Dummy Load 5-Ampere 50-Watt

Hi René,

Dat is een van de twee opties waar ik aan gedacht heb, er liggen hier een paar van die opto's, maar heb er nog niet mee getest.

Maar ik ben bang, dat de bandbreedte niet voldoende is...
Ook de complexiteit maakt het niet nabouwvriendelijk.
Ook aan trafo koppeling heb ik gedacht, maar ook hier zit ik er weer mee,
dat goede trafo's duur en moeilijk verkrijgbaar zijn.
Het blijft lastig om goede afwegingen te maken, vooral het zo simplel mogelijk te houden, schema technisch.
Zo gauw het te complex wordt, kiezen de meeste volgens mij de: "LM324 garandeer zeker schakeling" van het internet

Een andere optie had ik al aangegeven, een puls generator in de Dummy Load zelf,
dat geeft in ieder geval één aardlus minder, vooral op een gevoelig punt in de schakeling.

Maar blijf vooral opties geven, het wordt gewardeerd.

Gegroet,
Blackdog

Blackdog, met die optocoupler haal je ong. 1MHz.

Hi Heren,

rbeckers
Ik zal ze binnenkort eens testen die opto's.

Hieronder het aangepaste schema, deze heeft nu twee MOSFETS en kan hierdoor 10 Ampere continu aan met een max. piekstroom van rond de 18 Ampere.
De uitgebreide gegevens komen later voor deze versie, moet eerst nog even stoeien met de bedrading
en stabiliteits testen doen met ondermeer weerstanden in de drain.

Graag zou ik hebben, dat jullie even door het schema heengaan, om te kijken of ik iets over het hoofd heb gezien.
Er komt nog een pagina bij met extra uitleg, de voeding en de ventilator regeling.

Gegroet,
Blackdog

Beste Blackdog,

Je Reverse Protection A met de MBR4045 naar ground is verkeerd. Deze staat nu altijd in forward conduction bij normaal gebruik. Ik neem aan dat deze omgedraaid moeten worden. Voor de netheid zou je nog de tab (pin 4), zoals in de datasheet aan je schema symbool kunnen toevoegen.

Hi Radiohead,

Ik ben echt net een blind paard *grin*
Het schema is aangepast en er is nog één optie bijgekomen.
Dat is als de gene die hem gaat bouwen met grote inducties bezig is.
Dan kan je een RC comby over de uitgang plaatsen als nodig.

Dank je voor je opmerking, het schema is reeds aangepast.

Gegroet,
Blackdog

Je Reverse Protection A met de MBR4045 naar ground is verkeerd.

Deze is toch wel juist?

Edit
Blackdog was me net voor

Hi Heren,

Ik heb nog een klein beetje gesleuteld aan de ventilator regeling.
De condensator over de Drain/Source is niet voldoende om een ventilator van een wat groter vermogen goed te starten.
Dit probleem deed zich voor, bij de koeler die ik nu gebruik voor het testen.
Je kan de elco natuurlijk nog groter maken, maar dat vind ik geen nette oplossing.

Start zekerheid
De manier zoals ik het nu doe werkt goed, dat is met een elco over de NTC.
Bij het inschakelen is de elco leeg en hangt de Gate aan de positieve voeding.
De nog koude NTC en de 100uF elco geven een "Full Speed" tijd 4 seconden bij het inschakelen.
Hierdoor krijgt de ventilator zijn volle voedingsspanning.
Bij mijn ventilator kan je dat niet missen, "Full Speed" is het net een kleine F16.

Ontkoppeling
C5 van 470uF blijft op zijn plaats, dit omdat de ventilator een lage impedantie moet zien, C5 en C6 zorgen daar voor.

Instelling regelpunt
P1 samen met R2 bepalen het aanspreekpunt van de regeling.
De bedoeling is dat het aanspreekpunt tussen 35 en 40 graden wordt afgesteld.
Dit is afhankelijk van het koelelement, ventilator en hoeveel geluid je wilt

Minimale ventilator spanning
Dan hebben we nog de weerstand over de Drain en de Source.
Deze bepaald het minimale toerental waarbij de ventilator nog betrouwbaar start.
Kies de waarde van de weerstand (R3 in het schema) iets lager, zodat hij ook als het koud is in de winter ook blijft draaien in de minimale stand (als er dus niet of weinig wordt gedissipeerd)
Hou rekening met de dissipatie in deze weerstand, dit vooral bij ventilatoren die meer als 300mA verbruiken.

NTC
De NTC die ik gebruikt heb komt bij een kleine groothandel vandaan <=tegenspraak
Jullie kunnen hem kopen bij b.v. EOO <= nee, geen banden mee.
Er staan er twee op de website vermeld met een waarde van 100K, ik zou de goedkoopste nemen.
De nauwkerigheid van 5% is hier niet belangrijk, de isolatie van de goedkoopste type vind ik belangrijker.
Monteer de NTC zo dicht mogelijk bij de warmtebron, zoals ik heb laten zijn bij de door mij gebruikte koeler.
Het liefst d.m.v. een gaatje in het koelmateriaal waar je dan de NTC in monteerd en vastlijmt (10 Seconden lijm)

Gebruik de voorgestelde Fet, deze is goedkoop en goed verkrijgbaaar.
Als je een stijler type zou gaan kiezen, wordt de regeling voor een bepaald temperatuur gebied instabiel.
De condensator C4 helpt wel het kantelpunt te verlagen, we hebben het hier over oscilatie verschijnselen die ruim beneden de één seconde liggen.

Waarom deze schakeling
Ik had al aangegeven dat bij mijn vorige Dummy Load, ik de pulsfrequentie van PWM op de scoopuitgang kon zien bij kleinere stromen.
Dit wou ik voorkomen, en dan het liefst met een simpele schakeling die ook betrouwbaar is.
Deze schakeling is met een viertal ventilatoren getest en hij werkt verder goed als je met P1 het werkpunt insteld en natuurlijk de NTC goed met het koelelement koppeld.

En dan nu het schema, ja je kan op het inet schakelingen vinden die nog simpeler zijn,
Maar die zijn niet betrouwbaar en vaak ook geen of gebrekkige uitleg hoe het zou moeten werken.

Shoot @ it!

Gegroet,
Blackdog

Mooi, nog wat metingen...

Ik heb vandaag ook nog wat bandbreedte metingen gedaan met de dual MOSFET.
Hier een lijstje en wat plaatjes van deze metingen.
De plaatjes zijn gemaakt met de OWON scoop daar deze batterij gevoed is en ik hierdoor heen last heb van aardlussen in deze metingen.

De spanning uit de DELTA voeding is bij directe aansluiting van de Dummy Load op de voeding 10V
Bij de 4 Ohm Drain weerstand is deze 32V net als de 8 Ohm drainweerstand.
Bij de metingen met 4 en 8 Ohm zijn de DC an de AC instellingen zo gedaan dat er een zo maximaal
grote spanning over de 4 en de 8 Ohm weerstand viel.
Uigangspunt voor de metingen is een 1Khz sinusvormig signaal.
De vervorming van de spanning bij deze maximalisatie was dan net minder dan 0,5% vervorming.

Dual MOSFET versie
OK, eerst de bandbreedte als de Drain impedantie laag is.
-1dB punt = 41Khz
-2dB punt = 64Khz
-3dB punt = 84Khz

4 ohm Drain impedantie
-1dB punt = 38Khz
-2dB punt = 58Khz
-3dB punt = 75Khz

8 ohm Drain impedantie
-1dB punt = 27Khz
-2dB punt = 41Khz
-3dB punt = 54Khz

Het is duidelijk zichtbaar dat bij hogere Drain impedanties de bandbreedte snel achteuit gaat.
Dat is niet zo vreemd, daar de grote wisselspanning op de Drain de opamp tegenwerkt door ondermeer de Drain/Gate capaciteiten.
Ook is het op de scoop goed zichtbaar dat de opamp uitgang het moeilijk gaat krijgen de Fet uit geleiden te trekken, aan de onderzijde van de sinus waar ik mee teste trad duidelijk begrensing op bij frequenties tegen de 100Khz.
Maak je hier verder niet druk om, ik heb nog meer onderzoek gedaan naar Proffesionele Dummy Loads, er zijn er maar weinig die bij 10 a 20 Ampere een bandbreedte halen zoals deze schakeling.
Bij diverse merken is -3 dB bij 10 Khz standaard, een enkeling haalt 20Khz -3dB.

Nog een leuke, deze schakeling haalt 6 Ampere/usec op de modulatie ingang, beter dan alles dat ik tot nog toe ben tegengekomen.
Alleen maar hallelujah verhalen van mij over deze schakeling?
Natuurlijk niet, de goede kwaliteit is alleen mogelijk bij een zorgvuldige opbouw.
Als ik zoiets zou moeten ontwerpen voor productie met ongeveer de zelfde specificaties, pfff.
Dat zou een redelijk aantal proefprinten worden voor ik "Mekka" goed onder de knie zou hebben.
Ik denk dat het waarschijnlijk in 3D zou worden opgezet, ik bedoel meerdere printen boven of haaks op elkaar om Mekka zo optimaal mogelijk te houden.

Dan nu weer wat plaatjes, de eerste drie zijn 1, 64 en 84Khz bij "0" Ohm Drain impedantie.
De gele lijn is "0" en de schaal is 2 A/Div, bij 1Khz zit de piek aan 9 Ampere.
Zonder modulatie is de stroom door de Dummy Load ongeveer 5 Ampere.
De signalen zijn gemeten op de Scope uitgang.

1 Khz Sinus, referentie.

64 Khz Sinus, -1dB.

84 Khz Sinus, -3dB.

1 Khz blok.

10 Khz blok.

10 Khz puls, 20usec breed, bovenzijde is 14 Ampere.

10 Khz puls, 20usec breed, bovenzijde is 14 Ampere, ingezoomd.

Dit was het weer voor vandaag, vragen/opmerkingen, ik hoor ze graag.

Gegroet,
Blackdog

De plaatjes doen het vandaag (voor mij?) niet!

[update: 09:46 Nu wel. ]
[mijn adsl modem heeft soms DNS problemen. Als je hem reboot doet hij het weer een tijdje. Dat heb ik vanochtend gedaan, maar, kennelijk is het me niet opgevallen dat ik deze pagina opgevraagd had tijdens dat ie het niet deed of zo. 9 september een nieuw modem....]

[Bericht gewijzigd door rew op maandag 1 september 2014 10:30:25 (63%)]

Morge rew,

Ik ben net hier even ingelogt via mijn backup iNet verbinding en ik kan naar de plaatjes kijken.
Staat mijn domain bij jou nu in de firewall?

Zijn er meerdere met dit probleem?

Gegroet,
Blackdog

Geen probleem met de plaatjes.

Geen probleem.

Mooie blok. Geen overshoot, ringing etc..

Nooit problemen met plaatjes gehad hier.

En proficiat Blackdog met je mooie schakeling! Daar zullen al de nodige uren bloed, zweet en tranen in zitten denk ik.

Hi Dames en Heren,

Er schijnt een 10KV kabel hier in Amsterdam niet meer zijn werk te doen...
Hierdoor zijn mijn plaatjes in mijn posts niet meer te zien.
Alles is plat, ook al zou ik de ser ers hier via een UPS voeden, dan nog schijn inet niet te gaan werken.

Update, het werkt weer

Gegroet,
Blackdog

Hi,

Ik heb een simpele pulsgenerator gemaakt zodat de kans kleiner is op commonmode/stoorsignalen van de Dummy Load.

Ik heb geexperimenteerd met een dual 555 om de frequentie en pulsduur onafhankelijk regelbaar te maken.
Dat werkte wel maar gaf ook een paar problemen.
Ook een schakeling met een HEF4093 had ik gemaakt, ook bij deze kon onafhankelijk de frequentie en de pulsduur worden ingesteld.

Waarom dan nu toch een enkele 555 gebruikt...
KISS (Keep It Simpel Stupid)

Dus, een simpele schakeling, die maar één frequentie opwekt met 90% Duty Cycle.
Ik heb voor een configuratie van de 555 gekozen waarbij je de puls/pause grotendeel individueel kan instellen.
De frequentie is ingesteld op 500hz en de puls is 200uSec breed.
Doordat de puls wordt aangeboden op de inverterende ingang heb je een 90/10 puls nodig.

De afregeling is simpel, stel eerst de 200usec brede puls in, dat kan met een counter of een scoop en regel daarna de frequentie af op 500Hz.
Na twee keer dit te hebben ingesteld ben je klaar.
Er is namelijk een hele kleine interactie van de twee waarden, waardoor twee maal adjusteren nodig is.

De potmeter R22 wordt vervangen door een vaste weerstand, deze waarde samen met C10 van 1nF maken een kantelpunt,
dit kantelpunt haalt de scherpe kantjes van de puls af, zodat de flank ongeveer 5uSec wordt.
Kies voor de cmos uitvoering van de 555, deze heeft voor de belasting die ze ziet (5K logpotmeter + 1K) een groter uitstuurbereik.

R23 dient er voor dat je altijd een beetje signaal houd als de potmeter helemaal linksom staat.
Nog even dit, de uitgangsimpedantie van de potmeter is als eerste de twee potmeter helften parallel.
Dat wordt dan 5K, de potmeter wordt aangestuurd door R22 en deze zal rond de 470 Ohm worden.
Door deze in verhouding lage aanstuur impedantie wordt de impedantie aan de lopers ongeveer 5K/4 is dus rond de 1K25.
Deze 1K25 heb je alleen als de potmeter in het midden staat.
Dit is niet! de mechanische middenstand van de potmeter, deze is bij een Log potmeter ongeveer 10% van de waarde.
Pas bij de helft van de maximale uitgansspanning is de impedantie het hoogst.

13-9-2014 schema aangepast.

Gegroet,
Blackdog

@BlackDog,
Wederom bedankt. Ik heb dezelfde printjes die jij gebruikt om opte bouwem/testen. Ik vraag me af, Hebben deze voldoende kwaliteit voor dit project of kan ik beter gaan voor een op maat PCB?

Omdat R20 en R21, neem ik aan 1% zijn, zou de P20 en P21 dan beter meerslagen instelpotmeters kunnen zijn?
Voor P2 dacht ik aan een ALPS.

FYI: In je tekst heb je voor C10 10nF staan maar in schema 1nF.

Hi Lord Anubis,

De waarde in de text is aangepast, maar hou er rekening mee dat ik nog niet klaar ben met de schakeling.
Zo'n ALPS pot is natuurlijk mooi, maar de rede dat ik een stereo pot van 10K als uitgangspunt heb genomen is, dat je dan een low cost modelletje kan nemen.
Door het parallel zetten is de kans op "kraak" nihil.
Maar, mijn zege heb je als je een ALPS wilt gebruiken (als ik uiteindelijk een 10K pot neem!)

Ik was volgens mij vergeten te vertellen waarom ik een LOG potmeter gebruikt, dit is om met één regelaar een groot bereik te krijgen.

In mijn testsetup heb ik ook 20 slag trimmers gebruikt.
Het trim berijk heb ik vrij klein gehouden, dit is altijd een afweging daar de condensator C7 van 0,1uF dan ook wel redelijk nauwkeurig moet zijn.
C7 heeft bij mij een afwijking van rond de 3%, 10% wat sommige condensatoren zijn is echt te veel om met de weergegeven waarden de schakeling goed af te regelen.
Er zijn ook kleine afwijkingen in de 555 aanwezig, de drempelspanningen van IC tot IC verschillen namelijk ook.
Ik zal hier nog wat metingen aan doen voor jullie en waarschijnlijk worden de potmeters P20 en P21 2x zo hoog in waarde
en de weerstanden R20 en R21 worden aangepast in waarde zodat je weer een mooi regelbereik krijgt.

Waarom nu die moeite voor een pulssignaal?
Ik vind het heel prettig als de puls mooi overeenkomt met de raster van de scoop waar ik hem op ga bekijken,
dat is misschien een afwijking van mij

Voor de gene die denken, waarop geen PIC processor hier voor?
Niet iedereen heeft daar de spullen voor en de processor is wel vrij simpel, maar er moet nog wel een "level Translator" bij komen.
De 5V die b.v. uit de PIC komt is niet voldoende en moet dus naar 10 a 11V worden gebracht met voldoende stroom en nette pulsweergave.
Dit kost meer onderdelen dan deze schakeling, die alles doet wat ik er verlang.

De door mij gekozen waarden van 200uSec en 200mSec hebben mijn voorkeur, dit uit ervaring hiermee.
De nabouwer is geheel vrij de instelpots te vervangen voor gewone potmeters om de pulsbreedte/frequentie te kunnen regelen.
De minimale pulsbreedte zou ik niet korter nemen dan 40uSec, daar de Dummy Load hier toch niet de bandbreedte voor heeft.
(voor een redelijk goede blok/pulsweergeve heeft men zeker 10x de bandbreedte nodig van de grondgolf)
Wat de lange puls betreft, als je die weer te lang maakt krijg je last van het kantelpunt van de koppelcondensator aan de -ingang van de NE5534a.

Wat de printjes betreft die ik gebruik voor mijn testschakeling...
Wat voeding, deze pulsgenerator en eventueel de schakeling rond de NE5534a betreft, die kan je bouwen op die printjes.
Maar lees goed mijn opmerkingen!
Mijn opmerkingen over de bedrading rond de -ingang van de NE5543a (alles kort houden) staat er niet voor niets.
Kijk naar de opbouw hoe ik het doe, daar gaat vaak een denkprocess en het proberen van componentenplek aan vooraf,
dit voor ik de onderdelen ga vastsolderen.
Vaak zie je ook, dat de opbouw van mijn printje ongeveer het schema volgt.

Een print gemaakt op de computer "kan" beter zijn, maar ook bij het maken van printen heb je echt kennis nodig
hoe je dit moet doen als je niet tegen te veel problemen wilt aanlopen.
Autorouters bij precisie schakelingen, doe maar niet.
Ook bij een zelfgemaakte print geld dat je deze zorgvuldig moet opbouwen.
Je houd rekening met de baanlengte, stromen door de ontkoppel condensatoren enz.

Waarom wijs ik hier nu op, omdat ik een schakeling hier presenteer die een mooie pulsweergave heeft,
zodat je het echte gedrag van je te testen schakeling goed kan beoordelen.
Die mooie pulsen zonder ringing die ik jullie laat zien, krijg je dus alleen als je zorgzaam met deze schakeling omgaat.

Gegroet,
Blackdog

@Blackdog

Ik heb een versie van de PSU destroyer in gebruik:

http://www.circuitsonline.net/forum/view/113455/1

komen ook nette pulsen uit.

Hi Heren,

Daar ik graag de temperatuur van de chip van mijn MOSFET wil weten binnen een redelijke marge,
dit zodat ik kan inschatten hoeveel vermogen ik kwijt kan im mijn koelelement.

Natuuurlijk kan ik een PT1000 element tussen de twee MOSFETS plaatsen.
Maar dan heb ik nog geen indicatie van de echte chip temp.

Om dus enigsins achter de chip temperatuur te komen kan je een tuckje toepassen waarvan ik nu het eerste deel laat zien.
Deze meting heb ik nog nooit gedaan, heb ook nog geen idee waar ik allemaal tegenaan ga lopen.
Maar ik dacht dat het voor jullie misschien ook intressant zou zijn om mee te lezen hoe dit gaat uitwerken.
Later geef ik ook nog twee linken naar informatie hierover.

Dan nu eerst het schema wat ik als uitgangspunt ga gebruiken en daaronder de uitleg.

Ik heb een flink deel van het schema achterwege gelaten, daar voor het begrijpen dit niet nodig is.
Wat er bij is gekomen, is Q3 in het schema, deze schakeld de stroom af die naar de MOSFET gaat.
Relaiscontakt RE-1b is normaal gesloten en Q3 krijgt Gate sturing.
Als de meetscyclus gestart gaat worden, gaat RE-1b open en R7 van 470 Ohm trekt redelijk hard de lading uit de Gate Capaciteiten.
Op het zelfde moment gebruik ik het tweede setje contakten van dat relais om de mute functie te gebruiken van de Dummy Load.
Hiermee zorg ik er voor, dat er bijna geen spanning meer op de Gate staat van de SiHG22N50D (< 100mV)
Dan komt er de wachttijd zodat het relais en de schakeling tot rust kan komen.

Hierna komt er een puls uit een tweede relais, en deze triggert de ingang van de TEK DMM, zodat hij een meting kan nemen van de diode drempel.

De stroom door de Body Diode komt uit een simpele schakeling met een LM334 stroombron van iets meer dan 1mA.
Dat het iets meer is dan 1mA komt omdat voor 1mA iets van 132 Ohm nodig is en ik 120 Ohm gebruik.
Dit is verder in het geheel niet van belang.
Ik heb vanmiddag al een MOSFET gemeten met een stukje meetaparatuur dat ik heb gemaakt.
Deze bestaat uit een powerfet en een meetsensor vastgemaakt aan deze powerfet.
Met een 10 slagen potmeter en een LCD meter kan ik de temperatuur van deze Fet instellen tussen 30 en 100C.
De MOSFET heb ik goed met deze geregelde "Fet Kachel" gekoppeld en zo een aantal metingen gedaan.
Ik kwam aan gemiddeld aan 2,585mV/C daling van de diode drempel van de Body Diode.

Ok verder met de uitleg...
Ik heb de waarden van de stroombron voeding zo gekozen dat er eigenlijk geen andere onderdelen in geleiding kunnen komen,
tijdens het meten van de diode drempel.
Diode D4 zorgt er voor dat de spanning die normaal op de MOSFET staat de stroombron schakeling niet sloopt.

De dual Schottky diode zorgt er voor dat de Drain echt helemaal los hangt.
Hierbij ga ik er vanuit dat de Schakel MOSFET weinig lekt, dit zal ik nog moeten testen.

Zoals ik al zij, dit is wat ik vandaag heb uitgedacht, en dat betekend niet dat het een werkende situatie is

Ik zou zeggen, wijs me op mijn fouten, dan gaat het meten vast sneller...

Gegroet,
Blackdog

Daar ik graag de temperatuur van de chip van mijn MOSFET wil weten binnen een redelijke marge,

Ik heb er gewoon een LM35 in TO220 behuizing met koelpasta bij op gemonteerd. Efficiënt en simpel

Hmmm, over stappen op transistoren misschien ?

OnSemi heeft de NJL3281D ThermalTrak
Audio Output Transistor waar al een diode inzit voor exact dit soort dingen.

Each of the ThermalTrak audio output devices incorporates Ultrafast diode technology as the temperature sensing device along with the audio output transistor.

[Bericht gewijzigd door Roland van Leusden op maandag 8 september 2014 23:26:52 (35%)]

Hi bramvr,

Dat is dus niet wat ik bedoel.
Ik wil weten hoe goed mijn koeler is, de koppeling van de MOSFET op het koelelement enz.

Ik ga de schakeling b.v. 100watt laten dissiperen, en dan kijken hoe heet de chip is.
Zit ik dan nog binnen de specs?

Jouw temp sensor meer de temperatuur van het koelelement, dan weet je nog niet hoe heet de chip is...

Gegroet,
Blackdog

Hi Roland,

Ik weet dat ze er zijn, maar ze zijn ook verouderd en dan zou ik ook alles weer opnieuw moeten meten.
Maar daar gaat het verder niet om, dit is een meetopstelling om te kijken hoe je bij een MOSFET met een Body Diode de chip temperatuur kan meten.

Het is niet de bedoeling dit standaard in de Dummy Load aan te brengen.
Het is meer om te kijken hoe goed dus mijn koeler is, en ik af en toe een uitdaging nodig heb

Gegroet,
Blackdog

Duidelijk, deze al gezien ?

MOSFET Thermal Characterization in the Application
http://www.vishay.com/docs/71619/71619.pdf

Roland,

Yep, was een van de twee documenten waar ik het over had

Gegroet,
Blackdog