Carga electrónica - Ideas

[heli]

Mi carga artificial favorita es esta, que usa mosfet lineales gordos y es bastante sencilla:
http://www.kerrywong.com/2017/01/15/a-4 ... r-mosfets/



No la he probado, pero he montado otras usando el mismo esquema con otros componentes y todo OK.

[Rovellat]

Es una idea, no está calculado, a medida que sube la tensión de la fuente, van entrando resistencias en paralelo con R31, es una idea, no se si funcionara, sigo pensando que la temperatura del encapsulado del IGBT es lo mejor, pero no se si suficiente...

Sigo pensando.

Heli, contesté antes extensamente, pero se borró, voy a intentar repetir mas escuetamente.

Primero GRACIAS, pero ya había desechado los operacionales, me complicaban el montaje araña, mas componentes, un zócalo, como no en pruebas, a compartir el encapsulado entre dos o cuatro IGBT....

Ya había detectado que controlar solo por tensión no funcionaba, necesitaba realimentación; el operacional, la primera idea, desechada; pensé en un LM317, pero al final me decidí por el LT431; en pruebas ha funcionado, veremos el montaje final. Simplifica las patas, y complica el control, pero control hay solo uno, y patas varias.

El bicho que me sugieres, será lineal, y seguramente mas fácil de controlar, pero son unos 7€, contra 1€ del IGBT que pongo, y le tengo miedo, es el componente que mas peligra, sobre todo por potencia y el calor acumulado.

Saludos.

[Rovellat]

He montado una pata en un circuito murgaño de railes multicapa 3D; funciona, bueno funcionaba en pruebas, y lo sigue haciendo en su forma definitiva. De momento solo una pata, ya progresare adecuadamente cuando las cosas se vayan materializando.

Porque he puesto patas arriba el control, no me gustaba. Se me ha metido en la cabeza que al arrancar puede dar un pico de corriente, vamos un cortocircuito. Estoy en ello, me ha pillado el toro, el Año cambia, y sigo igual.

Pondré fotos mas adelante.

Saludos.

[Rovellat]

He modificado un montón el concepto de cerebro, bueno creo que lo llamaré de momento control, dejando lo de cerebro para si algún día le pongo un micro, que no creo.



La idea es ahora mucho mas sencilla, además llevaba una espinita clavada, que era que al arrancar, podía haber mucha corriente hasta que se estabilizara, creo que me la he sacado, me gusta mucho mas.

Y he recurrido de nuevo al TL431, he calculado las resistencias para que se mueva dentro de los valores buscados, y la cosa queda así, el pot. de 10K (de momento ignoramos el de 100k) hará que la tensión varíe ente 5V y 4,10, con el pot. de 100k espero llevarlo al rango de algo mas de 5V, y 4,18V; las resistencias no son de precisión, (no tengo), y hacía falta un pequeño ajuste, (quizás tenga que poner una resistencia en serie con el pot. de 100K, ya se verá). Ahora el potenciómetro principal de 10K es operativo en casi todo su recorrido.

El transistor que aparece por ahí es ya de las protecciónes, todavía no he llegado a esta parte.

Bueno, pues este pequeño circuito, (sin transistor), alimentado a 12V, junto con una o varias patas, ya es una carga electrónica operativa, debe funcionar, el resto serán protecciones.

No he empezado el año con la carga acabada, pero si creo que con eso será un buen comienzo de año.

Carga electrónica acabada (en papel), a falta de acabar de montar, y poner protecciones, a ver si mañana lo pruebo.

Saludos.

[Rovellat]

Terminado y probado el circuito de control; éxito total

Bueno, me he cargado un TL431, creo que le me metido 12V por K y le han hecho pupa, tampoco estoy muy seguro, es que ya no veo bien, y tengo muchos cables por encima de la mesa, pero en fin solucionado. ya lo había probado antes separado de los IGBTs, y funcionaba, ha sido cuando lo he reconexionado.

Como me parecían muchos Ks, he cambiado el potenciómetro de 10K a 5K, con lo que las resistencias de 18K han pasado a ser de 10K, y en vez del potenciómetro de ajuste de 100K, he puesto una resistencia de 270K entre control y ánodo, que viene a hacer el ajuste; ahora va la pata de 0 a 5A (creo que un poquito mas, pero no llega a los 5,5A que buscaba. De momento me vale). Serían en total 25A con los cinco IGBTs, el disipador, templado, creo que será suficiente.

Y lo he conseguido con muy poquitos componentes.

Tiene un pequeño inconveniente, si se desconecta el control, o se deja sin alimentar a los 12V, los IGBTs se disparan y cortocircuitan la fuente en pruebas, esto ya lo sabía, y era una de las protecciones, pero creo que me costará el mismo o menos trabajo, sacar 12V del positivo de la misma carga, cosa que ya estaba prevista, y mato dos pájaros de un tiro. (Ahora está funcionando con 12V externos). En fin serán los siguientes pasos, algo pensaré.

Me he pasado tres días de la fecha tope, pero buenos son si la dicha es buena.

POR CIERTO, SIN NINGÚN CONDENSADOR, todavía no me lo creo, y me he quitado de operacionales, de su alimentación de desacoplos, de LM317, que aunque funcionaba era mas engorroso. Viva el TL431.

Saludos.

[Rovellat]

El güevo de Colón.

Pasar la resistencia al otro lado.

Solo había que pensar en ello.

Algunos ratos me los paso pensando en como continuar, solo me falta dibujar angelotes.

Bueno esto es como quedaría pasando la resistencia al otro lado del conector; ahora las patas no serán idénticas, una tendrá una resistencia extra, la patita principal.



Saludos.

[Rovellat]

Bueno, he sacado la resistencia del control, y la he pasado a las patas, y ...he cortocircuitado de nuevo el K del TL con el positivo 12V; (gotón de estaño por el otro lado cortocircuitando dos ojales). TL a la basura; le he puesto otro nuevo pero ya soldado a las patas del viejo.

Y la resistencia de las patas la he cambiado por dos de 3K3 en paralelo, por si alguna se abre; no lo he calculado, seguro que pueden ser mayores, porque los primeros cálculos eran para mas de 20 patas, y sobrados, y ahora solo voy a poner 5; tampoco eran exactamente de 3K3, eran de 3K1, es lo que tenía.

Después del desaguisado ha funcionado sin problemas, tengo dos patas montadas, y lo he llevado a 10A, solo un momento ya que no tengo todavía la protección de temperatura, olía a polvo chamuscado; después lo he bajado a 7A, y he puesto el osciloscopio, de momento no oscila; mañana lo pondré en una fuente con rizado, a ver que dice. De momento sigue sin condensadores.

Ahora tengo que ir pensando en las protecciones; una cosa es probar un momento, y otra darle caña. Todavía no paso de los 12V, por si las moscas, pero tiene que llegar a los 100V.

Saludos.

[Rovellat]

No me he podido resistir, ya que tenía el tinglado montado; le he metido la fuente con rizado; 13V a 4A con un rizado de 2V pico-pico; como si nada, se ha portado perfectamente. He puesto la sonda del osciloscopio a la resistencia que sensa la corriente de las patas, ni pizca de rizado; la cosa va bien.

Saludos.

[Rovellat]

Esto sería el conjunto de patas casi ya definitivo.

Los conectores de la derecha, mas bien bornas a tornillo adecuadas a la intensidad que se precisa, son las tomas + y - de la carga, que van a la fuente a probar, o lo que sea.

Los conectores de la izquierda, son los que conectan la placa de control (CP=control de patas). en rojo las resistencias que deberían ir al K del TL431 de la placa de control, pero que las he pasado aquí por si desconecto el control, para que no hagan un corto a la fuente en pruebas; son dos en paralelo, por si se abre alguna, no por otra razón; podrían ser una sola.

En el recuadro azul, la pata 1, puede haber varias, quizás hasta 20 o mas, de momento pongo 5. El recuadro verde es opcional, puede haber uno o varios por pata, yo no pondría mas de 5; de hecho no pongo ninguno, es solo una idea que estoy casi seguro que va bien. Si se ponen varias patas auxiliares, van todas en paralelo, (todas las verdes de una pata).

Las patas-patas, (recuadro azul) van también todas en paralelo, de momento lo estoy preparando para cinco patas azules, y ninguna verde, pero creo que voy a probar lo de las verdes, son muchos menos componentes. Cada pata (azul), o sus refuerzos (verde) están calculadas para 5,5A, que es lo que da la resistencia de 5W RPN (0,15Ohm), que es lo que tenía, se podrían poner otras resistencias, y funcionaría con mas o menos amperios, pero estas me valen para alejarme de las zonas de trabajo peligrosas del IGBT.

Que por cierto, es de conmutación, lo que lleva a que la tensión de puerta varíe con la corriente de carga, de hecho oscilaría (me lo hacía en pruebas) con tensión de puerta constante, de ahí lo del TL431.

El TL431 se encarga de dar a la puerta la tensión justa para la corriente que queremos. La corriente se mide en forma de tensión en la resistencia de 0,15O hm 5W. A esta tensión se suma la de la caída de la resistencia RPN3 de 10K provocada por el control, de forma que haya 2,5V en el control del TL. (esta última caída es consecuencia del valor de RPN2, y de la tensión de control de la carga.

Al principio jugaba con una tensión de control de unos 12V, y RPN2 era mas grande, pero decidí poner RPN2 y RPN3 iguales, con lo que la tensión de control iba de 5V a 4,18 para corrientes de 0 a 5,5A, dicho de otro modo la variación de la tensión de control es la variación de la caída en la resistencia gorda. Eso facilitaba mis cálculos, y permitía que la tensión de alimentación del circuito de control bajase de los 12V; (no mucho porque hay que considerar la tensión en puerta respecto de tierra, pero creo que podría bajar hasta los 8V, quizás algo menos, no lo he mirado.

Así para cada IGBT puedo alcanzar 5,5A ,hasta 600V (no voy a usar mas de 100) y 55W; valores lejos de los máximos IGBT SGH80N60UFD 600V 80A 78(195)W VCE=2,1V@40A VGE20V, salvo quizás la potencia que es de 78W para 100ºC, y va subiendo según la temperatura baja, por lo que me planteo que no pase de los 80ºC.

Además tengo previsto poner una resistencia en serie con la carga, que duplicaría sus características, y quizás algunas en paralelo, lo que pasa es que su valor y potencia dependen de cada caso en concreto, es otro tema que estoy pensando, y en las resistencias en paralelo no actuaría el control tal como lo tengo.

Saludos.

[Rovellat]

Bueno he colocado otra subpata, (pie) en paralelo con una de las patas que tengo ahora montadas; es para ver como va; en teoría podría tener una pata con cinco pies, lo que pasa es que como al principio me oscilaba, descarté la idea. Pero ahora, pensando, lo hice con una tensión rectificada-filtrada, sin estabilizar ni nada, que debía cortocircuitarse al dispararse el IGBT; ahora con el montaje mas evolucionado, quizás podría funcionar. No lo he probado todavía...

Porque ya que lo he desmontado, voy a poner unas NTC para ir protegiendo un poco; una medirá la temperatura del disipador, o sea del conjunto; la otra va a ir sobre el encapsulado de un IGBT, es el sitio que he encontrado que responde mas rápido. La idea es controlar de alguna forma sencilla la potencia: va a funcionar con un limitador de corriente por tensión, como una actuación rápida, pero al rato no dejará que suba la temperatura del encapsulado demasiado. O sea límite rápido de la corriente por tensión, (en un punto que tengo que determinar todavía, de la curva de potencia), seguido por un límite de la corriente algo mas lento, según la temperatura del encapsulado. Espero que funcione, el control exacto de la potencia es muy complicado, y casi queda para el control de microprocesador, si es que lo pongo.

Un conjunto de patas y eventualmente subpatas, va en un disipador con dos NTC, (y creo que al final quitaré una). Tal como lo tengo diseñado, será de 5A por IGBT, con una tensión de 3 a100V, que creo que podría ser mas, siempre que haya alimentación independiente de unos 8 a 15V (digamos 12V [|]), y una potencia máxima de 60W por IGBT. (Ahí está el peligro a 100V debe ser de 0,6 A por IGBT).

Ahora he desempolvado unas NTC de 10K, que son las típicas de los termómetros-termostatos de andar por casa; muy pequeñas, para que tengan poca masa, y vayan rápido, aún que el peligro está en que se calientan por la corriente de medida que pasa, pero seguro que hay un punto de equilibrio. De las tablas:

25º 10K
60º 3K

Por cierto un buen datasheet con tablas de temperatura:

https://www.tme.eu/Document/9d2eb9f3eda ... -B3380.pdf

Y un comentario, el conjunto de patas va en un solo radiador, con por lo mínimo una NTC sobre el encapsulado de un IGBT; pero el control puede con varios radiadores con sus IGBTs, y por descontado con su NTC, salvo que sean exactamente iguales.

[1] Siempre voy pensando en los 12V, que usaré para un eventual ventilador, y para los aparatos de medida.

Saludos.