Autocostruzione di un carico elettronico.

[Drizzt do'Urden]

Ciao a tutti,
a casa di un amico ho visto un carico elettronico, esattamente questo:

http://tinyurl.com/ova5azm

e siccome ogni tanto mi capita di dovere provare un alimentatore o una
batteria non vorrei piu' usare le lampadine da macchina o le resistenze,
insomma, mi piace questo strumento ma costicchia ;-)

Pensavo di costruirmelo con caratteristiche leggermente diverse e molto
meno sofisticato:

tensione massima 50Vcc
corrente massima 50A

innanzi tutto quale tipo di mosfet potrei usare per raggiungere tali
portate?

La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione
dell'apparecchiatura sotto test?

Come sempre accetto suggerimenti, diciamo che la parte piu' brigosa e'
quella con i mosfet, il controllo della tensione e della corrente che
andranno ad un pic (il software non lo farei io ma un amico) che
inevitabilmente non saranno isolate dal circuito sotto test.

Ringrazio per l'aiuto.

[LAB]

Molti anni fa Nuova Elettronica ne fece uno in kit. Comunque
tieni presente che 50V e 50A contemporaneamente fanno 2500W...
Il prodotto dovrà stare comunque entro la macchina potenza
ammessa.

[Giulia]

innanzi tutto quale tipo di mosfet potrei usare per raggiungere tali portate?

Se al mosfet anteponi resistenze corazzate opportune puoi diminuire la sua dissipazione di potenza e concentrarti solo sulla corrente MAX.

La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione dell'apparecchiatura sotto test?

Se parti dalla 230V sicuramente lo strumento sara' isolato (a meno di non collegare le masse).

Come sempre accetto suggerimenti, diciamo che la parte piu' brigosa e' quella con i mosfet, il controllo della tensione e della corrente che andranno ad un pic
(il software non lo farei io ma un amico) che inevitabilmente non saranno isolate dal circuito sotto test.

Comunque devi prendere un riferimento di tensione di quelli ultraprecisi e ultrastabili , un operazionale abbastanza di precisione ,
e sicuramente una resistenza di shunt a bassissima deriva termica.

Giulia

[emilio]

Post by Drizzt do'Urden
Ciao a tutti,
http://tinyurl.com/ova5azm
e siccome ogni tanto mi capita di dovere provare un alimentatore o una
batteria non vorrei piu' usare le lampadine da macchina o le resistenze,
insomma, mi piace questo strumento ma costicchia ;-)
Pensavo di costruirmelo con caratteristiche leggermente diverse e molto
tensione massima 50Vcc
corrente massima 50A
innanzi tutto quale tipo di mosfet potrei usare per raggiungere tali
portate?
La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione
dell'apparecchiatura sotto test?
Come sempre accetto suggerimenti, diciamo che la parte piu' brigosa e'
quella con i mosfet, il controllo della tensione e della corrente che
andranno ad un pic (il software non lo farei io ma un amico) che
inevitabilmente non saranno isolate dal circuito sotto test.
Ringrazio per l'aiuto.

come ti hanno fatto notare 50V x 50A fanno 2500W,che è quasi impossibile
farli dissipare ad uno strumento da banco. di solito si considera un
area di lavoro molto + ristretta (es. 500W) entro cui far lavorare lo
strumento.
non puoi usare un solo mosfet (500W di dissipazione....) ma una serie di
mosfet messi in parallelo con una piccolissima resistenza sul S per
bilanciare meglio le correnti.
se cerchi con google (electronic load schematic) trovi diversi circuiti
da cui puoi partire per fare il tuo.
emi

[Drizzt do'Urden]

Post by emilio
come ti hanno fatto notare 50V x 50A fanno 2500W,che è quasi impossibile
farli dissipare ad uno strumento da banco. di solito si considera un
area di lavoro molto + ristretta (es. 500W) entro cui far lavorare lo
strumento.
non puoi usare un solo mosfet (500W di dissipazione....) ma una serie di
mosfet messi in parallelo con una piccolissima resistenza sul S per
bilanciare meglio le correnti.
se cerchi con google (electronic load schematic) trovi diversi circuiti
da cui puoi partire per fare il tuo.
emi

che scemo che sono, potevo guardarci prima ma il primo pensiero e' stato
questo ng ;-)

Ho visto molti schemi, ora approfondisco ma non abbandonatemi ;-)

[blisca]

Post by Drizzt do'Urden

Post by emilio
come ti hanno fatto notare 50V x 50A fanno 2500W,che è quasi impossibile
farli dissipare ad uno strumento da banco. di solito si considera un
area di lavoro molto + ristretta (es. 500W) entro cui far lavorare lo
strumento.
non puoi usare un solo mosfet (500W di dissipazione....) ma una serie di
mosfet messi in parallelo con una piccolissima resistenza sul S per
bilanciare meglio le correnti.
se cerchi con google (electronic load schematic) trovi diversi circuiti
da cui puoi partire per fare il tuo.
emi

che scemo che sono, potevo guardarci prima ma il primo pensiero e' stato
questo ng ;-)
Ho visto molti schemi, ora approfondisco ma non abbandonatemi ;-)

comunque per dare un'idea,un carico resistivo di questo tipo con 250W dopo
qualche minuto scotta,dopo 10 minuti è a oltre 100°C,
a meno che non utilizzi una bella ventola
https://imageshack.com/i/0urrkhj
ho messo vicino un tronchesino ,per dare l'idea delle dimensioni

che sia a MOSFET o a resistenze se devi dissipare potenza da qualche parte
la devi buttare

Divagando,che magar qualcuno non lo sa
i MOSFET funzionano anche in AC, se li metti in antiserie,e se si polarizza
con VGD sufficiente,magari da una piccola batteria flottante con l'AC;fa
quindi passare corrente nei due sensi a differenza del transistor BJT.
In altre parole un MOSFET a canale N fa passare corrente anche col source
positivo rispetto al drain,purchè il gate sia sufficientemente positivo
rispetto al source.
In realtà la cosa si può apprezzare solo per bassissime Vds,in quanto sopra
qualche decimo di volt la corrente inversa passa comunque nel diodo interno
in antiparallelo.
Nel primo caso,con certi MOSFET attuali da pochi mOhm di RdsON si possono
fare dei buoni interruttori AC,intendo in grado di gestire correnti da oltre
10A dissipando solo su qualche cmq di PCB e rimanendo tiepido

[not1xor1]

Post by blisca
Divagando,che magar qualcuno non lo sa
i MOSFET funzionano anche in AC, se li metti in antiserie,e se si polarizza
con VGD sufficiente,magari da una piccola batteria flottante con l'AC;fa
quindi passare corrente nei due sensi a differenza del transistor BJT.
In altre parole un MOSFET a canale N fa passare corrente anche col source
positivo rispetto al drain,purchè il gate sia sufficientemente positivo
rispetto al source.

qui c'è qualcosa:
<http://sound.westhost.com/articles/mosfet-relay.htm>
ma avevo letto altro in proposito che ora non trovo più...

[PeSte]

[...]

Post by blisca
Divagando,che magar qualcuno non lo sa
i MOSFET funzionano anche in AC, se li metti in antiserie,e se si polarizza
con VGD sufficiente,magari da una piccola batteria flottante con l'AC;fa
quindi passare corrente nei due sensi a differenza del transistor BJT.
In altre parole un MOSFET a canale N fa passare corrente anche col source
positivo rispetto al drain,purchè il gate sia sufficientemente positivo
rispetto al source.
In realtà la cosa si può apprezzare solo per bassissime Vds,in quanto sopra
qualche decimo di volt la corrente inversa passa comunque nel diodo interno
in antiparallelo.

dipende dalla Rds...questo principio di usa con i p-mos per fare ottimi
diodi anti inversione sull'alimentazione DC

Loading Image...

Post by blisca
Nel primo caso,con certi MOSFET attuali da pochi mOhm di RdsON si possono
fare dei buoni interruttori AC,intendo in grado di gestire correnti da oltre
10A dissipando solo su qualche cmq di PCB e rimanendo tiepido

qualche anno fa ci ho fatto un dimmer da 150W, poi declassato a 100W per
problemi di omologazioni...la gran cosa del dimmer a mosfet è che con la
giusta resistenza di gate si evita la bobina (tipica del dimmer a
triac)...e quindi si evita il ronzio del dimmer.

se a qualcuno interessa posso fornire lo schema...tempo di togliere la
polvere dall'hard disk...

Ciao
Ste

[Drizzt do'Urden]

Post by PeSte
dipende dalla Rds...questo principio di usa con i p-mos per fare ottimi
diodi anti inversione sull'alimentazione DC
http://www.maximintegrated.com/tarticle/images/TA11Fig05.gif
qualche anno fa ci ho fatto un dimmer da 150W, poi declassato a 100W per
problemi di omologazioni...la gran cosa del dimmer a mosfet è che con la
giusta resistenza di gate si evita la bobina (tipica del dimmer a
triac)...e quindi si evita il ronzio del dimmer.
se a qualcuno interessa posso fornire lo schema...tempo di togliere la
polvere dall'hard disk...

Spolvera pure che mi interessa tutto quello che riguarda i mosfet...

Grazie ;-)

[PeSte]

[...]

Post by Drizzt do'Urden
Spolvera pure che mi interessa tutto quello che riguarda i mosfet...
Grazie ;-)

ok. Io ci metto la buona volontà...ma sono sempre con i tempi azzerati e
spesso le cose mi escono di mente :-(

se tra qualche giorno non ho scritto nulla mandami un email!

ciao ciao
Ste

[Drizzt do'Urden]

Post by PeSte
ok. Io ci metto la buona volontà...ma sono sempre con i tempi azzerati e
spesso le cose mi escono di mente :-(
se tra qualche giorno non ho scritto nulla mandami un email!
ciao ciao
Ste

Tranquillo, questo lavoretto mi impegnera' l'inverno fra un'uscita in
bici e un racchettone quindi con tutta calma ;-)

[PeSte]

Post by Drizzt do'Urden
[...]
Tranquillo, questo lavoretto mi impegnera' l'inverno fra un'uscita in
bici e un racchettone quindi con tutta calma ;-)

ecco qua

http://ubuntuone.com/0J6VAYd9bhOTOlgoqhOrvh

abbassando R2 a 1k (1/2W) si può alimentare il tutto a 12/15Vac...veniva
usato nei prototipi per non far evaporare accidentalmente il
software-ista :-)

Ciao
Ste

[Drizzt do'Urden]

Post by PeSte
ecco qua
http://ubuntuone.com/0J6VAYd9bhOTOlgoqhOrvh
abbassando R2 a 1k (1/2W) si può alimentare il tutto a 12/15Vac...veniva
usato nei prototipi per non far evaporare accidentalmente il
software-ista :-)
Ciao
Ste

Grazie 1000, incamero tutto e spero di portare a frutto tutte queste
informazioni ;-)

[strelnikov]

Post by blisca
i MOSFET funzionano anche in AC, se li metti in antiserie,e se si polarizza
con VGD sufficiente,

VGS, naturalmente

magari da una piccola batteria flottante con l'AC;fa

Post by blisca
quindi passare corrente nei due sensi a differenza del transistor BJT.
In altre parole un MOSFET a canale N fa passare corrente anche col source
positivo rispetto al drain,purchè il gate sia sufficientemente positivo
rispetto al source.
In realtà la cosa si può apprezzare solo per bassissime Vds,in quanto sopra
qualche decimo di volt la corrente inversa passa comunque nel diodo interno
in antiparallelo.

Infatti, è cuiò che si sfrutta negli alimentatori switching con
rettificazione sincrona, dove i diodi di uscita sono sostituiti da
mosfet, i quali fanno il loro lavoro anche da spenti ma con dissipazione
maggiore.

Ciao
OlMirko

[blisca]

Post by strelnikov

Post by blisca
i MOSFET funzionano anche in AC, se li metti in antiserie,e se si polarizza
con VGD sufficiente,

VGS, naturalmente

si,scusassero

Post by strelnikov
magari da una piccola batteria flottante con l'AC;fa

Post by blisca
quindi passare corrente nei due sensi a differenza del transistor BJT.
In altre parole un MOSFET a canale N fa passare corrente anche col source
positivo rispetto al drain,purchè il gate sia sufficientemente positivo
rispetto al source.
In realtà la cosa si può apprezzare solo per bassissime Vds,in quanto sopra
qualche decimo di volt la corrente inversa passa comunque nel diodo interno
in antiparallelo.

Infatti, è cuiò che si sfrutta negli alimentatori switching con
rettificazione sincrona, dove i diodi di uscita sono sostituiti da
mosfet, i quali fanno il loro lavoro anche da spenti ma con dissipazione
maggiore.
Ciao
OlMirko

[not1xor1]

Post by Drizzt do'Urden
tensione massima 50Vcc
corrente massima 50A

se prevedi una potenza massima inferiore ai 2500W (anche usando
ventole potenti avresti un ingombro notevole) forse ti conviene usare
un microcontrollore per monitorare i parametri di tensione e corrente
in modo di mantenere la potenza entro il massimo che prevedi...

in alternativa puoi usare un po' di ntc sui dissipatori e controllare
la potenza indirettamente dalla temperatura dei vari dissipatori

Post by Drizzt do'Urden
innanzi tutto quale tipo di mosfet potrei usare per raggiungere tali
portate?

sempre supponendo 2500W, ti costa meno usare qualche decina dei vecchi
2N3055 (mi pare siano quelli che costano meno) oppure ti prendi un
centinaio di TIP41C che a parità di potenza dissipabile (cioè 100*65W
dei TIP41 equivalgono più o meno a 56*115W dei 2N3055) costano 1/3 di
meno...

per i mosfet più economici (quelli per impiego switching) tieni
presente i problemi dell'impiego:
<http://irf.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/213/related/1/session/L2F2LzEvdGltZS8xMzU5ODkwMjM0L3NpZC8zc0RmOFdobA%3D%3D>

come dissipatore economico puoi usare una barra di alluminio a U di
2mm di spessore, 2 cm di altezza e 10 di base tagliata in lunghezze da
10cm mettendo al centro di ogni pezzo un TIP41/2N3055

BTW tempo fa ho visto che un TO220 di resistenza termica equivalente
al tip41, su uno spezzone di profilato a U da 8x8x2cm, con ventola,
dissipa tranquillamente 30W...

il problema dei transistor è che la tensione minima è superiore a
quella che ci sarebbe con mosfet di potenza (Vce-sat dei transistor di
potenza + quella del darlington sulle basi in parallelo + le
resistenze sugli emettitori + la resistenza di misurazione della
corrente)... forse meglio dei darlington di potenza in parallelo...
un centinaio di BX33C per esempio :-)

Post by Drizzt do'Urden
La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione
dell'apparecchiatura sotto test?

IMHO basta un'alimentazione separata con la massa comune per il pilotaggio

direi che è essenziale invece una protezione contro le sovratensioni
sui collettori dei transistor... magari fusibile + crowbar...

[Drizzt do'Urden]

Post by Drizzt do'Urden
tensione massima 50Vcc
corrente massima 50A

se prevedi una potenza massima inferiore ai 2500W (anche usando ventole
potenti avresti un ingombro notevole) forse ti conviene usare un
microcontrollore per monitorare i parametri di tensione e corrente in
modo di mantenere la potenza entro il massimo che prevedi...

Ciao, rispondo a te ma vale anche per gli altri che hanno partecipato.
In effetti non ho specificato ma intendevo fare il controllo di potenza
massima col pic, chesso' magari 250W o 300W.

in alternativa puoi usare un po' di ntc sui dissipatori e controllare la
potenza indirettamente dalla temperatura dei vari dissipatori

esatto, maderei le ntc al pic per regolare le ventole.

Post by Drizzt do'Urden
innanzi tutto quale tipo di mosfet potrei usare per raggiungere tali
portate?

sempre supponendo 2500W, ti costa meno usare qualche decina dei vecchi
2N3055 (mi pare siano quelli che costano meno) oppure ti prendi un
centinaio di TIP41C che a parità di potenza dissipabile (cioè 100*65W
dei TIP41 equivalgono più o meno a 56*115W dei 2N3055) costano 1/3 di
meno...
per i mosfet più economici (quelli per impiego switching) tieni presente
<http://irf.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/213/related/1/session/L2F2LzEvdGltZS8xMzU5ODkwMjM0L3NpZC8zc0RmOFdobA%3D%3D>

ecco, qui iniziano i dolori perche' coi mosfet non ho mai lavorato a
livello di progettazione ma so che hanno resistenza praticamente nulla
quando sono in conduzione e sarebbe la cosa migliore con certe correnti?

come dissipatore economico puoi usare una barra di alluminio a U di 2mm
di spessore, 2 cm di altezza e 10 di base tagliata in lunghezze da 10cm
mettendo al centro di ogni pezzo un TIP41/2N3055
BTW tempo fa ho visto che un TO220 di resistenza termica equivalente al
tip41, su uno spezzone di profilato a U da 8x8x2cm, con ventola, dissipa
tranquillamente 30W...

di dissipatori tosti ne ho a bizzeffe in casa, non sarebbero un problema.

il problema dei transistor è che la tensione minima è superiore a quella
che ci sarebbe con mosfet di potenza (Vce-sat dei transistor di potenza
+ quella del darlington sulle basi in parallelo + le resistenze sugli
emettitori + la resistenza di misurazione della corrente)... forse
meglio dei darlington di potenza in parallelo...
un centinaio di BX33C per esempio :-)

:-O

Post by Drizzt do'Urden
La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione
dell'apparecchiatura sotto test?

IMHO basta un'alimentazione separata con la massa comune per il pilotaggio
direi che è essenziale invece una protezione contro le sovratensioni sui
collettori dei transistor... magari fusibile + crowbar...

Quindi i controlli che farei su corrente e tensione inviati al pic
avrebbero le masse in comune.
Un fusibile generale non sarebbe sufficiente?

Ma cosa importante, avendo gia' praticamente tutto tranne i transistor o
fet, conviene costruirselo?

[not1xor1]

Post by Drizzt do'Urden
ecco, qui iniziano i dolori perche' coi mosfet non ho mai lavorato a
livello di progettazione ma so che hanno resistenza praticamente nulla
quando sono in conduzione e sarebbe la cosa migliore con certe correnti?

la mia esperienza è praticamente nulla... ma avevo letto anche altri
articoli (oltre quello che avevo linkato) riguardo i possibili
problemi di alcuni mosfet usati in zona lineare...
ricordo vagamente di aver letto anche che in alcuni mosfet ci sono
delle disomogeneità per cui in zona lineare si creano degli hot spot
che si scaldano sempre facendo passare il dispositivo a miglior
vita... ma data la vaghezza del ricordo spero che qualcun altro possa
smentire o confermare :)

Post by Drizzt do'Urden

il problema dei transistor è che la tensione minima è superiore a quella
che ci sarebbe con mosfet di potenza (Vce-sat dei transistor di potenza
+ quella del darlington sulle basi in parallelo + le resistenze sugli
emettitori + la resistenza di misurazione della corrente)... forse
meglio dei darlington di potenza in parallelo...
un centinaio di BX33C per esempio :-)

:-O

intendevo che impostare il carico attivo per tensioni inferiori ad 1-2
V con alte correnti potrebbe essere un problema con i transistor,
mentre più mosfet di potenza in parallelo dovrebbero avere una Rds-on
dell'ordine dei mΩ...
naturalmente in entrambi i casi rimane sempre la caduta sulla
resistenza usata per misurare la corrente totale e la caduta sulle
resistenze usate per compensare le diverse caratteristiche dei
dispositivi in parallelo

Post by Drizzt do'Urden

Post by Drizzt do'Urden
La parte del pilotaggio e' meglio optoisolarla e usare l'alimentazione
dell'apparecchiatura sotto test?

IMHO basta un'alimentazione separata con la massa comune per il pilotaggio
direi che è essenziale invece una protezione contro le sovratensioni sui
collettori dei transistor... magari fusibile + crowbar...

Quindi i controlli che farei su corrente e tensione inviati al pic
avrebbero le masse in comune.

viste le tensioni di cui hai parlato non vedo problemi particolari, ma
qualcosa potrebbe sempre sfuggirmi... bisognerebbe anche vedere gli
schemi che si trovano in rete che soluziona adottano...

Post by Drizzt do'Urden
Un fusibile generale non sarebbe sufficiente?

se il carico venisse sottoposto per un guasto o per distrazione ad una
tensione superiore alla massima ammessa dai transistor/mosfet un
crowbar potrebbe salvare il circuito... altrimenti superando la
massima Vcb (supponendo di usare degli NPN di potenza) potresti
bruciare sia i transistor che l'operazionale che li controlla...

e penso sarebbe utile anche un diodo di potenza (più diodi con
resistenza serie in parallelo) che protegga dall'inversione di polarità

Post by Drizzt do'Urden
Ma cosa importante, avendo gia' praticamente tutto tranne i transistor
o fet, conviene costruirselo?

visto il prezzo di quello che hai linkato penso spenderesti di meno...

[Drizzt do'Urden]

Post by not1xor1
visto il prezzo di quello che hai linkato penso spenderesti di meno...

grazie per le spiegazioni... non abbandonatemi che sicuramente tornero' ;-)

[Drizzt do'Urden]

Post by not1xor1
visto il prezzo di quello che hai linkato penso spenderesti di meno...

Altra domandina per quando lo strumento sara' pronto, all'accensione e'
consigliabile che si imposti su corrente zero e tensione massima per
sicurezza?