Koelplaat of niet nodig?

fatbeard

Honourable Member

Ik heb een tot 52V opgeladen elko van 10mF (jawel, milli-Farad).
Ik wil die ontladen met een stroombron van 200mA, met als regeldeel een TO-220 darlington transistor (BDX34), tijdens het ontladen wordt er niet bijgeladen.

Volgens mijn berekeningen-op-de-zijkant-van-een-bierviltje duurt dat grofweg 2.6 seconden en wordt er gemiddeld 5.2W verstookt, dus die tor gaat heet worden.
Gelukkig vindt dit slechts enkele malen per uur plaats, met ruime tussenpozen (minimaal 1 minuut).

Moet ik die tor nou gaan koelen met een 'echte' koelplaat of is gezien de lage duty-cycle een tiental cm² printkoper van 70 micron voldoende?
Uiteraard is het beter om 'echt' te koelen, maar de daarvoor benodigde ruimte is erg moeilijk te creëren...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Je moet in totaal 13.5J kwijt, ik denk dat dat wel goed gaat in de thermische massa van een TO-220, als de omgevingstemperatuur niet te hoog is en hij tussentijds genoeg kan afkoelen.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 21 november 2022 17:11:30 (30%)

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

JE zou ook wat testen kunnen doen met een voeding en functie generator en zo bv gedurende 3,5 seconde 5,2W laten dissiperen. Als bv blijkt dat 4 seconde net goed gaat dat gaat 2,6S gewoon altijd goed. Maar als je bv 2,8S al op de grens zit dat een tor defect gaat lijkt me dat die op 2,6S ook niet heel lang zal leven.

EricP

mét CE

Als de berekening van Sparky klopt (daar ga ik maar even van uit), dan zou je eens naar de warmtecapaciteit van zo'n tor kunnen kijken.
Als je weet hoe groot de 'tab' is en er even vanuit gaat dat 'plastic' geen warmtecapaciteit heeft, dan kun je op basis van het volume de massa uitrekenen. Als het dan ook nog koper is, dan kun je op basis van de soortelijke warmte de temperatuurstijging bepalen.

Natte vinger: plaatje 0.7cm2 en 1mm dik. Zijnde 0.07cm3. Zijnde 0.6 gram koper. Koper doet iets van 0.4J per gram per graad. Met je 13J zou het koper dan een slordige 50 graden warmer worden. Bij 20 graden 'ambient' kan dat.

Aan jou om te controleren (cq. netjes uit te rekenen, wellicht uit de datasheet te halen) of mijn natte vinger klopt. Het lijkt niet bij voorbaat hopeloos te zijn.

[Bericht gewijzigd door EricP op 21 november 2022 19:09:49 (11%)

Op 21 november 2022 16:47:42 schreef fatbeard:
Ik heb een tot 52V opgeladen elko van 10mF (jawel, milli-Farad).
Ik wil die ontladen met een stroombron van 200mA, met als regeldeel een TO-220 darlington transistor (BDX34), tijdens het ontladen wordt er niet bijgeladen.

Ik zie in een datasheet een Vce max van -45 Volt. Zal wel goed gaan maar is buiten specs. [Als je de uitgang kortstluit]

fatbeard

Honourable Member

Dank voor deze bemoedigende input, het geeft mij nieuwe inzichten.

Ik denk dat ik uiteindelijk toch maar voor de moeilijke oplossing (echt koelen) ga, al was het alleen maar om meer reserve te hebben: die 2.6 seconde zou wel eens te lang kunnen zijn en dan heb ik dus meer stroom nodig.

Het is nu dus van een vraagstuk een uitdaging geworden ;)

@JoWi:
Je heb wel een punt, maar jij zit duidelijk naar de standaard variant te kijken.
Toegegeven, ik had hem niet nader gespecificeerd, maar ik was wel van plan om minimaal de BDX34B te gebruiken. Ken je die arabier nog? >:)
Of een TIP126.
Of een TIP127.
Of een andere geschikte darlington, het is steekt niet zo heel nauw...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Op 21 november 2022 19:08:49 schreef EricP:
...
Natte vinger: plaatje 0.7cm2 en 1mm dik. Zijnde 0.07cm3. Zijnde 0.6 gram koper. Koper doet iets van 0.4J per gram per graad. Met je 13J zou het koper dan een slordige 50 graden warmer worden. Bij 20 graden 'ambient' kan dat..

Dat klopt voor de eerste energiepuls. Daarna moet het koperen blokje voldoende afkoelen voordat de volgende energiepuls komt. Het gemiddeld vermogen is volgens beginpost iets minder dan een kwart watt.

Je kunt 'm gewoon op de print proberen. Als dat problemen geeft, dan een extra plaatje koper eronder. doe ik regelmatig...
Is er in 10 verschillende diktes: https://nl.aliexpress.com/item/32826278552.html

En als dat te weinig is, kun je het ook nog in strip krijgen: https://nl.aliexpress.com/item/1005003573082693.html
(kun je er een 'L' vormige koeler van maken)

[Bericht gewijzigd door Arco op 21 november 2022 20:33:45 (29%)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
EricP

mét CE

Ik denk dat ik uiteindelijk toch maar voor de moeilijke oplossing (echt koelen) ga, al was het alleen maar om meer reserve te hebben: die 2.6 seconde zou wel eens te lang kunnen zijn en dan heb ik dus meer stroom nodig.

Dat maakt op zich natuurlijk geen dr*l uit. De hoeveelheid energie in de elco verandert er niet door. De dissipatie van de tor ook niet...
Nou ja, de basis stroom zal groter worden. Die is er niet bij gerekend. Soit...

@ohm pi: uiteraard. 1W 'doet' ongeveer 60 graden bij TO220. Je zou dan 15 graden boven 'ambient' uit komen. Het wordt wat krapper, maar nog steeds niet een situatie die bij voorbaat hopeloos is.

Het is zeker geen kansloze situatie. Met een beetje koeling (L-vormig blikje van Arco) moet het toch lukken of ook wel zonder extra koeling.

Op 21 november 2022 20:45:51 schreef EricP:
Nou ja, de basis stroom zal groter worden. Die is er niet bij gerekend. Soit...

Het is een darlington, dus dat zal het verschil ook niet maken.

Op 21 november 2022 19:51:11 schreef fatbeard:
... die 2.6 seconde zou wel eens te lang kunnen zijn en dan heb ik dus meer stroom nodig.

Let op de SOA!

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 21 november 2022 21:19:21 (22%)

fatbeard

Honourable Member

Let op de SOA!

Da's een goeie!
Check: 500mA moet nog net kunnen, kom ik uit op iets meer dan 1 seconde.

Dat maakt op zich natuurlijk geen dr*l uit.

Da's ook een goeie, geen seconde (of 2.6 ;)) bij stilgestaan...

Inmiddels flink aan het schoffelen geweest, er is nog een plekje gevonden op de reeds aanwezige koelplaat (d'r zit meer in wat heet wordt).
Het laatste wat ik wil is dat-ie onder extreme condities (tropen, rammelende schakelaar of zo) toch bezwijkt: er zou veel collateral damage kunnen ontstaan.

En ja, ik ben bezig met een lab voeding...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Heb wat koelblokjes te koop staan.
Zie advertentie bij vraag en aanbod.

Sine

Moderator

Op 21 november 2022 21:52:24 schreef fatbeard:
[...]
En ja, ik ben bezig met een lab voeding...

Wat heeft dit torretje daarin voor een doel? Een down-programmer?

Je zou nog kunnen overwegen om die transistor een weerstand in serie te geven, om daar een deel van het vermogen in op te stoken, maar de waarde van die weerstand is een beetje een compromis; te hoog en de stroom bij lage spanningen is beperkt, te laag en de weerstand neemt bij hogere spanning maar een klein deel voor zijn rekening.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
fatbeard

Honourable Member

De functie is om na het uitzetten de bufferelco leeg (genoeg) te krijgen voordat de regelelectronica er mee ophoudt (die heeft een aparte voeding), om te voorkomen dat er wilde spanningen uit komen.
Vergroten van de buffer in die regelvoeding leidt weer tot andere problemen.

Een down-programmer?

Leuke suggestie, heb ik niet aan gedacht.
Denk ook niet dat dat nodig is: bij lage belastingen is de dissipatie in het regeldeel toch niet zo hoog en bij hoge belasting is het helemaal niet nodig; de preregulator zorgt voor beperking van de overall dissipatie.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
EricP

mét CE

Wellicht zie ik wat over het hoofd, maar.... Is dan een weerstand met een schakelende tor niet de oplossing? Die constante stroom is mooi, maar er is op zich niks op tegen (met de informatie die je nu gegeven hebt) om het ding in zeg 1 sec. 'leeg' te trekken. Alleen de definitie van 'leeg' zul je moeten geven.
Het voordeel van een weerstand is dat je die wat meer kunt 'misbruiken'. Nadeel is natuurlijk (tenzij je iets THT gaat doen dat het helemaal geen thermische massa meer heeft - misschien heb je er al over nagedacht...

Let mogelijk op dat de energie ook het kastje uit moet. Een koellichaam in een dicht doosje doet veel minder als één er buiten.

Sine

Moderator

Op 21 november 2022 23:36:17 schreef fatbeard:
De functie is om na het uitzetten de bufferelco leeg (genoeg) te krijgen voordat de regelelectronica er mee ophoudt (die heeft een aparte voeding), om te voorkomen dat er wilde spanningen uit komen.
Vergroten van de buffer in die regelvoeding leidt weer tot andere problemen.

Ah, dan ben je het (denk ik) aan de verkeerde kant aan het oplossen. In de laatste paar CO voedingen werd de basisstroom naar de eindtorren afgeknepen als de hulpvoeding tekenen van inkakken vertoonde.

De buffer elco's werden helemaal niet ontladen, en kunnen bij uitgeschakelde voeding weken onder spanning blijven.

Als de voedinggspanning te ver zakt loopt er geen stroom meer door de zener en wordt het torretje afgeknepen.

Het lijkt me inderdaad ook beter om de regellus op een andere manier dicht te knijpen, anders heb je gedurende een deel van die 2.6 sec. nog steeds hetzelfde probleem, en ook tijdens het opstarten kunnen er dan even rare dingen gebeuren.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
fatbeard

Honourable Member

Ah, dan ben je het (denk ik) aan de verkeerde kant aan het oplossen. In de laatste paar CO voedingen werd de basisstroom naar de eindtorren afgeknepen als de hulpvoeding tekenen van inkakken vertoonde.

De buffer elco's werden helemaal niet ontladen, en kunnen bij uitgeschakelde voeding weken onder spanning blijven.

Dank! _/-\o_ Dat is de missing link....
Elegante oplossing die je laat zien: de stroombron wordt afgeschakeld zodra de hulpvoeding tot 20V is ingezakt.
Ik ga het anders doen: op de blackdog manier. Gewoon, omdat het kan.

Ik heb de neiging om alles te overdesignen, en dan verzeil je makkelijk in dit soort overbodige zaken...
Naar goed Nederlands gebruik wordt het een compromis: basisstroom afknijpen én met een tor een (extra) bleeder bijschakelen. Voorkomt ver(r)assingen :)

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Sine

Moderator

Dit is zeker geen overbodig zaak, anders krijg je vervelend in/uitschakegedrag. Dat is potentieel moordend voor je aangesloten last.

De BD methode heeft hier (stiekem) niet mijn voorkeur, Bram kijkt met die oplossing of de hulpvoeding opkomend of afvallend is. Persoonlijk kijk ik liever naar of de benodigde rails hun niveau bereikt hebben (en de rest dus redelijkerwijs in regeling kan zijn/blijven)

Ik heb dat hier gecombineerd met (een meer dan toereikend stabiele) stroombron, maar als je het NA01 ontwerp wilt volgen kun je natuurlijk de stroombron ook voeden met *iets* wat de spanning afschakelt.

fatbeard

Honourable Member

Ik begrijp je terughoudendheid in het bepalen van stijgende of dalende spanningen.
Ik heb een iets andere schakeling bedacht, waardoor ik één-eenduidig én onmiddellijk weet of de voeding is uitgeschakeld. :7
Kost wel twee hele diodes extra...

Schema staat op een andere computer die nu ff met iets heel belangrijks bezig is.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Even nog wat mosterd na de maaltijd....

Ik zat nog over die 13.5J na te denken. Ik denk dat je een gooi kan doen naar de toelaatbare energie door naar de SOA te kijken. Vaak zijn de lijnen die je daarin ziet "constant energy". Die constante kan wel eens kleiner zijn als de tijd (veel) korter is, maar ik denk niet dat je in dat deel van de grafiek gaat zitten.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
fatbeard

Honourable Member

Dit circuit knijpt de stroombron (draadje boven/rechts) zo'n 40ms na het verdwijnen van de AC input af en houdt hem afgeknepen voor zo'n 8 seconden (of zolang er stroom in C2 zit).
De discharge assistance activeert een optocoupler op het power-deel, de return loopt via de -8.2V.

Inmiddels is de brugcel vervangen door 4 stuks BAT86S, om net wat meer marge te hebben.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.