diesem Phenomenon entgegen zu wirken. Deshalb wollte ich bei mir drei dieser TO-277 Ixys Brocken verwenden. Ferner wirken bei großem Stromfluß auch mechanische Kräfte auf die Tr-Die Verbindungen, die da schädigend wirken können. Auch würde es helfen bei statischem Betrieb die Anstiegszeit des Stromanstiegs zu verlängern um die Transistoren weniger zu beanspruchen, so daß der dynamische Hitzewiderstand sich leichter angleichen kann.
Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann. Falls die Transistoren trotz aller Vorsichtsmassnahmen durchlegieren, kann der Strom rechtzeitig abgeschaltet werden.
Wenn im DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische.
Schlimm.
Also wen es nach deiner alternativen Physik geht.
Glücklicherweise ist Physik fur uns alle gleich und wenn er 50W immer wegkriegt, kriegt er sich auch gleich weg.
Ich wäre bei zu kleiner MOSFET Dimensionierung im Sinne höchster
Zuverlässigkeit nervös mit dem dynamisch thermischem Verhalten. Wenn im
DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische. So könnten
Hot-Spots entstehen, die den Transistor-Die Himmeln.
Hast du da eine belastbare Quelle (z.B. Application Note eines Herstellers)? Das Phänomen "secondary breakdown" hört sich etwas ähnlich an, ist aber nur bei deutlich höheren Spannungen relevant (der Bereich im SOA-Diagramm wo es plötzlich steiler heruntergeht als man bei konstanter Leistung erwarten würde).
Deshalb wäre es
meiner Meinung nach, besser, die Last auf viele/mehrere robuste
Transistoren mit Ballast-Rs aufzuteilen um diesem Phenomenon entgegen zu
wirken. Deshalb wollte ich bei mir drei dieser TO-277 Ixys Brocken
verwenden.
Aufteilen auf mehrere Mosfets kann man machen aber bei 1.2V ist nicht so viel Spielraum für Ballast-Rs, für eine gute Stromverteilung muss man wahrscheinlich separat regeln.
Ferner wirken bei großem Stromfluß auch mechanische Kräfte
auf die Tr-Die Verbindungen, die da schädigend wirken können.
Diese Kräfte sollte der Mosfet ohne weiteres aushalten, insbesondere wenn man einen ausreichenden Sicherheitsfaktor zum spezifizierten Maximalstrom einhält.
Auch würde
es helfen bei statischem Betrieb die Anstiegszeit des Stromanstiegs zu
verlängern um die Transistoren weniger zu beanspruchen, so daß der
dynamische Hitzewiderstand sich leichter angleichen kann.
Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben
wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann. Falls die
Transistoren trotz aller Vorsichtsmassnahmen durchlegieren, kann der
Strom rechtzeitig abgeschaltet werden.
In dem Fall geht es um den Test eines Step-Down Reglers, im Fehlerfall würde man zweckmäßigerweise an der Eingangsseite des Reglers (bei viel weniger Strom) abschalten.
Wenn im DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische.
Schlimm.
?
Also wen es nach deiner alternativen Physik geht.
?
Glücklicherweise ist Physik fur uns alle gleich und wenn er 50W immer
wegkriegt, kriegt er sich auch gleich weg.
Moin,
Nein. Das entsprung nicht meiner Fantasie oder Esoterik. Diese Thematik ist vielfach belegbar.
Man kann z.B. viele NF Leistungsverstärker durch längere 10Hz Rechteck Aussteuerung zerstören. Haben wir in den Siebzigern in D mit 2N3055 Endstufen fertig gebracht.
Ja, da steht mit absolut keinem Wort deine Behauptung, dass schneller
Leistungsanstieg und damit Temperaturanstieg schlimmer wäre als DC.
Ich beziehe mich auf "Transient thermal impedance"
Die Kurven müssten dazu einschränkender bei kurzen Pulsen bzw.
thermische Trägheit müsste einen Maximumbuckel haben.
Wie steht es diesbezüglich mit eigenen Erfahrungen? W.g. mit 10Hz R.E. Ansteuerung bei Vollast kriegten wir damals einige handelsübliche NF-Verstärker unter solchen Arbeitsbedingungen kaputt in der Firma. Das ist kein Laborlatein.
Gibt es nicht.
DC ist das schlimmste für den MOSFET, schlimmer geht nimmer.
Man kann zumindest die Materie berücksichtigen. Mit MOSFETs ist es mir selber noch nicht passiert, weil ich diese Thematik bei meinen Sachen immer berücksichtigt habe und da nicht knausere. Mit einem einzelnen MOSFET könnte es gefährlich werden.
OK. Ich möchte diesen Thread jetzt nicht entführen und könnten das in einen neuen Thread vielleicht ausführlicher behandeln.
Gibt es nicht.
DC ist das schlimmste für den MOSFET, schlimmer geht nimmer.
Es gibt auch AC, was schlimmer ist. Dabei besteht aber das Signal nur aus Schaltflanken. D.h. 1A fließen im Durchschnitt aus Flanken zwischen 0...2A. Das ist der Grund warum wildes Oszillieren einen Halbleiter thermisch ins Jenseits befördert.
Ein paar Links habe ich mir angesehen. Da ist der Vorgang auch schlecht beschrieben.
Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom
bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht
gerade billig ist
Also dann verstehe ich einiges nicht mehr.
Warum überhaupt eine geregelte Konstantstromquelle (/-senke)? Warum nicht einfach ein Reihe von Lastwiderständen, deren Widerstand sich im Faktor zwei jeweils unterscheiden, um dann per binärem Muster eben einen Laststrom fliessen zu lassen, oder eine Leistung aufzunehmen. Zum Beispiel 1W, 2W, 4W und 8W. Und von letzteren ein paar mehr, damit man noch eine größere Auswahl bei den Widerständen hat (>10W wird es dünn)?
Ein- und Ausschalten per MOSFET. Nix SOA, keine Kupferschienen, große Kühlkörper, instabile Regelschleifen oder Alu-PCBs. Hm, ok, old-school THT-Bauelemente, aber ich habe mir sagen lassen, das man die noch immer verlöten kann ;-).
Und wenn du doch Lastwechsel haben willst, dann schmeisst du halt einen Zufallsgenerator an und schaltest die einzelnen Widerstände im beliebigen Tempo fröhlich ein und aus.
Das ist dann sozusagen ein
höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische
Ja, schon, aber wenn der Laststrom unterhalb die zulässigen, kontinuierlichen(!) Drainstromes bleibt (und hier in der Anwendung sinnvollerweise bleibt), dann interessiert doch der transiente, thermische Widerstand nicht.
Um mal etwas konkreter zu werden, wie das vielleicht einfach und gemäß den Anforderungen des TOs aussehen kann. Hatte ich oben in Worten skizziert, und wie auch, denke ich, von Armin vorgeschlagen:
Wenn jeder Mosfet dann einen eigenen Shunt spendiert bekommt wird die
Stromaufteilung auch kein Problem mehr darstellen.
Außerdem eine kleine Strommessschaltung (wenn man sie denn braucht). Mit einem Rds_on deutlich kleiner als 0R15 sollte das auch einigermaßen genau sein, da dann der Strom je Zweig durch den Widerstand des Shunts weitestgehend bestimmt wird.
Alles als Prinzip, d.h. die Ansteuerung der MOSFETs habe ich weggelassen, und nur bis maximalen Laststrom von 23A dargestellt. Bis 50A dann noch ein paar 8A-Zweige hinzufügen. Genauso habe irgendwelche E12, E24 oder sonstwas-Reihen außen vor gelassen.
Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben
wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann.
Muahaha
Hast Du mal geschaut wie die Aufgebaut sind und versucht zu ermitteln wieviel Innenwiderstand der thermische Auslöser mitbringt?
Da kann es passieren, dass bei zu belastenden 1 - 1,2V gar keine 50A mehr fließen.
Zudem löst ein handelsüblicher 32A Automat erst bei 1,43-fachen Nennstrom nach spätestens einer Stunde aus. Für die Schnellauslösung brauchts schon ein Vielfaches davon, ich meine 5- 8-Fach.
OK. Es gibt mittlerweile auch welche die den thermischen Auslöser durch ein hydraulisches System ersetzt haben. Wie deren Innenwiderstand einzuschätzen ist weis ich nicht. aus
Warum
nicht einfach ein Reihe von Lastwiderständen, deren Widerstand sich im
Faktor zwei jeweils unterscheiden, um dann per binärem Muster eben einen
Laststrom fliessen zu lassen, oder eine Leistung aufzunehmen. Zum
Beispiel 1W, 2W, 4W und 8W.
Daran hatte ich auch schon gedacht aber dann verworfen.
Wahrscheinlich hätte ich es in Betracht gezogen, wenn ich eine Art Gray-Code-ähnliches Umschaltmuster hätte, bei dem immer nur ein MOSFET an und ausgeschalten wird.
Ich hatte ein paar Sorgen was passiert, wenn ich von zB 0b01111 auf 0b10000 wechsle, da dann 4 MOSFETs aus und einer eingeschaltet werden und das - ähm - ein dynamischerer Sprung ist, als wenn ich das analog mit OPs mache, die auch eine analoge Eingangspannung von meinem DAC bekommen.
Und auch sonst, idk, ich dachte mir, dass die Widerstände mit hoher Leistung auch ziemlich ungenau sind - falls ich die Widerstände in 2er-Pozenzschritten überhaupt finden würde.
Der Aufwand mit MOSFET, OP und ein bisserl Vogelfutter erscheint mir da fast geringer und schon eher besser.
Aber ja, gebe dir recht, für meine Anwendung wäre es vlt egal gewesen.
Kann aber sein, dass ich damit auch mal Li-Ion Akkus definiert entladen möchte, um die Kapazität zu messen oder so, da sollte es schon bisserl besser sein.
Hmm naja, sieht doch prima aus. (Ist natürlich nur 1/4tel, die Schaltung ist ja 4 mal auf dem Board)
Good to go 🥳
Die Bauteilwerte passen für 3.3V Analog-Spannung Eingang und -Ausgang auch.
Evtl sollte ich das C des R-C Tiefpass mit 1k + 1µ noch kleiner machen. Das war jetzt willkürlich irgendwas. Aber superschnelle Wechsel brauch ich ja eigentlich nicht 🤔
edit: Ah ja da fehlt eigentlich noch was ... Wie Michael B. schon geschrieben hat, muss man den Strom begrenzen, wenn die 1.2V noch nicht anliegen weil dann der OP den MOSFET voll durchsteuert.
Die Lösung mit dem NPN, der über die Shunt-Spannung gesteuert wird, wird so wohl nicht funktionieren, da der Shunt ja so klein ist.
Ich überleg mir mal was ... Am liebsten wäre mit ein Enable / Shutdown für den OP ... idk, vlt an den "-" Pin per P-Mosfet eine Spannung schalten, wenn er im Shutdown sein soll ...
Naja, nimm mal den C2 raus und staune, siehe Anhang. Die Schaltung ist kurz vor dem Oszillator. Erst recht dann, wenn auch nur das geringste bisschen Induktivität im Lastkreis dazukommt, 10nH reichen vollkommen, simuliers mal.
Evtl sollte ich das C des R-C Tiefpass mit 1k + 1µ noch kleiner machen.
Das war jetzt willkürlich irgendwas. Aber superschnelle Wechsel brauch
ich ja eigentlich nicht
Das Argument zählt in dem o.g. Zusammenhang nicht, denn das allgegenwärtige Rauschen facht die Schwingung in jedem Fall an, egal wie langsam dein Signal ist.
Hier nun das gleiche wie oben mit dem richtigen OPV-Modell (hatte mich vorhin in der Liste verklickt). Prinzipiell hat sich aber nichts an den Aussagen von oben geändert.
Hier nun das gleiche wie oben mit dem richtigen OPV-Modell (hatte
mich
vorhin in der Liste verklickt). Prinzipiell hat sich aber nichts an den
Aussagen von oben geändert.
Hmm, Ci mit 2.2n und es sieht wunderbar aus. Rp immer noch 0.
Weiß nicht, ob man das so durch Trial & Error in einer Simulation "bruteforcen" sollte 🙈
Aber macht Sinn ... wenn der Ci zu klein ist, ist die Verstärkung zu hoch und es schwingt über.
Naja, eigentlich gibt es LT-Spice dafuer das man da eine
0V Spannungsquelle einfuegt und sich die Phasenreserve
anschauen kann. .-)
Ist echt immer wieder beeindruckend wie akkurat Spice ist!
So nebenbei, ich glaub ich packe meine OP-Schaltung auf eine "Briefmarke" (/Break-Out Board) mit schön viel Ground auf der Unterseite.
Hätte den Vorteil, dass ich nicht alle Änderungen 4mal machen muss und die OP-Schaltung 4-lagig geroutet werden kann.
Das Layout ist - für mein Empfinden - nicht schlecht, aber idk ... Immer wenn ich was ändern muss, kämpfe ich schon fast ein bisserl damit das Layout sauber zu halten, weil ich auf der Alu-Platine nur einseitig routen kann 🤔
Hmm, Shutdown mit NPN Emitterfolger würde gehen ...
Hätte man dann am "-" Eingang vom OP um die 2.6V, was voll ausreichend wäre, um den MOSFET zuzusteuern (da dort bei maximaler Last normalerweise nur um die 70mV anliegen).
Was denkt ihr?
Spricht etwas dagegen, an das ich nicht gedacht habe?
Hmm, oder einen BSS138 als Source-Folger ... Idk, mag MOSFETs lieber als BJTs 😅 Hätte vlt den Vorteil, dass ich leichter einen "Default-Zustand" per Pullup oder Pulldown festlegen kann - zB wenn der µC im reset ist oder so
Wobei die Schaltung mit BJTs einfacher zu realisieren wäre. Allerdings wäre mit BJT der Basisstrom als Meßfehler zu berücksichtigen, weil der Stromverstärkungsfaktor Hfe bei diesen nicht besonders groß wäre, meist im zweistelligen Bereich. Wobei das mit einer Komplementärdarlingtonschaltung deutlich zu verbessern möglich wäre oder es wird noch eine Strommessung fuer die Summe der Basisströme ergänzt.
Es wären auch Transistoren mit high beta (hfe) bis 3000 ohne Darlington-Topologie möglich zu verwenden. Z.B. 2SD2227S (hfe 1200-2700), 2SC3615/2SC3616/2SC3622 (hfe 800-3200). Problem ist aber, dass man hier sehr viele davon parallel schalten müsste. In einem lange zurückliegenden Artikel gab es auch die Idee viele solcher Chips mit Symmetrierungswiderständen in ein TO247-Gehäuse zu packen, was meines Wissens nicht realisiert wurde. Der Markt dafür dürfte einfach viel zu klein sein. Vielleicht liegt das auch daran, dass so was auf diesen aluminisierten Platinen, wie in LED-Leuchten zu finden wären, besser als diskreten Aufbau realisiert werden kann.
Ich hatte ein paar Sorgen was passiert, wenn ich von zB 0b01111 auf
0b10000 wechsle, da dann 4 MOSFETs aus und einer eingeschaltet werden
und das - ähm - ein dynamischerer Sprung ist
Hm. Also wenn du Angst vor Lastsprüngen hast, dann solltest du vielleicht dein Design überdenken.
Naja, nimm mal den C2 raus und staune, siehe Anhang. Die Schaltung ist
kurz vor dem Oszillator. Erst recht dann, wenn auch nur das geringste
bisschen Induktivität im Lastkreis dazukommt, 10nH reichen vollkommen,
simuliers mal.
Man kann die Schwingneigung/Stabilität durch Reglerauslegung bestimmen, oder eben die Dynamik der Regelstrecke verändern. Ich hatte letztes Jahr hierzu ein paar Analysen und Tests gemacht:
... Die Last (eine LED) war testweise auch an einem 15m langen Kabel angeschlossen und trotz der Leitungsinduktivitäten blieb alles stabil - aber eben nur mit dem Kompensationsnetzwerk!
Warum sind in den ganzen Schematics immer so kleine shunts im Bereich weniger mΩ? Wollt ihr damit tatsächlich 100-te Ampere verbraten?
1mΩ bei 1A-> 1mV. Der Opa4340 hat +-0.5mV input offset voltage. Dann kommen noch Ungenauigkeiten beim DAC dazu, etc. Also mit ein wenig Pech hast 1A schon als Leerlaufstrom...
Was bringt es wenn du nur 1mΩ als shunt verwendest, aber dann eh wieder im MosFet alles verheizt.
Wenn du einen höheren shunt nimmst kannst du es auch mit einem normalen jelly bean opamp wie einen LM358 regeln (der geht recht weit downrail) ich würde etwa den Bereich bis max 500mV unter Volllast empfehlen, weiter drüber müssen die shunts dann schon recht viel Leistung abführen.
Und welchen DAC verwendest du genau?
Wenn du im Bereich von ein paar 100 mV bist, kannst du mglw dem DAC auch per voltage ref selection direkt von 0..500mV ausgeben lassen. Oder halt per Spannungsteiler runter. Eigentlich sollte sich das mit einem opamp ausgehen, die 2 Buffer sind overkill imo. Mit klassischen jelly beans baust dann halt 2x das ganze parallel auf (2 shunts, 2 Opamp-Hälften, 2 Mosfets).
Wie von anderen schon erwähnt ist die Auswahl des MosFET hier tatsächlich essentiell. Vermeide zB logic level Mosfets oder dedizierte Schalter-Mosfets. Damit fallen schon viele Hochstrom FETs weg. Die gute Nachricht: oft sind die 'billigen' mit hohem Rdson für deinen Anwendungsfall sogar besser geeignet.
Und btw: Vielleicht habe ich das ja in dem ewig langen Thread überlesen, aber was soll denn die maximale Spannung, maximaler Strom und max Verlustleistung sein die du wegbringen willst? Danach richtet sich hier Vieles.
kannst du es auch mit einem normalen
jelly bean opamp wie einen LM358 regeln
Ich verwende nur noch R2R OPs - wie die OPAs oder noch den TLV272. Aber 358er eigentlich garnicht mehr.
So richtige Audioschaltungen, die symmetrisch versorgt werden, hab ich meistens nicht. Eigentlich fast nur asymmetrisch und mit zB 3.3V - da bin ich ganz froh, wenn ich R2R habe.
Vermeide zB logic level Mosfets oder dedizierte
Schalter-Mosfets.
Ja stimmt, den Fehler hatte ich zu Anfangs gemacht. Vanye R. hatte aber dann einen dicken BUK7S0R5 vorgeschlagen, der kein Logic-Level MOSFET ist und geeigneter ist, und ich bin dann auf den gewechselt.
Wobei die Schaltung mit BJTs einfacher zu realisieren wäre.
Könntest du darauf bitte noch etwas näher eingehen? (Hab die OP-Schaltung als "Modul" / Briefmarke ausgelagert. Aktuelle Schaltung als Bildchen angehängt)
Für mich ist ein Sourcefolger schaltungstechnisch quasi das gleiche wie ein Emitterfolger.
Ansteuerung über Gate statt Basis ist natürlich anders und ich bilde mir weniger "Rückwirkung" ein, weil wenn der Drain-Source-Kanal zugeschnürt ist, ist es so, als gäbe es den MOSFET überhaupt nicht. Und wenn er quasi ausgeschaltet ist, hat man sogar negative Ugs, da der Source ja positiver (die Shunt-Spannung) als das Gate ist, was ihn so richtig schön zu macht.
Irgendwelche Implikationen sind mir bei den BJTs nie so wirklich klar und ich finde im Allgemeinen deshalb MOSFETs einfach zu benutzen als BJTs.
Bild 2 links enthält das Prinzip.
Bild 8 geht bei Dir nicht, weil bei nur 1,2V zu wenig für den Spannungsabfall am Widerstand übrig bleibt.
Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler wird.
Bild 9 wäre Deinen Schaltung mit Mosfet.
Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler wird.
Bei nur 1,2V muss der Darlington diskret aufgebaut werden. Jedoch haben Leistungstransistoren keine besonders hohe Stromverstärkung. Wenn dessen Hfe=25 sein sollte, dann müßte der Treibertransistor der Darlingtonschaltung 2A liefern können. Am Meßwiderstand würde ein 4% höherer Wert gemessen werden, also 4% Meßfehler. Um den Fehler zu minimieren würde der Strom über dem Treibertransistor über einen Stromspiegel für die Rückkopplung addiert werden.
Wenn T2 Hfe von 50 hätte, dann müßte der OP 2A/50=40mA liefern können. Wenn das für den OP zu viel wäre, dann wäre T2 durch einen Komplementärdarlington zu ersetzen.
Mit der großen kapazitiven Last am Opamp gibt das einen prima
Oszillator.
Und außerdem gibt es hier schon reichlich, wenn auch ältere, Beiträge zu diesem Thema.
Ich glaube, wenn du die alle gelesen hast, bleiben keine Fragen offen.
Bild 9 wäre Deinen Schaltung mit Mosfet.
Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler
wird.
Kleine Korrektur bzw. andere Interpretation. Die im Bild 9 gezeigten Bauelemente C3 und R6 bilden keinen Tiefpass, sondern entsprechen der Beschaltung eines OpAmps als I-Regler (in Mampfs letzten Schaltplan R29 und C3). Das wird sichtbar, wenn man die Elemente etwas anders angeordnet im Schaltbild hinzeichnet. So wie hier:
Dort entspricht der linke Anschluss von R1 dem Anschluss des Reglers an die gemessene Ausgangsgröße der Regelstrecke. Hier dem Spannungsabfall am Shunt als Messwert für den fließenden Strom. Stellgröße im Regelkreis ist die Gate-Spannung des MOSFETs und die Regelstrecke ist der MOSFET mit allem was sich an seinem Drain-Anschluss befindet. Im vorliegenden Fall liegt am Drain das zu testende 1.2V/50A Netzteil samt Verdrahtung (Leistungsinduktivitäten!).
Am nicht-invertierenden Eingang des OpAmps wird der Sollstrom in Form des zugehörigen Spannungsabfalls am Shunt als Spannung vorgegeben, womit es die gewünschte, spannungsgesteuerte Stromquelle wird.
Der PI-Regler ergibt sich, wenn R1 > 0R gewählt wird (wie auch im rn-wissen-Link direkt unter dem I-Regler dargestellt).
Mit der Interpretation der Beschaltung des OpAmps als I-Reglers ergibt sich dann auch die Aussage, dass die Verstärkung des Reglers bei f = 1/(2pi R29*C3) (bzw. C3 und R6 in der von Dieter verlinkten Seite) Eins ist bzw darüber unter Eins fällt.
Mittlerweile sind Platinen und Teile angekommen und einen Teil hab ich schon zusammengebaut.
Soweit scheint das bisher - zumindest mechanisch^^ - zu passen 😅
Muss noch das Aufsteckboard mit STM32 zusammenbauen, noch die richtigen SMD Stiftleisten bestellen (hab versehentlich RM 2,0mm bestellt 🥺) und meine Kupferflachstangen sind auch noch irgendwo unterwegs.
Ich hatte vor eine E-Last zu bauen. Habe aber dann doch ein gebrauchtes
Kikusui gekauft.
Damals hatte ich vor ein 600/800W Gerät (80V, 100A, 11mOhm) konservativ
dimensioniert mit drei sehr robusten Linearen IXYS MOSFETS zu bauen.
Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit
erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und
Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2):
Es gibt einen sehr interessanten Youtuber der genau einen solchen, für den Linearbetrieb geeigneten, Mosfet für seine Selbstbau-EL verwendet. Er verwendet für seine EL den IXTK110N20L2. Der Mosfet ist allerdings kein Schnäppchen.
Der Youtuber erklärt ausführlich in mehreren Videos den Bau seiner EL, von Anfang an bis hin zum Gehäuse nebst Frontplatte. Sehr ruhiger angenehmer Youtuber. Vielleicht kannst Du dir etwas abschauen, oder findest Anregungen für dein eigenes Projekt.
Viel Spaß und Erfolg bei der weiteren Umsetzung;-)
@TO
Vielleicht sind die Videos interessant für Dich. Es sind, wenn ich es richtig in Erinnerung habe, um die 8 Videos. Ich verlinke mal eines davon.
Anmerkung: Ich verstehe nicht weshalb, insbesondere die Kommentare des TO, durchweg negativ bewertet wurden. Er stellt hier quasi sein Projekt vor, bittet um Hilfe und geht vernünftig auf Kommentare ein. Selbst die hilfreichen Kommentare, und das sind bis auf wenige Ausnahmen fast alle Kommentare, sind negativ bewertet.
Hier haben wohl einige Minusmänner nur bunte Knete im Kopf.
Es wurde wieder ein bisserl "weitergeköchelt" - auf kleiner Flamme.
Langsam darf ich Software bauen anfangen.
Werde sie in Rust schreiben mit Hilfe des hervorragenden embassy-rs Frameworks 😍
Hab mir auch einen Kühler bestellt, den man quasi problemlos auf den Kopf stellen kann.
Oft geht das nicht, weil Heatpipes rausstehen usw, daher crazy oversized - könnte 200W abführen 🥴
Meine Kupfer-Stangen sind immer noch unterwegs - kA wo. Hätte ich gewusst, dass man, je nach Maße, entweder welche vom Am*zon Lager per Prime bekommt oder aus China, hätte ich gleich woanders bestellt.
Falls die Kühlung von unten über den dicken Kühler nicht reichen sollte, könnte ich immer noch von oben kühlen. Aber ich denke das passt schon.
Glaub langsam, das Ding könnte deutlich mehr als nur 60W (1,2V@50A) verkraften 😁
Der Kühler ist erstaunlich günstig, für die Größe und so ... glaub waren 25€ oder so, dafür kriegt man ja kaum einen Kühlkörper bei Digi^^
Er steht wunderbar auf dem Kopf und bläst seitlich raus, perfekt 🥰
Hab jetzt meine Kupferdinger bei einem Innländischen Versender bestellt - hatte schon 4 Wochen gewartet und jetzt keine Lust mehr.
Sind jetzt nur noch 2x8mm, aber immerhin noch besser als die paar µ Kupfer, die man sonst auf der Platine hat. Wird schon passen^^
Ich muss dann noch unbedingt eine SMBJ12A montieren - die hatte ich vergessen 🙈
Die ersten "Funktionstests" waren durchwegs positiv ... Die OP-Platinen haben Kontakt und ich hab nichts verdreht oder so, die 9V LDOs funktionieren, der BSS138-Source-Folger Shutdown funktioniert wunderbar, die Aufsteckplatine mit dem STM32 antwortet über SWD, usw ...
Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom
bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht
gerade billig ist
Die ersten "Funktionstests" waren durchwegs positiv ...
Ja ja, haeng eine Spannungsquelle dran und zeig mal einen
Einschaltsprung oder umschalten von 10 auf 90% .-)
In den LTSpice Simulationen konnte ich kein Schwingen mehr produzieren 😅
Aber falls bei meinen Tests an der echten Hardware irgendwas zum Schwingen anfängt, werde ich es natürlich nicht unter den Tisch kehren und mein Versagen selbstverständlich eingestehen 😂
Der Kühler ist ja per Heatpipe mit seinem "Fuss" verbunden. Damit wird
die Wärme schnell vom angeschraubten Fuss in Richtung Kühler
transportiert.
Die sind doch nicht mit Flüssigkeit gefüllt? Wenn ein umlaufender Kühlkreislauf existieren würde, ist das was anderes.
Auf dem Kopf kann das schon mal nur bedingt funktionieren.
Es ist klar, dass die Wärme auch über den ganzen Kühlkörper verteilt wird. Die Frage ist nur, ob das auch schnell genug geschieht. Also die Wärme vom Pad schnell genug abgeführt wird.
Auf jeden Fall sieht das schon mal klasse aus.
Kleines Update ... Kurz vor'm kucken, ob die Load funktioniert bin ich mit embassy-rs ziemlich gestruggelt 🙈
Der ADC des STM32L0 war noch nicht supported und ich musste einen deep-dive - viel tiefer als mir lieb war - in die "Pac" Generierung von embassy-rs machen.
Das Pac ist ein Paket mit allen Device-spezifischen Registern und Peripherien.
Diese Pacs werden aus jsons, yamls, svds, xmls, C-headern usw von einem Generator generiert 🥴
Ziemlicher Aufwand und echt krass wieviele verschiedene STM32s es gibt - war mir garnicht bewusst.
Ist auch irgendwie ein Wunder wie STMicro diese "Vielfalt" überhaupt noch managen kann und der Code-Generator in STM32CubeMX eigentlich relativ gut funktioniert.
Naja, irgendwann hab ich es hinbekommen und der ADC geht jetzt 🥳
Jetzt wird es langsam spannend 🤞
edit: Ich mach dann natürlich einen PR für embeassy-rs. Wäre dann der dritte bisher ... 🙈
Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
mit Banane kann da schon nen Fehler machen...
Sieht auf jeden Fall gut aus die Schaltung. Die Kombination aus Leistungsteil auf einlagiger Alu-Platine und Steuerung auf normaler FR4-Platine gefällt mir. Allerdings ist mir noch nicht so ganz klar wie du die elektrische Verbindung zwischen den OPV-Platinen und der Alu-Platine darunter gelöst hast. Sind da einfach Lötpads auf der Unterseite? Kannst du vielleicht noch ein Foto von der Unterseite der OPV-Platine machen?
Und dann ist mir noch aufgefallen dass bei den Stromschienen der zweite Minus-Anschluss nur über die Massefläche verbunden ist aber nicht per Schraubanschluss rausgeführt wird. Das könnte bei dem Strom eventuell etwas knapp werden bzw. einen signifikanten Spannungsabfall verursachen. Zum nachträglichen Verbessern könnte man einen 10mm2 Kupferdraht verwenden, kann man als Meterware kaufen ("Schaltdraht") und die Isolation entfernen, lässt sich dann gut biegen und problemlos löten.
Sind da einfach Lötpads auf der
Unterseite? Kannst du vielleicht noch ein Foto von der Unterseite der
OPV-Platine machen?
Ja genau, da sind einfach nur Pads unten dran (hab einen Screenshot der 3D-View angehängt)
Ich hab dann für die OP-Plaine ein Kicad Symbol und Footprint gemacht und das dann als Komponente auf die Alu-Platine gesetzt, dann sind die Pads in der Lötpastenschablone auch gleich dabei.
Zum nachträglichen Verbessern könnte man einen 10mm2 Kupferdraht
verwenden, kann man als Meterware kaufen ("Schaltdraht") und die
Isolation entfernen, lässt sich dann gut biegen und problemlos löten.
Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
mit Banane kann da schon nen Fehler machen...
Ja, hab ich vorhin auch gemerkt 🙈
Meine Spannungsmessung war falsch - da ist einiges an den Bananenkabeln hängen geblieben 🙈🙈🙈
Es soll mal Versuche mit Flüssigmetall gefüllten Heatpipes gegeben haben, die waren aber trotz wesentlich höherem Preis gradezu unfassbar schlecht.
Und das, obwohl Metall ein deutlich besserer Wärmeleiter sein soll.
Eine Ergänzung, weil hier öfter MOSFETs für den Linearbetrieb erwähnt wurden:
Die Firma Exicon hat MOSFETs für den Linearbetrieb im Angebot.
Ein Beispiel wäre z.B. der ECX10N20 im TO-247 Gehäuse.
Es soll mal Versuche mit Flüssigmetall gefüllten Heatpipes
gegeben haben, die waren aber trotz wesentlich höherem Preis
gradezu unfassbar schlecht.
Und das, obwohl Metall ein deutlich besserer Wärmeleiter sein soll.
Eigentlich schwer zu glauben, weil Heatpipes nicht nach dem Prinzip der Wärmeleitung arbeiten, sondern einen Phasenübergang wie Kältemittel-Kreisläufe machen.
Im Inneren befindet sich ein Kältemittel, welches an den warmen Stellen verdampfen kann, dieser Dampf strömt zu den kalten Stellen und kondensiert dort. Damit das flüssige Kältemittel wieder zu den heißen Stellen fließen kann, ist die Innenwand der Rohre entsprechen geformt oder manchmal liegt auch ein Gitternetz drin, so daß dies alein durch die Oberflächenspannung dieses Kältemittels mechanische Antriebsleistung funktioniert.
Weiß einer, was da für ein Stoff drin ist? Könnte das Wasser unter sehr geringem Druck sein?
Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
mit Banane kann da schon nen Fehler machen...
Vanye
Nöö.
Da es sich um eine Reihenschaltung aus Netzgerät und Stromsenke (==Last) möglich, ist der STROM überall gleich hoch --
dann sonst wären die seit dem letzten Jahrtausend bekannten Knotensätze falsch.
Somit bleibt nur Messfehler (und natürlich seines Spannungsmessung, aber das ist eine andere Baustelle und er hat es siehe oben ja bereits gemerkt).
Weiß einer, was da für ein Stoff drin ist? Könnte das Wasser unter sehr
geringem Druck sein?
Yepp. Alternativ Alkohol -- also schlicht alles was unter geringem Druck und/oder niedriger Temperatur von Flüssig- in die Gasphase übergehen kann.
Physik ist schon was Faszinierendes .-)
Daher ist auch der (begrenzte) Temperaturbereich dieser Heatpipes in den DaBla angegeben.
dann sonst wären die seit dem letzten Jahrtausend bekannten
Knotensätze falsch.
Wirklich? Ist ja ein Ding. Gut das du es nochmal gesagt hast. :-)
Die Sache ist nur das man sich damit Spannungsfehler einhandelt
die schonmal zu Rechenfehlern fueren. Entweder bei einem selbst,
oder auch bei beteiligten OPs.
Das Thema auf welches Du geantwortet hast was Strom, und Du
versuchst nun auf Spannung auszuweichen?
Also ich bin ja der Meinung das es einen Zusammenhang zwischen
Strom, Spannung und Widerstand gibt. .-)
Und wie du doch auch gelesen hast, hat der TO da auch was zu
geschrieben oder?
Dann hast Du es hoffentlich selber gemerkt.
Stimm mit dir was nicht? Du bist doch sonst nicht so komisch drauf.
Stimm mit dir was nicht? Du bist doch sonst nicht so komisch drauf.
Wen meinst du eigentlich? Lässt sich aus deinem Zitat nicht erkennen. Du könntest jeden hier meinen. Und falls du mich meinst, dann gebe ich die Frage erstmal zurück.
Es gibt ja genügend Bauanleitungen für Heatpipes. Danach wird erstmal eine Seite geschlossen, verlötet oder was auch immer. Dann kommt eine kleine Menge kochendes Wasser rein und sofort danach wird die zweite Seite geschlossen. Im Prinzip passiert dann dasselbe, wie beim Einkochen von Marmelade, Obst, dass ein Vakuum entsteht.
Es gibt ja genügend Bauanleitungen für Heatpipes. Danach wird erstmal
eine Seite geschlossen, verlötet oder was auch immer. Dann kommt eine
kleine Menge kochendes Wasser rein und sofort danach wird die zweite
Seite geschlossen. Im Prinzip passiert dann dasselbe, wie beim Einkochen
von Marmelade, Obst, dass ein Vakuum entsteht.
Und woher nimmst du für die Selbstbau-Heatpipe das Rohr mit Kapillarstruktur? Ein einfaches Kupferrohr ist im Vergleich zu einer richtigen Heatpipe deutlich weniger effizient, insbesondere wenn die Wärme nicht direkt von unten nach oben transportiert werden muss. Und dazu kommt noch das Problem dazu dass man beim Selbstbau vermutlich kein perfektes Vakuum erreicht, der verbleibende Partialdruck der Luft ist insbesondere bei niedrigen Temperaturen ein Problem.
Ich würde lieber fertige Heatpipes nehmen, gibt es für kleines Geld bei Aliexpress in 6/8mm Durchmesser (oder auch abgeflacht) und in diversen Längen, alternativ für etwas mehr Geld von QuickCool bei Conrad/Völkner.
Und woher nimmst du für die Selbstbau-Heatpipe das Rohr mit
Kapillarstruktur?
Aus dem Bastelladen, einfach einen Kerzendocht reinstecken.
Und
dazu kommt noch das Problem dazu dass man beim Selbstbau vermutlich kein
perfektes Vakuum erreicht, der verbleibende Partialdruck der Luft ist
insbesondere bei niedrigen Temperaturen ein Problem.
Wenn du das Wasser form Verschließen den anderen Endes kochen lässt (Brenner drunter halten), verdrängt der austretende Wasserdampf die verbleibende Luft. Bei niedrigen Temperaturen ist sowieso irgendwann Schluss. Dann besser Alkohol anstatt Wasser nehmen.
Ich würde lieber fertige Heatpipes nehmen,
Na ja, wenn man selber basteln will, ist das aber keine Option.
1,2V @ 35A keinerlei Problem. Sind ja auch nur 45W sowas ... Temperatur-Sensor auf dem Alu-Board sagt 25°C
Also würde meinen, sie funktioniert und sie kann das, was ich von ihr erwarte^^
Zukünftige Boards (das linke mit dem Buck-Converter) sollte ich mit einem fetten Schraubanschluss zum Testen ausstatten, an den kurzen starren Kupferkabeln bleiben schon 200mV hängen und sie werden nach ein paar Minuten schon fast heiß.
Dicke Kabel am Testling anschließen ist aber irgendwie kaum möglich 🤔
Gratulation zu Deinem Projekt! Da hast Du Dir ja wirklich viel Mühe gegeben!
Und ein Lob an die Threadteilnehmer: Außerdem fand ich den gesamten Threadverlauf sehr nett, ohne Beleidigungen etc.! Sollte immer so sein :-)
Eine simple Frage hätte ich noch: wie hast Du denn die MOSFETS auf der Aluplatte befestigt? Ich frage mich immer, wie das bei den kleinen DPAK etc. zuverlässig funktionieren soll, so dass der Wärmewiderstand zwischen Gehäuse und KK minimal ist. Mag eine blöde Frage sein, aber ich kam bisher nicht in die Verlegenheit, SMD-Bauteile auf einem KK befestigen zu müssen.
wie hast Du denn die MOSFETS auf der
Aluplatte befestigt? Ich frage mich immer, wie das bei den kleinen DPAK
etc. zuverlässig funktionieren soll, so dass der Wärmewiderstand
zwischen Gehäuse und KK minimal ist.
Ich hab die MOSFETs einfach auf die Alu-Platine gelötet ohne irgendwas spezielles. JLC könnte auch noch Platinen mit Kupfer-Kern, aber das war mir zu teuer.
Da muss ich sagen, hatte ich Glück, dass mir ein MOSFET empfohlen wurde, der in dieser Hinsicht schon optimal ist:
wie hast Du denn die MOSFETS auf der
Aluplatte befestigt?
Das ist ein Metal Core Board.
Alu statt FR4, mit einer sehr dünnen Isolation zwischen Kupferkaschierung und Alu.
Die Bauteile werden normal bestückt und geben Ihre Wärme an das Alu ab.
Das MCB wirkt als Heatspreader und wird auf einem KK befestigt.
Alles klar, vielen Dank für die Erklärungen von Mampf und Michael.
Wusste nur nicht, wie das MCB aufgebaut ist. Werde ich mal anschauen.
Ach doch, eine Frage hätte ich noch: Ist die dünne Isolierung auch dort, wo die MOSFETS aufgelötet werden, vorhanden? Sprich: Die MOSFETS werden ganz normal auf die Kupferkaschierung gelötet, und die Isolierung hat einen geringen Rth?
(hab grad selbst die Antwort gefunden: Klar, sonst würden ja die Drains der MOSFETS direkt mit dem Alukern der Platine verbunden -- korrekt?)
(hab grad selbst die Antwort gefunden: Klar, sonst würden ja die Drains
der MOSFETS direkt mit dem Alukern der Platine verbunden -- korrekt?)
Ja genau, laut JlC ist der Wärmewiderstand sowas "1W/mK" (kA, was das heißen soll, ich kenne nur zB 1W/K bei normalen Kühlkörpern 😅).
Nicht großartig, aber geht so. High-Power-LEDs sieht man oft auch auf so Aluminium-PCBs montiert.
JLC hat noch Kupferkernplatinen, bei denen die Platine irgendwie so gefertigt werden kann, dass richtige Kupfer-"Inseln" ohne irgendeine Isolationsschicht dazwischen entstehen. Für den Drain der MOSFETs wäre das optimal gewesen.
Ich hatte überlegt das auszuprobieren, aber die Erklärung, wie man solche Inseln definieren muss, war mir schon nicht klar. Und es hätte auch mehr gekosten.
Ach doch, eine Frage hätte ich noch: Ist die dünne Isolierung auch dort,
wo die MOSFETS aufgelötet werden, vorhanden? Sprich: Die MOSFETS werden
ganz normal auf die Kupferkaschierung gelötet, und die Isolierung hat
einen geringen Rth?
Ob da Isolierung ist verrät dir eine Messung mit Ohm Meter.
Also ja👍
Ja genau, laut JlC ist der Wärmewiderstand sowas "1W/mK" (kA, was das
heißen soll, ich kenne nur zB 1W/K bei normalen Kühlkörpern 😅).
Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als ein Wärmeleiter mit 1W/K.
Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als
ein Wärmeleiter mit 1W/K.
Marci
In Dimensionsgleichungen gibt es kein milli. Das sind Meter, eigentlich
sogar m durch m², siehe
Ok, da hat mein Plausibilitätsdetektor richtig angeschlagen, weil ich hatte zuerst auch an Milli gedacht, aber es kam mir unplausibel vor, dass das 1000 mal besser sein soll als normale Kühlkörper die mit W/K angegeben sind, deshalb hatte ich mich dann dafür entschieden, dass ich keine Ahnung habe, was das heißen soll 🙈
Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als
ein Wärmeleiter mit 1W/K.
Marci
Aber bei Einheiten kann es sehr wohl 'milli' geben. Ich finde das unklar, was die meinen. Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist eigentlich eher 220W/m/K (Watt/Meter/Kelvin), warum sollte deren Alu nur 1 haben?
Wenn sie den Wärmedurchgangswiderstand durch das Isoliermaterial meinen, müsste die Einheit Watt/Quadratmeter/Kelvin heißen.
Oder ist das vielleicht gar kein Aluminium? Bei Keramikplatinen ist die Platine ja auch aus mit Kunstharz gebundenem Keramikpulver hergestellt. Haben die hier Alupulver mit Harz verklebt? dann käme 1W/m/K hin.
Ironie:
Oder ist es nur der übliche Umgang von Amerikanern oder Chinesen mit Einheiten?
Habe mal die Wärmeleitfähigkeit von "Copper clad wire" gesucht. Ergebnis der Suche auf einer amerikanische Webseite: 205 BTU/h/circin/F/feet
Da ist schon die Zuordnung zwischen über und unter dem Bruchstrich falsch. Wer's umrechnen will: circin ist die Fläche eines Kreises mit einem inch Durchmesser. BTU ist British thermal unit. Dann noch Fahrenheit, Stunden und Füsse :-)
Und ich habe mich gewundert, dass da keine Fläche angegeben war, die laut Wiki eigentlich in der Formel stehen müsste. ;-)
Ich muss mir das glaub ich nochmal in Ruhe anschauen. Mich ärgert es, wenn mir solche Grundlagen abhanden gekommen sind.
Eine normale MCB ist bereits besser als der klassische TO220 mit Glimmer und Wärmeleitpaste.
Alle Pads tragen zur Ableitung bei es gibt keine, per Paste zu überbrückende Feinstruktur, durch die Lötung hat man die beste mögliche Wärmeleitung und die Isolierung ist viel dünner als eine Gimmerscheibe.
Kupfer hilft nur noch da wo extrem viel Hitze auf kleinstem Punkt möglichst effizient in die Fläche gespreizt werden muss.
Meist die letzte Verzweiflungstat wenn Geld keine Rolle mehr spielt.
Außerdem hat man ja Kupfer zur Verfügung, wenn es auch nur 35u dick ist.
Mosfet Kühlfläche ist Drain und der KK hat vernünftigerweise PE Potential.
Wann kann man schon Drain an PE anklöppeln?
Erste Version hatte das Problem, Strom war nur relativ grob einstellbar (12Bit DAC) und alle 4 MOSFETs hatten nur eine einzige DAC-Spannung.
Jetzt gibts dann Version 2 🙈🙈🙈
Ist jetzt eine Platine (ohne Alu) geworden mit 4 unabhängigen "Kanälen". Sind quasi 2 "Extra-Bits" 🙈
Hab die Höhe der Bauteile für OP und Kram gecheckt und die bleiben alle unter den 1,4mm der MOSFETs, sollte also locker unter den Kühler passen ohne dass etwas ansteht 😅
Strom wird über 4 Lagen mit 1oz geführt und ich hab Lötstopplack weggelassen, damit ich meine geliebten Kupfer-Stangen montieren kann falls notwendig (Spannungsabfall minimieren, weil ich 1,2V Bucks testen muss) 🙈
Hat jetzt schöne M4 Schraubanschlüsse bekommen - gerated 80A pro Anschluss.
DAC-Spannung wird jetzt pro Kanal mit einem 16Bit DAC direkt beim OP-Kram erzeugt. Benutzt eine recht genaue Spannungsreferenz. Rechnerisch und wenn man nur soviele Kanäle benutzt, wie man braucht, sollte man auf jedenfall unter 1A minimum-Strom kommen^^
Das ganze ist auf ähm sowas 100A jetzt dimensioniert. 🙈
Bin mal gespannt, ob ich das dann von oben mit SP3/TR4 Lüfter für Threadripper/Epic weggekühlt bekomme^^
Erfahrung mit 200W Verlustleistung auf der kleinen Fläche mit SP3/TR4 Kühler hab ich schon, bin zuversichtlich 🙈
Falls die Platine zu heiß wird, kommt unten noch ein dicker passiver Kühlkörper drauf. Und wenn das immer noch nicht reicht, dann überlege ich mir noch was anderes 😅
Bei den Durchkontaktierungen bin ich mir allerdings unsicher, weil sie schon irgendwie "im Weg" sind, aber die haben 1,2mm Bohrungen und sind ja Durchkontaktiert auf 4 Lagen ...
Es bleibt die Tatsache das Du einen auf Schaltbetrieb optimierten Fet mit äußerst übersichtlicher Pmax und hohem thermischen Widerstand verwendest.
Bei 10V kann der gerade mal noch 0,1A, bei 25°C.
Halte ich für wenig zielführend.
Ist jedoch keine mit Berücksichtigung des Spirito-Effekts,
sondern einfach nur Steigung (bzw. Gefälle) identisch wie
bei allen anderen Linien = so, wie sie ist, unbrauchbar.
auf schnelles Schalten optimiert
Das sind so gut wie alle heute produzierten Mosfets, und
deshalb sind - auch wenn im Datenblatt vorhanden - solche
DC-Linien, die scheinbar einfach nur mit ein wenig Abstand
druntergezeichnet wurden (vermutlich ohne jeglichen Test),
potentiell nutzlos.
Hier hat @Yalu ausführlich beschrieben, worauf es ankommt
(man sieht auch einige deutlich abgeänderte SOA-Graphen):
Damals hatte ich noch Platinen bestellt aber keine Teile mehr, weil ich die Last ne zeitlang nicht gebraucht hab.
Hab ich jetzt nachgeholt - ein Jahr später.
Funktioniert prima, bei 120W (12V @ 10A) steigt die Board-Temperatur auf sowas 55°C.
Weiß nicht ob ich das öffentlich machen soll, das ganze Ding ist eine Mischung aus crazy Overengineering, naive Umsetzung und softwaremäßig ein Frickelding.
Overengineering wegen den 4 getrennten Kanälen ... jeder hat seinen eigenen LDO, Referenz, 16Bit DAC, Mosfet. Die Teile sind teuer, es lohnt sich eigentlich nicht, sowas nachzubauen. Ist eher verrückt.
Naive Umsetzung: Das Ding ist laut ltspice stabil wie sau, trotzdem hätte ein kommerzieller Hersteller das Ding nie so gebaut sondern effizienter sicherlich. Kostengünstiger, passendere Bauteile usw.
Software-Gefrickel: Jo man kann Strom einstellen und bekommt Sensor und Stromwerte zurück, kann PWM einstellen für die Lüfter, kann ein und ausschalten. Gibt eine vibe-gecodete mini-webseite. Trotzdem ist das hingepfuscht und Support würde ich da keinen geben wollen.
Also Thema abgeschlossen, glaub nicht, dass es sich lohnt, das Projekt in irgendeinem öffentlichen Github repo abzuladen.
Danke nochmal für alle, die mir dabei geholfen haben!
Also Thema abgeschlossen, glaub nicht, dass es sich lohnt, das Projekt
in irgendeinem öffentlichen Github repo abzuladen.
Viele posten sowas trotzdem. Man kann ja das Repo direkt nach dem erstellen und hochladen archivieren weil man damit sagt: hier wird von der erstellerseite aus nichts mehr geändert und kein Support geleistet. (auf archivierte Repos kann man keine Issues anlegen oder pullrequests erstellen, man kann nur forken und selber das dann weiterführen)
Viele posten sowas trotzdem. Man kann ja das Repo direkt nach dem
erstellen und hochladen archivieren weil man damit sagt: hier wird von
der erstellerseite aus nichts mehr geändert und kein Support geleistet.
Oh das ist eine gute Idee! Ja genau, das werde ich machen!
Keine Ahnung, warum Mampf seine beiden letzten Kommentare wieder gelöscht hat, so ein Projekt ist doch eine gute und schöne Vorstellung.
Vor der vorletzten Löschung fragte er allerdings darin, warum kein Hersteller auf die Idee gekommen ist, so etwas preiswert fertig (als Modul?) anzubieten.
Allerdings liegt er damit falsch.
Vorreiter ist da der chinesische Hersteller Atorch mit einer ungeahnten Vielfalt an Modulen, etc. zur Leistungs-, Kapazitäts-, etc. Messung und als Kostanter fertigt und natürlich auch verkauft.
U.a. habe ich davon den DL24 in der 150 W Ausführung, die ich daran auch mühelos verbraten konnte, also auch einen bis 500 Wh Pedelecakku oder 80 Ah Autobatterie in der angepassten Zeit.
Datenerfassung und Einstellungen sind über BT und USB möglich, lediglich die chinesische Auswertungs SW ist sehr verbesserungswürdig, aber die SW on board absolut ok.
Naja, mühelos nicht, ich musste den MosFET austauschen weil der nicht die 150W Wärme abhalten konnte und kaputt ging.
Die hatten auch das Problem dass, wenn ich einen Akku nur auf z.B. 3,3V entladen wollte, der nicht abgeschaltet hat und nur gepiept hat. Ich habe dann den Pin des Piepers genutzt um den OpAmp des MosFET abzuschalten. Der geht zwar immer wieder an, bis der Buzzer piept und der Kondensator wieder voll geladen wird, aber dadurch kann ich das Ding laufen lassen bis eine bestimmte Spannung erreicht wurde ohne mir Sorgen machen zu müssen dass der Akku leer ist. Das ist aber die alte Version mit zwei Potis zu Strom einstellen.
Naja, mühelos nicht, ich musste den MosFET austauschen weil der nicht
die 150W Wärme abhalten konnte und kaputt ging.
Die hatten auch das Problem dass, wenn ich einen Akku nur auf z.B. 3,3V
entladen wollte, der nicht abgeschaltet hat und nur gepiept hat. Ich
habe dann den Pin des Piepers genutzt um den OpAmp des MosFET
abzuschalten. Der geht zwar immer wieder an, bis der Buzzer piept und
der Kondensator wieder voll geladen wird, aber dadurch kann ich das Ding
laufen lassen bis eine bestimmte Spannung erreicht wurde ohne mir Sorgen
machen zu müssen dass der Akku leer ist. Das ist aber die alte Version
mit zwei Potis zu Strom einstellen.
Ich kann nur für den relativ aktuellen (über 2 Jahre) DL24 sprechen, der original von Atorch gefertigt und auch verkauft wird.
Chinatypisch ist eh, dass es dort keinerlei Scheu gibt, Plagiate/Nachbauten und "sehr ähnliche" Produkte herzustellen, wenn diese Gewinn versprechen.
Zwei Potis bei Atorch reinen DL24 ohne Zusatz?
Der Vorgänger hatte auch nur 4 Taster, aber inline bestückt und nur bedingt BT.
Mein Modul begrenzt die CP nur aufgrund des Einstellbereiches auf 1 kW, oder 30 A im CC-Modus.
Bei zulässiger Quelle bis 200 VDC wirds wohl knallen.
CV ist auch weitgehend frei und CR auch.
Man muss schon etwas mitdenken, was man damit macht.
Dein anderes Problem verstehe ich gar nicht und könnte mir darauf maximal etwas zusammenreimen.
Überdenke das bitte nochmal.
Keine Ahnung, warum Mampf seine beiden letzten Kommentare wieder
gelöscht hat, so ein Projekt ist doch eine gute und schöne Vorstellung.
Die letzten beiden Kommentare waren ein "Teaser" für ein anderes Projekt, das mich motiviert hatte, die Load fertig zu bauen.
Dachte mir, ich warte lieber, bis es kommende Woche fix und fertig ist und ich es dann in Projekt & Code droppen kann, deshalb hatte ich es hier dann nochmal gelöscht 🙈 2 mal 😁🙈
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