Elektronik Yük Projesi Analog Bölüm

[Endorfin35+]

Sendeki r4 ü atarsan aynı oluyor.

Evet bendeki evirmeyen yükselteç. Alında yükselteçte değil opamp burda takipçi olarak çalışıyor. Mosfetin eşik gerilimi ne olursa olsun şöntü takip ediyor.

Benim devrede referans girişinde şaseye bir direnç var ama ben onu girişte sinyal yokken havadan nem kapmasın diye ekledim.

 

[Endorfin35+]

R4 sadece senin referans için gerilim bölücü oluyor. Bu durumda şemalar aynı...

 

[taydin]

Önemli olan devrenin nasıl çalıştığını tam olarak anlamamız. Ben kendi çizdiğim devreyi tam olarak anlıyorum, ama seninkisini daha hala anlayamadım Benimkisinde kontrol opamp bir fark yükselteç. Feedback eviren girişten geldiği için feedback için eviren yükselteç gibi çalışıyor. Ayrıca kazanç var.

 

[taydin]

Benim devredeki R1, senin devrede yok, onun yerine kısa devre var.

Yani sen bir eviren yükselteç yapmışsın, ama girişteki direnç 0. Bu durumda kazanç teorik olarak sonsuz oluyor. Pratikte de artık ne oluyorsa o oluyor. Yüksek bir kazanç herhalde.

 

[Endorfin35+]

Benim devredeki R1, senin devrede yok, onun yerine kısa devre var.

Yani sen bir eviren yükselteç yapmışsın, ama girişteki direnç 0. Bu durumda kazanç teorik olarak sonsuz oluyor. Pratikte de artık ne oluyorsa o oluyor. Yüksek bir kazanç herhalde.

Evet R1 ciddi fark yaratıyor. Ama ben ekleyince düşük referanslar için kazanç yetersiz olduğundan mosfet eşik voltajına ulaşmıyor. 10ma denermisin?

 

[taydin]

0.862 V referans ile 10 mA alıyorum.

 

[Endorfin35+]

10mA ile bir şey ilişkilendiremiyorum. Bence lineer değilsin. 5V referans için 5A mosfet akımı şeklinde bir kalibrayon yapıp tekrar dener misin.

 

[Endorfin35+]

Gözümden kaçan bir şey yoksa falstad simulasyonunu senin devreye göre düzenledim. lineer çalışmıyor.

simulasyon

 

[taydin]

Evet o direnci koyunca lineer çalışmıyor. Çok küçük akım değerlerinde de iyi çalışmıyor. Çok duyarlı oluyor devre.

 

[Endorfin35+]

Mosfet başına maks akım kaç olacak? Ben bu değeri 2A olarak tespit ettim. Elbette bunu belirlerken bir çok değişken var ama siz neye göre kaç belirlerdiniz?

 

[taydin]

MicroCap'te o direnci kaldırırsam devre doğrudan osilasyona giriyor.

 

[Endorfin35+]

MicroCap'te o direnci kaldırırsam devre doğrudan osilasyona giriyor.

İşte bu durumun gerçekte nasıl olduğunu görmek ve deneme yanılma için bir sürü kondansatör ekledim.

 

[taydin]

Mosfet başına maks akım kaç olacak? Ben bu değeri 2A olarak tespit ettim. Elbette bunu belirlerken bir çok değişken var ama siz neye göre kaç belirlerdiniz?

Bir akım sınırı koymamak lazım bence. Önemli olan MOSFET'in SOA (safe operating area) denen alanda kalması. Mesela benim kullandığım IRFP250N tam iletimde iken 30 A taşıyabiliyor sorunsuz. Yarı iletimde iken akım çok daha az olacak. O yüzden akımı mesela 20 A ile sınırlandıralım, onun dışında MOSFET sıcaklığını takip ederek gidelim. Sıcaklık kritik olduğu anda limiti aşağı çekeriz.

 

[Endorfin35+]

Bir akım sınırı koymamak lazım bence. Önemli olan MOSFET'in SOA (safe operating area) denen alanda kalması. Mesela benim kullandığım IRFP250N tam iletimde iken 30 A taşıyabiliyor sorunsuz. Yarı iletimde iken akım çok daha az olacak. O yüzden akımı mesela 20 A ile sınırlandıralım, onun dışında MOSFET sıcaklığını takip ederek gidelim. Sıcaklık kritik olduğu anda limiti aşağı çekeriz.

20A çok yüksek. Datasheet e bakayım. Tartışırız.

 

[taydin]

Evet fark yükselteç girişindeki direnci kaldırınca devre sorunsuz çalışıyor şu anda. 10 mA altında da sorunsuz çalışıyor. Şu anda Vref deki voltaj tam olarak çıkıştaki akıma karşılık geliyor. Osilasyonları önlemek için de feedbacklerdeki RC snubberları biraz ayarladım. Ama buradaki X5 yapısı hala kafama yatmadı.

Bir de opamp'leri TL071 yaptım. Daha önce kullandığım LM324 özellikle düşük voltajlarda sorunlu idi. Belki simulasyon modelinden kaynaklı veya gerçekte de öyledir bilmiyorum.

 

[semih_s]

Evet fark yükselteç girişindeki direnci kaldırınca devre sorunsuz çalışıyor şu anda. 10 mA altında da sorunsuz çalışıyor. Şu anda Vref deki voltaj tam olarak çıkıştaki akıma karşılık geliyor. Osilasyonları önlemek için de feedbacklerdeki RC snubberları biraz ayarladım. Ama buradaki X5 yapısı hala kafama yatmadı.

Bir de opamp'leri TL071 yaptım. Daha önce kullandığım LM324 özellikle düşük voltajlarda sorunlu idi. Belki simulasyon modelinden kaynaklı veya gerçekte de öyledir bilmiyorum.

21213 eklentisine bak

Burada r3 geribeslemesinin fonksiyonu kalmadı gibi şu halde. Bir de diyelim ki smps test edeceğiz. simulasyonda yüklenicek gerilimi gürültülü bir formda uygulamak lazım. Belli bir frekansta testere ya da sinüs mesela. Proteus bunun için uygun değil, çakılıp kalıyor çoğu zaman. Ben de bu microcap - falstad veya ltspice öğreneyim.

 

[taydin]

Bir ayar daha çektim. R7 direncini 1k dan 10 Ω a düşürdüm. Böyle yapınca 1 V yük voltajı ile de osilasyon yapmadan çalıştı.

Sanırım minimum voltaj seviyesini revize etmemiz lazım. 2 V uygun değil. Kalem pil test edeceksin, o kadar uğraştın elektronik yük yaptın, kullanamıyorsun. Ayıp olur

O yüzden hedefi 1 V olarak güncelleyelim.

 

[taydin]

Burada r3 geribeslemesinin fonksiyonu kalmadı gibi şu halde. Bir de diyelim ki smps test edeceğiz. simulasyonda yüklenicek gerilimi gürültülü bir formda uygulamak lazım. Belli bir frekansta testere ya da sinüs mesela. Proteus bunun için uygun değil, çakılıp kalıyor çoğu zaman. Ben de bu microcap - falstad veya ltspice öğreneyim.

R3 ün değeri önemsiz değil. Çok fazla düşürürsen gene osilasyona giriyor.

 

[Endorfin35+]

IRFP250N değerleri ;

Mosfet ten X bir sabit akım çektiğimizi ve mosfeti yüklediğimizi düşünelim. Hali ile mosfet Isınacaktır. Şimdi maksimum 175°C olan junction sıcaklığından ortam sıcaklığını çıkardığımızda elimizde bize temiz 150°C ısı üretme şansı kalıyor. Mosfetin junction to case termal direnci 0.7C/W verilmiş. Termal direnç olaylarına yabancı arkadaşlar için açıklayayım. Bu değer mosfet üzerinde harcanacak her 1 watt enerji için mosfet sıcaklığının ne kadar artacağını belirtir. Isı artışımız en fazla 150°C olabiliyordu. O halde 150/0.7=214 Watt hesaplarız. Bu değer de zaten tabloda verilmiş.

Yanlız burada bir üç kağıt var. Bu hesapta mosfetin kılıfından (case) sonraki termal direnç sıfır kabul ediliyor. Gerçekte ise durum böyle değil. Kılıftan sonra havaya kadar olan bir termal dirençte var. Dolayısı ile hesap yapmamız gereken termal direnç daha yüksek. Mosfetin üzerine sıvı nitrojen dökersek belki o zaman 214Watt alabiliriz. Yoksa hayal.

Şimdi ulaşılabilir en iyi soğutucular CPU suğutucuları. Kaliteli olanların termal direnci 1 in altında. İzalatör ve termal macunun da termal direnci 1 olarak kabul edilebilir. Aluminyum blok ve fan kullandığımız varsayıyorum. Termal direncini de 1 Kabul ediyorum. O Halde toplam termal direnç = 0.7+1+1 = 2.7°C/W

150°C ye göre tekrar hesaplarsak ; 150/2,7= 55W Mosfet üzerinde sürekli haracanabilecek güç olarak ortaya çıkar. Bizde batarya deşarjlarında sürekli güç harcayacağımız için bu önemli.

Güvenli çalışma bölgesine baktığımda 10V da 10A sorunsuz görünmesine rağmen mosfet ısıdan dolayı mefta olacaktır. Kısa süreli kullanımda sorun yok ama sürekli güç çekilemez. Bu noktada süreklilik olarak ne istediğimize karar vermek gerekiyor...

 

[Endorfin35+]

Bir ayar daha çektim. R7 direncini 1k dan 10 Ω a düşürdüm. Böyle yapınca 1 V yük voltajı ile de osilasyon yapmadan çalıştı.

Sanırım minimum voltaj seviyesini revize etmemiz lazım. 2 V uygun değil. Kalem pil test edeceksin, o kadar uğraştın elektronik yük yaptın, kullanamıyorsun. Ayıp olur

O yüzden hedefi 1 V olarak güncelleyelim.

10R çok düşük. Şöyle kaba bir yorum yapsam Opamp çıkışı 10V görebilir. Gate boşken ilk anda maks akım çekecektir. O zaman akım Ohm kanuna göre pik olarak 1A e çıkmak isteyecektir. Gerçekte ise opamp çıkışı yükselirken bir yandan da gate şarj olacağı için 1A eğilimi olmaz ama yinede 10R çok düşük. 1K olmasa bile 560R gibi değerler daha mantıklı geliyor.