Elektronik Yük Projesi Analog Bölüm

[Ahmet]

dc de yüksek akım anahtarlayan rölenin halini düşünemiyorum.

röle kullanacaksak soft start ŞART

 

[taydin]

Bence kas gücüne gidelim. Mosfet başı 2.5A belirleyelim. 80x80 gibi bir pcb 100w 10A bir modül olsun. 200w için iki pcb kullanılsın. Kapasite 20A 200w olsun. Akım adımı da x2 olacaktır. Yada mosfetleri devreye alıp çıkartalım. Ama bunu nasıl yapacaz yin mosfetmi kullanacaz, rölemi kullanacaz?

@taydin, sendeki yükte röle vs varmı? Sesi geliyor mu?

Sen taktın limite İlla sabit bir limit belirlemek istiyorsan belirle, ne diyeyim ...

 

[semih_s]

Üç adam bir mosfeti süremedik yaw.

Haklısın valla bilemiyorum. Eğer gerçekten çok kabiliyetli bir şey ortaya çıkaracaksak bence birden fazla prototip üretip deneme yapmamız gerekir. Mesela yüksek akımla yüksek güçle çalışan bir makine ile düşük akımlarda da isabetli olan bir makina arasında modul farkı olur. Hedefimiz hangisi? Yoksa 100W riskli de olsa 75W güç, fanlı soğutucu ve iyi bir TO220 mosfetle de oluyor.
Mesela fantastik bir şey peşinde koşarken sıkılıp bıkıp tamamlamadığım işler oldu. @taydınin belirlediği gibi spesifikasyonlar üzerinden gidelim. Muhabbetle beyin fırtınası yaparken dikkat dağıldı...
Bendeki prototip düzgün çalışıyor ama buradaki devreden biraz farklı bir konseptte çalışıyor. Osiloskopta periyodik olarak yüksek frekanslı bir gürültü görüyorum. bu osilasyon da olabilir. Ben bunun üzerinden gidip elimdeki konseptin kabiliyet ve kısıtlamalarını sınayayım ve çalışmamı paylaşayım böyle daha faydalı olurum. Limitlere de zamanla karar verelim...

 

[Endorfin35+]

Evet. Bende beyin yandı. Ben termal korumaya geçiyorum. Biraz kafayı toparlayalım. Bende hafta sonu vakit bulursam deney yaparım...

 

[athenas0arrows]

Mesela analog modülün üzerine at bir Atmega328P (DIP paketinde)

Atmega48PA da olabilir

Tamam işte bize bir üst limit lazım. Ona göre şönt değeri, gücü, opamp kazancı vs belirleyelim. Ayrıca 10A desek 4 mos 40A edecek. en küçük akım ayar adımı kötüleşecek....

Bence kas gücüne gidelim. Mosfet başı 2.5A belirleyelim. 80x80 gibi bir pcb 100w 10A bir modül olsun. 200w için iki pcb kullanılsın. Kapasite 20A 200w olsun. Akım adımı da x2 olacaktır. Yada mosfetleri devreye alıp çıkartalım. Ama bunu nasıl yapacaz yin mosfetmi kullanacaz, rölemi kullanacaz?

@taydin, sendeki yükte röle vs varmı? Sesi geliyor mu?

en küçük akımda ayarlamayı daha iyi yapmak için mosfetleri röle ile değiştirmek yerine 2 adet şönt olsa Hİ LO olarak onları değiştirsen nasıl olur

 

[Endorfin35+]

Atmega48PA da olabilir

en küçük akımda ayarlamayı daha iyi yapmak için mosfetleri röle ile değiştirmek yerine 2 adet şönt olsa Hİ LO olarak onları değiştirsen nasıl olur

Şönt ile mosfet seri bağlı olduğu için aynı şey olur. Mosfet devreye alma fikri projeyi çok farklı bir boyuta sürüklüyor. Biz en küçük akım ile en büyük akım arasında bir denge yakalarız...

 

[Endorfin35+]

Evet en mantıklısı UART hakkaten. Böylece masaüstü bilgisayardaki bir terminal emülatörü ile kontrol edilebilir. Tek bir modülü böylelikle elektronik yük olarak kullanabiliriz.

Hedefleri biraz daha detaylandıralım. Bunlar, Rigol DL3021 serisine göre oldukça düşük performans verileri, ama hobi çalışmaları için gayet yeterli olur.

1) Limitler: 50 V, 10 A, 200 W
2) Minimum kaynak voltajı: 2 V
3) Akım çözünürlüğü: 10 mA
4) Voltaj çözünürlüğü 100 mV
5) Yükselme/düşme zamanı: En az 100mA/μs (bunu sonra geliştirebiliriz)
6) Aşırı voltaj koruması ve aşırı ısı koruması.
7) Komutla aktive edilebilen aşırı akım koruması (varsayılan durumda OFF)

Bu hedefler uygun mudur? Dinamik performans hedefleri koymadım. Bunu sonraya bırakalım. İlk başta statik olarak çalışsın.

@taydin limitleri sen önermişsin işte. 50V bariz sabit. 10A maksimum akım mı? 200W sürekli güç mü? Nasıl düşündün? Şimdi yine diyeceksin ki limit olmasın. Bende diyecem ki akım ölçme devresini referans voltajını neye göre ayarlayacaz...

 

[taydin]

@taydin limitleri sen önermişsin işte. 50V bariz sabit. 10A maksimum akım mı? 200W sürekli güç mü? Nasıl düşündün? Şimdi yine diyeceksin ki limit olmasın. Bende diyecem ki akım ölçme devresini referans voltajını neye göre ayarlayacaz...

Evet 200 W sürekli alınabilecek güç. Limiti ise MOSFET ısısı tayin etsin diyorum ben. Veya yukarıda belirtildiği gibi anlık voltal/akım ölçüp SOA içerisinde kalmaya çalışabilirsin. Projenin sahibi sensin, sen karar vereceksin nihai metodu.

 

[Endorfin35+]

IRFP250N değerleri ;

21212 eklentisine bak

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.

21214 eklentisine bak

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...

Datasheet te Termal bölümde termal macun kullanılması durumunda direnci vermişler. şimdi fark ettim. O halde Mosfet + Soğutucu olarak tekrar daha net hesap yapabiliriz.

Blok soğtucular için şöyle bir bilgi buldum;

50mm lik parça fan ile desteklenir ise termal direnç 1 verilmiş. Bir mosfet için 50mm uzunluk uygun. En kötü böyle bir soğutucu takılır diye düşünüyorum. İsteyen daha büyük taksın.

O halde Toplam termal direnç 2 olur ve mosfet başına güç limiti 75Watt olur. Biz yine bunu 50 Kabul edip 4 adet mosfet ile sürekli 200W çok rahat tüketebiliriz. Her mosfetin sürücü devresi ayrı olacağından şimdilik tek mosfete göre düşünelim. 50W dürekli güç...

Bir mosfet için 5A akıma izin verelim. aşırı akım tespiti için birazda marj olsun. 6A için tasarım yapalım.

5A için I² x R den şönt değeri 0.1R olur ise 2.5W şönt,
şönt değeri 0.05R olur ise 1.25W şönt
şönt değeri 0.033R olur ise 0.825W şönt gerekli olur.

10mR ile 100mR aralığında çalışan bir şey düşünelim. 5A için bu aralıktaki referans voltaj değişimine bakalım. Olayı toparlayalım. Uygunmudur?

4 mosfet ile 50V, 20A, 200W elde ediyoruz. 10x10 altında bir pcb ile bunu modül haline getiriyoruz.

12bit dac bize 4096 veriyor. son biti gürültü lineerlik nedeni ile atıyorum. 11bit 2048 adım var. 2000 adım ile 20A , 2000-2048 arası ile aşırı akım ölçsek. 20/2000= 10mA ayar yapabiliriz gibi görünüyor.

uygun mudur?

 

[taydin]

20 A akım için çok düşük değerli bir şönt kullanmak gerekiyor. Bu da düşük akımlar için çok düşük voltajlar demek. Bence 10 A e göre tasarlamak daha mantıklı. O durumda 25 mΩ şönt ile bütün gereksinimleri karşılıyoruz.

 

[Endorfin35+]

20 A akım için çok düşük değerli bir şönt kullanmak gerekiyor. Bu da düşük akımlar için çok düşük voltajlar demek. Bence 10 A e göre tasarlamak daha mantıklı. O durumda 25 mΩ şönt ile bütün gereksinimleri karşılıyoruz.

Düşük Voltajlarda 10A üzeri akım çekmek istemeyecek misin?

Ben 3v ve 5v dac çıkışı ile 0.1 ve 0.01 şönt aralığı için şöyle bir taslak hazırladım. Tüm opsiyonlar mümkün oluyor. Yorumlarınızı alayım.

Simulasyon link

 

[mehmetaliözdemir]

@taydin limitleri sen önermişsin işte. 50V bariz sabit. 10A maksimum akım mı? 200W sürekli güç mü? Nasıl düşündün? Şimdi yine diyeceksin ki limit olmasın. Bende diyecem ki akım ölçme devresini referans voltajını neye göre ayarlayacaz...

Neden 50v ile sınırlı kaldınız ki. Max yük gerilimini belirleyen 2 kıstas var (izolasyon vs. görmezden gelirsek). Birincisi mosfetlerin Vds 'si ki IRFP250 adı geçiyorsa bu 200v.
İkincisi gerilim ölçen adc' nin gerilim bölücü dirençlerinin oranı.
Yani bu devre zaten kolayca en az 150v girişi kabul edebilir.
Yoksa atladığım bir şey mi var?

 

[taydin]

1 V da 10 A çekebiliyorsak yeterli bence. 1 V da 20 A çekmek için çok düşük bir şönt gerekiyor.

 

[Endorfin35+]

1 V da 10 A çekebiliyorsak yeterli bence. 1 V da 20 A çekmek için çok düşük bir şönt gerekiyor.

Ozaman çok daha kolaylaşıyor. Akşamdan beri limit olmasın dedin durdun bende yüksek gittim.

50V da bile SOA limiti içinde kalır. Mosfet başı 2.5A olur. 3A ya göre tasarlarız. Herşey daha rahatlar. Bence uygun.

 

[taydin]

Akşamdan beri limit olmasın dedin durdun bende yüksek gittim.

Valla bir türlü bu konularda iletişim kuramıyoruz. Limit olmasın derken binlerce amperi de desteklesin mi dedim? Dediğimi halihazırda açıkladıklarımdan farklı olarak nasıl açıklayacağımı bilmiyorum ...

 

[fide]

Biraz kafa bulandıracağım ama max11300 diye bir entegre var. breakout bordu 30$ civarında. SPI üzerinden çalışıyor.
Güzel tarafı şu. 20 kanalı var. Her kanal kendi başına ADC veya DAC olabiliyor. Negatif voltajları da verebiliyor yada ölçebiliyor. ±5V yada ±12 aralığında çalışabiliyor. Deli bir entegre.

Bana kalırsa bir arkadaş bunun spi arayüzünü çözsün. Sonra bundan bir tane koyup 1-8 arası her mosfetin hem akımını hem de kontrolünü tek bir entegre ile yapalım.
Yada 8 kanal hızlı DAC ve 8 kanal hızlı ADC içeren iki ayrı entegre bulup 1-8 arası mosfeti isteğe göre ayrı ayrı kontrol edelim.

Yazdıktan sonra bana da bayağı zor geldi ama mosfetleri DAC ile kontrol edip devreye alıp çıkarmak bana mantıklı geldi. Sizce?

 

[Ahmet]

Biraz kafa bulandıracağım ama max11300 diye bir entegre var. breakout bordu 30$ civarında. SPI üzerinden çalışıyor.
Güzel tarafı şu. 20 kanalı var. Her kanal kendi başına ADC veya DAC olabiliyor. Negatif voltajları da verebiliyor yada ölçebiliyor. ±5V yada ±12 aralığında çalışabiliyor. Deli bir entegre.

Bana kalırsa bir arkadaş bunun spi arayüzünü çözsün. Sonra bundan bir tane koyup 1-8 arası her mosfetin hem akımını hem de kontrolünü tek bir entegre ile yapalım.
Yada 8 kanal hızlı DAC ve 8 kanal hızlı ADC içeren iki ayrı entegre bulup 1-8 arası mosfeti isteğe göre ayrı ayrı kontrol edelim.

Yazdıktan sonra bana da bayağı zor geldi ama mosfetleri DAC ile kontrol edip devreye alıp çıkarmak bana mantıklı geldi. Sizce?

16 bit data bus'ı varmış.
ben yazabilirim buna kütüphane.

 

[Endorfin35+]

Mosfet için hazırladığım PCB yi dizme işini askıya aldım. Simetrik besleme modülü deneme için hazır. Breadbord üzerinde biraz mosfetler ile oynamayı planlıyorum.

 

[Gokrtl]

Mosfet için hazırladığım PCB yi dizme işini askıya aldım. Simetrik besleme modülü deneme için hazır. Breadbord üzerinde biraz mosfetler ile oynamayı planlıyorum.

21246 eklentisine bak21247 eklentisine bak

Trimpotu ters bağlamışsın

 

[HexfeT]

Düşük akımda hassasiyet için yüksek değerli şönt, yüksek akımlar için düşük değerli şönt mosfet ile anahtarlanarak devreye alınabilir. Buna benzer bir tasarım gördüğümü hatırlıyorum.