Dummyload

Theoretisch zou dat kunnen zolang je de behuizing MOSFETs onder 109C kan houden (max 300W @ 25C, derating 2.38W/C), maar ik zou er toch wat meer marge op houden; met 50W per MOSFET is het al moeilijk genoeg om de warmte uit de behuizing te krijgen en vervolgens door het koelblok te verspreiden.

Die MOSFET lijkt me echter specifiek ontworpen voor schakelende toepassingen; juiste de oudere generaties, met meestal een hogere Rdson, zijn beter geschikt voor zulke toepassingen.

Hi bramvr,

Dat is een mooie Fet, weet alleen niet of deze nu wel een goede kandidaat is...
Wat SparkyGSX al aangeeft ga je wat koeling betreft snel in de problemen komen, ook al denk je dat je "maar" 100Wat per Fet gaat doen.

Je probeerd het nog steeds te "groot" aan te pakken om iets te leren. (falen)

Wat is nu een groot probleem bij gebruik van dikke Fet's?
De hele grote Gate capaciteit, deze moet je goed kunnen aansturen.
Deze Fet heeft bijna 5nF!!!
Wat denk je dat de opamp doet als deze 5nF moet aansturen, GENEREREN!
Dit vergt dan weer speciale oplossingen om dit aan te pakken en jij wilt er 6 gaan aansturen.

Mijn oplossing met de MJ15004 powertransistoren en de BD driver heeft dit probleem in het geheel niet.
Ik bedoel hier mee niet te zeggen dat het niet mogelijk is een Fet te gebruiken.
Mijn kleinere Dummy Load naar een ontwerp van Jim Williams, stuurt zelfs een "Logic Fet" (grote Gate capaciteit) aan,
maar doet dit dan wel met een speciale opamp die ongeveer 1 Ampere kan leveren bij hoge frequenties.

Voor echt grote stromen heb ik mijn Dummy Load, behalve bij de eerste testen verder niet gebruikt.
Het gaat meestal om duur en dynamische testen waar ik hem voor gebruik.
Voor jouw kan dat natuurlijk anders zijn.

Maar je kan de voeding ook belasten zoals hier al is voorgesteld, met een aantal lampen of b.v. een bos draad die in een emmer water ligt.
De lengte van de draad bepaald de weerstand en er zijn makkelijk verschillende aftakkingen te maken.

Dus al jij een voeding met zeg 40 Ampere wilt belasten gaat het grootste deel door de weerstand belasting en de rest door de andere weerstand.
Dus dan doet je Dummy Load b.v. maar max 10-Ampere.
Er zijn vele manieren om dit op te lossen, kijk voorla hoe Agilent dit oplost.
Het zijn meestal modules die ze gebruiken voor en bepaald vermogen.
Je ziet in de wat oudere schema's vaak een opamp per Fet zitten en dan 4 tot 8 stuks voor 150 tot 200-Watt dissipatie.

Mijn 2 cent...

Gegroet,
Blackdog

Je probeerd het nog steeds te "groot" aan te pakken om iets te leren. (falen)

Ik vind dat je leert met vallen en opstaan

Ik heb liggen tellen naar het vermogen en ik heb dit zo gedaan
Rth h-a = (Tmb - Ta) / (PTn *6) - (Rth mb-h / 6) = (90 - 35) / (100 *6) - (0,42 / 6) = 0,092 K/W

Hierbij heb ik 6 fets die 100W verstoken

Hiermee kwam ik uit op deze koelplaat

Of klopt mijn berekening niet?

Hi bramvr,

De 0,42 is iets te optimistisch, hou maar 0,6 aan als je erg goede pasta gebruikt.

Ik ga er verder dan ook vanout dat de Fet's direct op het koelblok komen, het koelblok komt hierdoor onder spanning te staan!

Ook moet het uit oogpunt van je schakeling kunnen dat alle 6 Drain's aan elkaar zitten.

De termische weerstand wordt gespecificeert voor een wervelwind van twee ventilatoren die op het koelblok gemonteerd moeten worden.

Gegroet,
Blackdog

Ok nieuwe berekening dan maar

Rth h-a = (Tmb - Ta) / (PTn *6) - (Rth mb-h / 6) = (90 - 35) / (100 *6) - ((0,6 + 0,9) / 6) = -0,158 K/W

Ik had de vorige berekening foutief uitgeteld.

Ik heb nu nog 0.9 van een isolatieplaatje geteld om de koelplaat spannings vrij te houden maar nu kom ik op een negatief getal uit. Valt dit dan te koelen?

Edit: Het is misschien beter om de fets rechtstreeks op de koelplaat te monteren omdat er dan ten eerste minder thermische weerstand is maar dan ook de drains al rechtstreeks aan elkaar hangen zo moet ik meer gewoon een bout met een dikke kabel op de koelplaat bevestigen en dan zijn alle drains verbonden met het te testen signaal ik ga toch alleen maar gebruik maken van een source shunt weerstand dus de drain is overal het zelfde.

Dit valt inderdaad niet meer te koelen. Maar zonder isolatie plaatje van 0,9 nog wel. Je kan beter je koelblok zelf isoleren en dan kan er gewoon spanning op staan dat geeft verder niet.

Op 14 juni 2014 16:46:19 schreef blackdog: Je probeerd het nog steeds te "groot" aan te pakken om iets te leren. (falen)
Blackdog

Schrijf nu eerst een op
Hoe hoog de spanning is die je load moet aankunnen
Hoe groot de stroom is
Hoe groot het vermogen is dat je totaal wilt aansturen.

Hou verder aan om niet meer dan 50W per transistor of fet te doen. Dus met 600W liever 12 fets. De fets zijn dan wel duurder maar je koelblok kan kleiner en die is toch het duurst of je kan dan meerdere goedkope koelblokken nemen.

Waarom 50W. Deels omdat eigenlijk iedereen het doet in dit soort ontwerpen. Maar vooral omdat je in deze toepassing een hoge spanning en tegelijkertijd een hoge stroom door je Transistor hebt. En dat geeft juist de problemen. Meestal heeft een tor een hoge spanning en een lage stroom of een lage spanning met een hoge stroom hier kunnen ze beide hoog zijn.

Bram, ik dacht dat we er uit waren dat "klein beginnen" voor zowel de voeding als de dummyload de betere aanpak is. Ik heb hier nu met vallen-en-opstaan een 20V, 2.5A dummyload. Volgende versie wordt waarschijnlijk 30V 10A (maar waarschijnlijk niet 300W).

/ik/ heb ondertussen geleerd dat ik veel grote, dure onderdelen opblaas als ik de boel direct te groot aanpak. Eerst werkend maken, dan pas zes grote mosfets parallel zetten om de grotere stromen aan te kunnen...

@rew

Ik ga klein beginnen maar ik wil de onderdelen voor een grote al kopen zo krijg ik meer kortingen

Weer fout. Zo koop je onderdelen waar je als puntje bij paaltje komt, niks aan hebt.

Ok ik zal eerst met een enkele fet werken en er nadien bij kopen

Kijk, een stapje vooruitkijken kan geen kwaad. En als ik 1 chipje zus of 1 chipje zo nodig heb, koop ik er ook altijd meer. Voor het geval ik er 1 opblaas. Of dat ik een tweede wil maken. Ik zat vrijdag aan een project te werken: Kortsluiting. Hmm. wat nu weer? Blijken een paar chipjes achterstevoren op het printje te zitten. Afgesoldeerd, weggegooid (ze zullen het nog wel doen, maar de pootjes waren vies, en je weet maar nooit. Geen zin om risico te lopen dat ik weer een dag loop fout te zoeken omdat een chipje van een kwartje kapot is). Kan ik **** m'n stash van die chipjes niet vinden, maar ik WEET dat ik ze heb. (*)

Dus... Als je het niet erg vind om wat onderdelen te kopen die uiteindelijk niet gebruikt worden en die op voorraad te houden, dan kan je best proberen vooruit te plannen. Maar gezien jou optimisme waarmee je 100W per fet wil dissipieren denk ik dat de kans dat tommyboy gelijk krijgt toch ook erg groot wordt.

Dus.... Mik op zeg: 20W voor nu. Kies wel een "officieel > 100W" tor. Dan heb je het NU makkelijk in de eenvoudige versie, en kan je later kijken of je meer parallel kan zetten om de hogere vermogens aan te kunnen. En dan is het niet erg om er meteen een stapeltje te kopen. Blaas je er 1 of 2 op voordat het werkt, prima, heb je reserve, kan je meteen door. Blaas je er geen op, kan je ze straks gebruiken voor de grotere versie.

Maar spendeer niet te veel tijd om "voorbij de horizon" te plannen: Eerst de eenvoudige experimenten afmaken.

(*) Ik heb in m'n zoektocht WEL een stash andere chips gevonden waarvan ik wist dat ik ze had, maar die we op een bepaald moment niet konden vinden.... Die liggen nu in ieder geval WEL waar ik ze kan vinden.

Mijn dummyload is simpel, beperkt en goedkoop.
4 vermogensweerstanden van 50 W in 2 groepjes van 2 stuks parallel en per groep tussen 2 koellichamen geklemd.

De mijne is wat ingewikkelder. Hij is nu een 18650 aan het ontladen.... De spanning neemt TOE.... tot mijn grote verbazing.... (dat zou kunnen als ie significant opwarmt, maar met een totale uitgangsweerstand van 0.2 ohm en 100mA stroom had ik niet verwacht dat ie meetbaar zou opwarmen).

Ik neem aan dat je dat met een goede multimet6er hebt gecontroleerd want het kan ook zijn dat de Vref van je ADC op temperatuur reageert.

Hoeveel neemt de spanning toe ?
Ik heb eens de batterij spanning van een 9V blokje gelogd wat hier op de bank lag. Dat was uin de vroege avond. De zon gooide net nog een streep licht door het raam en die bewoog zich over de bank heen. Je zag op de grafiek precies het verloop van de zon over de batterij. (uhh, kijk maar niet naar de absolute spanning, het stelt niet veel voor maar er is een 1:1 relatie met warmte en dat zonnetje was veel te zwak om echt te verwarmen..

[Bericht gewijzigd door fred101 op zondag 15 juni 2014 12:57:50 (14%)]

Precies, dat kan ook. Misschien dat de boel meer stroom trekt als ik de iedere ms twee ADC conversies doe (en zit te busy-waiten op de resultaten). En dan wordt de voltage regulator warm. Dat kan.

Ik heb even een snel lijntje er doorheen getrokken. 60mV/sec. 60 µV /sec. 30 mV in 500 sec. 30mV zou ongeveer 1% zijn.... Dus dan zou m'n voeding/referentie 1% veranderen. Hmm. Dat is ook wel behoorlijk veel. Maar goed. Vind ik nu niet zo belangrijk. Ik gebruik nu "aref" als referentie. Die hangt in de chip gewoon aan "AVCC" en die hangt op het PCB weer direct aan de digitale 3.3V. Niet ideaal.

Maar als je de chip op 3.3V wil draaien, dan heb je weinig keus meer voor een AVDD spanning. Die MOET hoger zijn, dat soort dingen. En hoe vind je nu weer een 3.4V regelaar. Bovendien is dat weer een paar extra componenten....

Als er een beetje verloop in zit, dan is dat jammer. Eerst zit er dynamisch nog veel te veel ruis op de ADC conversies:

54.5 99.2 131.8 3043.3 3093.9 3208.2 
68.4 98.8 130.5 3005.6 3093.1 3212.9 
63.3 99.0 131.8 2996.2 3092.5 3156.4 
74.8 99.3 130.5 3033.9 3091.7 3156.4 

De stroom was ingesteld op ongeveer 100mA. Je ziet 99mA in de 2e kolom.

Maar links daarvan zie je de laagst gemeten waarde en rechts daarvan de hoogst gemeten waarde. Rond de 30 mA loopt dat te springen. Is er werkelijk 30mA stroomrimpel? Is er ruis op het versterkte stroom-meet-signaal? Ruist m'n GND? Ruist m'n ADC referentie? Wil ik nog een keer uitzoeken.

Hi Heren,

Omdat een Dummy Load net als voedings schakelingen nogal populair zijn op Fora dacht ik even snel een testje te doen met een Fet in een Dummy Load.

Zie het schema hieronder wat mijn uitgangspunt is voor mijn opmerkingen.

Waarom deze test setup, de Fets is goedkoop en heeft een niet te grote gate capaciteit.
De NE5532 heeft een grote bandbreedte en kan redelijk wat stroom leveren.
Achter de DC ingang P1 zit R1, R2 en dit is een deler, zodat hij goed zou aanpassen op een uitgang van b.v. een PIC of Arduino.

C2 en R6 houden de Fet en de Opamp stabiel, in de hogere frequenties krijgt de -ingang van de opamp steeds meer terugkoppeling vanuit C2, dus buiten de Fet om.

De weerstand R4 en C1 is een frequentie compensatie netwerk, dat er voor zorgt dat de bandbreedte op de modulatie ingang (C3) redelijk vlak is.

Foto van de testopset, je kan zien dat er twee secties zijn maar ik meet er op het ogenblik maar aan één sectie.

Ik ben niet echt happy met het resultaat...
Zie hier een scoop foto bij ongeveer 400ma en gemoduleerd met 10Khz Blok.
Geel is de Gate spanning en Blauw is de spanning over de 0,1-Ohm Source weerstand, dit zou een perfecte blok moeten zijn voor het Blauwe kanaal.

Dit is een meting bij een stroom van 1,5 Ampere, ziet er heel anders uit...

De variatie is wel erg groot, misschien kan het wat beter worden, als ik een Fet kies, die een kleinere Gate capaciteit heeft.
Ook zou misschien mogelijk zijn een "Sziklay" te maken met een Powerfet en een BD139/BD140 om de Fet meer lineair te maken.
Maar de tijd ontbreekt mij hiervoor op het ogenblik.

Ik weet nu in ieder geval dat als je een simpele Fet dummy Load maakt, dat ding
nooit mooi over en 20 a 40Khz bereik te moduleren is.
Dat vraagt echt om een meer Intelligentie opzet van de schakeling.
Alleen voor DC maakt het niet zo veel uit, goede Frequentie compensatie is dan voldoende.
Maar dan kan je wat mij betreft beter voor de oplossing gaan zoals rbeckers dat heeft opgelost, met een aantal goed gekozen weerstanden.

Gegroet,
Blackdog

Na dat het projectje even heeft stil gelegen wegens tijdgebrek heb ik het van dag weer hervat. Ik had nog geen testen gedaan maar nu dus wel. Ik heb de drain aan de + kant van de de CO labovoeding hangen en de drain gaat naar een shunt van 0.1 Ohm. De gate heb ik simpel met een spanningsdeling aangestuurd via een potentiometer. Nu merk ik op dat de fet mee gaat met de frequentie van de netspanning wat bij een gate spanning van 0V een voor een negatief gemiddelde stroom zorgt.

Ook zijn er de pieken naar onderen toe te zien als ik de fet open stuur. De lengte van de kabels naar de koelplaat zijn ongeveer een 30cm.

Hoe komt dit en hoe is dit te vermijden?

Hi bramvr,

Tekening laten zien hoe je het doet + foto van je testopstelling.
Dan kunnen we er pas wat zinnigs over zeggen.

Gegroet,
Blackdog

Ik denk dat je op een foto niet veel gaat zien daarom heb ik snel even een schemaatje getekend hoe ik het heb opgesteld.

Er staat op die 24V ook nog een spanningsregelaar (LM7805) op die voor een mooie voedingsspanning voor een LM35 die gemonteerd zit op de fet om de temperatuur een beetje in het oog te houden. Maar ik denk dat dit dit probleem niet kan veroorzaken.

Ik ga wel een terug regeling maken met een opamp maar ik wou eerst is zonder testen.

Ik zou de oorzaak van dat rare gedrag op de eerste plaats bij de voeding zoeken.

Even de situatie duidelijk krijgen. Wat je meet is: je zet 24V op de drain, 0V op de gate (pot op nul), en dan loopt er volgens je meting een negatieve stroom door je FET? De FET DUWT stroom de voeding in? Dan is er iets mis met je meting. (stroom de voeding induwen kost energie en evt energie in het circuit zou snel op moeten zijn....)

Die "30cm draden" vind ik wat lang. Daar kan je rare dingen mee opvangen.

Tegen de tijd dat je stroom uit de voeding gaat trekken, wordt de boel "gevoelig": een beetje meer spanning op de FET kan een forse stroom-vermeerdering veroorzaken. Dan is er wel een klein beetje een terugkoppeling door de 0.1 ohm weerstand (de source gaat bij meer stroom omhoog, dus de gate-source spanning omlaag), maar of dat genoeg is om de boel stabiel te houden weet ik niet.

Ik weet nu in ieder geval dat als je een simpele Fet dummy Load maakt, dat ding
nooit mooi over en 20 a 40Khz bereik te moduleren is.

Ik heb er diverse met een FET gemaakt en die gaan verder dan 40 kHz. Ik ben nu een lipo balancer aaqn het maken waar ik mosfets voor gebruik. Omdat deze alleen vol aan/uit moeten schakelen heb ik logic level fets gebruikt. Ik ben nu al dagen aan het klooien met die krengen. Ik heb er vorig jaar ook zo een gebruikt in een pompschakelaar. Ook daar gebeurde vreemde dingen. En in mijn miniload had ik eerst ook zo'n logic level fet gebruikt. Dat werkte niet echt geweldig. Daarna heb ik hem vervangen door een gewone ouderwetse lineaire , maar super potente mosfet (zo een die pas bij 3V a 4V gatespanning wakker wordt en bij iets van 12V pas helemaal open gaat. Daarmee werkt het ding perfect.

Ik heb die logic fets op de curvetracer gehad. Daar schakelen ze binnen een paar honderd mV van uit naar aan. Ik weet de waarde niet meer maar ze gingen ergens tussen de 1 en 1,5V van compleet uit naar compleet in geleiding.

Ik heb de drain aan de + kant van de de CO labovoeding hangen en de drain gaat naar een shunt van 0.1 Ohm. De gate heb ik simpel met een spanningsdeling aangestuurd via een potentiometer.

En de source ?

Zou het niet kunnen zijn dat de Vgs varieert door de spanningsval over je source weerstand. Als de fet aan gaat, gaat er stroom lopen. De spanningsval neemt toe en daardoor wordt Vgs lager. De FET gaat minder ver open, de spanning over de weerstand neemt daardoor af. Daardoor neemt Vgs toe en de fet gaat verder open. Normaal zorgt een opamp ervoor dat Vgs stabiel blijft.
Maar als het met 50Hz gebeurd denk ik eerder aan een meetfout. Iets in je opstelling pikt 50 Hz op. Als je voeding instort zou ik 100 Hz verwachten.

Op 22 juli 2014 20:49:11 schreef bramvr:
...
Ik ga wel een terug regeling maken met een opamp maar ik wou eerst is zonder testen.

Waarom?
Deze test, ongeacht resultaat, is niet de test van het eind ontwerp.

Op 23 juli 2014 08:22:06 schreef fred101:
[.... drain .... drain .... ]

En de source ?

De tweede "drain" is een typefout. Daar moet "source" staan. Zie later geposte schema.

Ik heb het nu met een opamp geprobeerd. Het signaal was erg wisselend geworden omdat de opamp deze pieken steeds bij stuurde. Ik heb dan een 10k weerstand van de gate naar de GND gezet en toen was het signaal perfect recht. (Ik heb alleen nog maar getest bij een vlakke DC spanning en nog geen modulatie)

IK denk dat die weerstand van 10k de lading die in de gate zit weg trekt zodat hij sneller gaat ontladen en dus ook sneller gaat reageren.