Elektronik Yük Tasarımı (Yine, Yeniden...)

[Endorfin35+]

Daha önce bir elektronik yük tasarlamıştım. Projedeki düşük pwm çözünürlüğü, uygunsuz şönt direnç gibi nedenler canımı sıkıyordu. Opampın osilasyonunu dengelemek için kondansatör eklemeyi de atlamışım. üstüne birde bir kaç defa mosfet yakınca projeyi baştan yapmaya karar verdim. Eski projeye buradan ulaşabilirsiniz.

Hedefim yine aynı olmasına rağmen artık farklı strateji uygulayacağım. Önce tamamen analog bir devre yapıp sonradan dijital ekleyeceğim. Bu nedenle şimdilik dijital kısmı es geçiyorum.

Hedef 50V/10A limitlerinde çalışacak bir devre tasarlamak ancak devre 50 x 10= 500W olmayacak. Atıyorum devre yük üzerinde en fazla 200W harcanmasına izin verecek. Bu kontrolü yine opamp ile yapmak istiyorum ama yöntem henüz belirsiz. Voltajların çarpımı konusunu bu nedenle araştırıyorum. Eskiden bu kontrolü dijital olarak yapmayı planlıyordum ama şu anda analog devrenin isteğe bağlı dijital olmadan kullanılabilir olmasını istediğimden kontrolun analog olmasını istiyorum. Neyse bu konuya tekrar döner, bir çözüm buluruz şimdilik geçiyorum.


Elimde 3-5 tane 75NF75 mosfet olduğu için kullanmak istedim. Yapılmış projeleri incelerken Eevblog da lm324 ve 75NF75 ile yapılmış bir yük hakkındaki incele konusuna denk geldim. Mosfetler çalışma sınırları içerisinde yinede telef olmuşlar.

İlgili konu : https://www.eevblog.com/forum/projects/upgraded-lm324-based-150w-72v-10a-electronic-load/

Erişilebilir mosfetlerin güvenli çalışma bölgelerini incelediğimde gücü çok sayıda mosfet üzerine dağıtılması gerektiği ortaya çıkıyor. İşi garantiye almak için snubber da eklemek gerekli. Durum böyle olunca mosfet yerine transistör kullanmaya karar verdim. Sonraki mesajda transistör ile ne olup bitiyor inceleyerek devam etmeyi düşünüyorum...

 

[Endorfin35+]

Prensip Şema aşağıda gibi olacak. Yük için şimdilik mosfet var. O kısma sonra bakacağız. Maks akım kalibrasyonu için ikinci bir opamp ekledim. Ek avantaj olarak şönt değeri ile de istediğimiz gibi oynama şansımız oldu. Karşılaştırma yapan opamp önceden sıfıra yakın voltajları karışaltırıyordu. Şimdi marj yükseldi. Sanki böyle daha iyi...

Şimdi simulasyonda wattmetre ekledim ve şu anki hedef 50V/10A limitlerini bozmadan gücü 200W a çekmek. Yani kullanıcı sistemi 200W ı aşan bir duruma sokarsa devre buna izin vermemeli. Ayırca maks yüke ulaşıldığınıda yine bir sinyal ile kullanıcıya iletmeli. Güç için çok hassas bir ölçüme ihtiyaç yok bu nedenle Gilbert Cell devresine bir bakacağım...


Simulasyon : Link

 

[semih_s]

Hocam önceki projede sistemin iliğini-kemiğini ayırmışsın, besin değerlerini de ayrı ayrı hesaplamışsın . Mosfetlerin neden yandığını tespit edebildin mi? Eevblogdaki projede her mosfeti ayrı ayrı mosfetlerle sürmüş arkadaş, mosfetlerin iletime geçme seviyeleri farklı olduğundan bu gerekli ama LM324 opamplarının içerde birbiriyle etkileşmesinden veya başka dış nedenlerle anlık olarak mosfetleri güvenli bölge dışında sürerek yakmış olabilir mi?

 

[semih_s]

Bir de yanılıyor olabilirim ama, elektronik yük açık ama voltaja bağlı olmadığı bir durumda mosfetler üzerlerinden akım geçmese bile full iletimde oluyorlar gibi görünüyor. Bu halde sistem açıkken voltaj bağlanınca opamp tepki verene kadar mosfetlerden yüksek akım geçmez mi?

 

[Endorfin35+]

Bir de yanılıyor olabilirim ama, elektronik yük açık ama voltaja bağlı olmadığı bir durumda mosfetler üzerlerinden akım geçmese bile full iletimde oluyorlar gibi görünüyor. Bu halde sistem açıkken voltaj bağlanınca opamp tepki verene kadar mosfetlerden yüksek akım geçmez mi?

Güzel tespit. Bununla ilgilide bir tedbir alabiliriz. Yük bağlandıktan sonra opampa referans verirsek mosfet sonradan görece yavaş açılır.

 

[Endorfin35+]

Hocam önceki projede sistemin iliğini-kemiğini ayırmışsın, besin değerlerini de ayrı ayrı hesaplamışsın . Mosfetlerin neden yandığını tespit edebildin mi? Eevblogdaki projede her mosfeti ayrı ayrı mosfetlerle sürmüş arkadaş, mosfetlerin iletime geçme seviyeleri farklı olduğundan bu gerekli ama LM324 opamplarının içerde birbiriyle etkileşmesinden veya başka dış nedenlerle anlık olarak mosfetleri güvenli bölge dışında sürerek yakmış olabilir mi?

Önceki projede zaman nedeni ile biraz aceleye geldi. En büyük hatam devreye hiç scop bağlamamam. Vazgeçtiğim için halada bağlamadım. Muhtemelen opamptaki salınımlar nedeni ile kaçak endüktanstan yandı bendekiler. Transistör lineer bölgede daha gaddar. Transistör kullanacağım. Onda da bazı sıkıntılar var ama şimdilik maks güç olayına odaklandım.

 

[Endorfin35+]

Yukarıdaki tablo 2N3055 in güvenli çalışma alanını göstermektedir. Projede transistör yerine mosfet kullanılması durumda erişilebilir mosfetlerinde güvenli çalışma tabloları çok benzer. Limitin altında kalacak şekilde voltaj seviyelerine göre maksimum akımları tespit ettim. Ek olarak tespit ettiğim akımlara %35 lik bir ek güvenlik marjı ekledim (akımın %35 eksiğini aldım). Bu durumda transistör başına 50W güç normal görünüyor. Ancak 40V seviyesinde bir kırınım noktası var ve bu noktadan sonra (40V üzeri) transistör başına güç 30W a düşüyor.

50V / 10A yükü makul bir yöntemle 40V a kadar 200W ı aşmayacak şekilde, 40V sonrası 100W ı aşmayacak şekilde limitlemem lazım...

 

[taydin]

Voltaj için kesin bir üst limit koyman lazım ve bir varistör ile de garantiye alman lazım. Ama güç için bir limit tanımlamaya gerek yok bence. Onun yerine doğrudan ısı ölçümü yapıp ısıya göre limitlemek daha mantıklı. Benim elektronik yük 200 W lık, ama ben sıklıkla kısa süreliğine 300 W çekiyorum ve elektronik yük de beni engellemiyor.

 

[Endorfin35+]

Voltaj için kesin bir üst limit koyman lazım ve bir varistör ile de garantiye alman lazım. Ama güç için bir limit tanımlamaya gerek yok bence. Onun yerine doğrudan ısı ölçümü yapıp ısıya göre limitlemek daha mantıklı. Benim elektronik yük 200 W lık, ama ben sıklıkla kısa süreliğine 300 W çekiyorum ve elektronik yük de beni engellemiyor.

Senin yükün değerleri nedir? kaç volt kaç amper. Kaç adet hangi mosfet var. Epey sordum bu sorulardan marjları ortaya çıkartabilirim....

 

[taydin]

150 V 40 A bendeki. Aşağıdaki konuda tamirini yapmıştım.

Rigol DL3021 elektronik yük tamiri

Bugün elektronik yükü güç kaynağına bağladım ve daha yükün çıkışını ON yapmadan güç kaynağı akım sınırlama moduna girdi. Lan noluyor falan derken baktım ki elektronik yükün çıkışı, daha cihaz kapalı iken bile neredeyse kısa devre. Her türlü musibete karşı koruması da olsa bu tip aletlerin, gene...

mekatronik.org

 

[Endorfin35+]

Tamam işte 150v x 40a =6kw ama cihaz 200w

 

[Endorfin35+]

Mesela 50v 10a uygulasan cihaz seni engellemiyor mu?

 

[taydin]

Mesela 50v 10a uygulasan cihaz seni engellemiyor mu?

Onu verecek kaynak yok 20 V 30 A deneyince 1 saniye sonra kesti. 20 V 15 A de çalıştı. Aradaki değerlerde değişik sürelerde çalışıp çıkışı keser herhalde.

 

[Endorfin35+]

Isıya göre takip mantıklı ama limitlerin ötesinde bir yüklenme olduğunda garipler daha ısınamadan cortlamazlarmı.

 

[taydin]

Isıya göre takip mantıklı ama limitlerin ötesinde bir yüklenme olduğunda garipler daha ısınamadan cortlamazlarmı.

MOSFET belli bir voltaj limiti aşıldığında anında gider. Ama akım limitini aştın diye anında gitmez. İçindeki junction sıcaklığı burada belirleyici. Eğer iyi soğutursan, limitleri aşsan da belli bir süre çalışır. Zaten limitleri aşan bir test yapıyorsan, amacın hemen sonucu görüp yükü kesmektir.

 

[mehmetaliözdemir]

Isıya göre takip mantıklı ama limitlerin ötesinde bir yüklenme olduğunda garipler daha ısınamadan cortlamazlarmı.

O cihazda 8 tane IRFP250 var. Toplam power dissipation 1520w. Senin örnekteki 500w gibi sınırları çok abarmadan aşan yükler için beygir gücüne güveniyorlar. Cortlamadan soğutucuyu ısıtıp ısı korumasını devreye sokmaya yetecek zamanı oluyor demek ki.
bence öyle.

 

[taydin]

Aradaki fark şu: Diyelim beygirin sırtına yük koyacaksın. Önce yükü kantar'da tartıp ona göre mi koyuyorsun, yoksa hemen koyup beygirin tepkisine mi bakıyorsun

 

[Endorfin35+]

 

[semih_s]

Şöntleri metal film mi seçtin? Şimdi buna bir de mcu ekleyip güç hesaplaması da yapmak lazım. Olmaz öyle kuru kuru voltmetreyle akımı-voltajı oku geç

 

[Endorfin35+]

Eve küçük işe büyük olmak üzere iki adet yük lazım. Öylemi böylemi derken modüler yapmaya karar verdim. Avanataj olarak hata ayıklama daha kolay olacak. Aşağı yukarı tüm sistemi komple tasarlayıp sonra böldüm. İlk aşama olarak yukarıdaki modülün pcbsini çizdim. 1 adet yapıp iyice test edeceğim. Sorun yoksa öyle devam edeceğim. Şönt bölümünü opsiyonlu yaptım. İsteğe göre tüm tipler deki şönt olarak takılabilir. Hem to220 hemde to247 takmak mümkün... Denemelerde Sonradan eklemek yerine gerektikçe takmak veya sökmek adına bol bol kondansatör attım. Gerisi denemeye kaldı...