DIY一个50V 50A 最大300-500W的恒流电子负载,缓慢更新中
wwwajjlcn2015/04/01电气电工 IP:广东
我是个电子爱好者,老爸本来是修家电的,手边有大量电路板与零件,从小我就在这样的环境中长大,久而久之我也混熟了这些东西。
我也比较喜欢上X宝网淘一些洋垃圾电源来折腾,便宜量又足,偶尔也修修电源、改装电源,也会折腾一些二手电池。
但一直苦于没有一个像样的电子负载,虽然有个3KW大电炉可以勉强做负载用,但是还是太麻烦,给电池放个电一不小心就过放了,真闹心。
偶尔也上X宝看看电子负载,但是看看那价格........看看那功率.........再看看我腰包........呵呵...!




于是打算要做个电子负载。

[s:42]
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来自:电气工程 / 电气电工
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~~空空如也
wwwajjlcn 作者
9年1个月前 IP:广东
762598
引用 1211:
具体理论依据不能省啊,这个帖子再补充点理论分析就可以加学分了。
理论依据啊.....我这个电路结构都是基础的不能再基础的东西,感觉都没什么说的啊。。。
而且最终的精度与使用效果也有些不尽人意的地方,这样都还要我解析原理的话我感觉很不好意思啊,干脆还是当作一个图帖来发好了[s:55]
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762600
引用 GB913759593:
为什么钳表能测直流电????
恩?哈哈这个是交直流钳表,型号UT203,是用霍尔来测量电流的
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762607
好了现在继续更新,现在要搞的就是MCU程序了


使用的编程软件是IAR for STM8

QQ截图20150413221542.png



设定一下选项字节AFR0
因为STM8在默认情况下,PC5、PC6、PC7三只脚是用作SPI功能的,这样的话我的PWM路数就不够用了(我一共要用6路PWM),设置这个选项字节之后这三只脚就可以用做定时器PWM输出了
选项字节.png
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762611
给STM8编程,第一个任务就是搞定电压ADC了


STM8自带的ADC先不管,直接搞高精度的PWM-ADC


这是简化的PWM-ADC结构图
PWM-ADC结构.png






至于算法,我采用的是逐次逼近型ADC方法,具体举例如下:


先接通光耦260ms,把被测电压存到电容里,断开光耦,开始ADC。


MCU先PWM输出0-65536的中间值32768,延时15ms等待PWM滤波稳定,运放比较两个电压,如果32768比被测电压小,那么PWM要继续加大
PWM重新调整到32768-65536的中间值49152,等15ms,再读取比较结果,这次PWM偏高了,下次要减小
PWM再调整到32768-49152的中间值40960,等15ms,再读取比较结果.................


如此重复16次,逐渐缩小PWM范围,最终就能逼近到最后一位数,PWM就和被测电压相等了,总过程500ms


然后跳到第一步,开始新一轮ADC






理论说的挺好听,到了实际电路实验的时候,恩,遇到麻烦了
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762613
啊,突然饿了,今天就先到这了,我去逛小吃街了,哈哈哈
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yanjian
9年1个月前 IP:上海
762649
晕,
你还自己折腾一ADC出来!
要考虑你那个PWM DAC建立时间啊
我倒是有个建议,先用STM8S的ADC采集数据,然后在结果附近使用你的外置ADC来精确测量。
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yanjian
9年1个月前 IP:上海
762650
其实简单点,你直接考虑用单片机自带的ADC多次采样求平均值算了。
考虑用自带12位ADC的单片机,或者直接用外置16位ADC得了
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762718
引用 yanjian:
晕,
你还自己折腾一ADC出来!
要考虑你那个PWM DAC建立时间啊
我倒是有个建议,先用STM8S的ADC采集数据,然后在结果附近使用你的外置ADC来精确测量。
PWM DAC建立时间已经用仿真软件模拟过了,从0v跳变到5v,15MS就能达到1个字误差内了,所以采用15MS延时足够了。
至于你的建议,我最终就是这样处理了
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762726
引用 yanjian:
其实简单点,你直接考虑用单片机自带的ADC多次采样求平均值算了。
考虑用自带12位ADC的单片机,或者直接用外置16位ADC得了
自带ADC尝试过了,精度与稳定性不达标,详情可以关注后续贴子。
用高精度外置ADC芯片?这个在最初设计的时候考虑过了,不采用的原因有几点:
1、16位ADC芯片卖家少,我最爱的【着迷zheng】店里没的卖,所以懒得跨店购买了
2、基准电压采用的是最常见的TL431,因为本身性能不咋的,用16位ADC芯片感觉会浪费
3、运放采用OP07,性能感觉也配不上16位ADC芯片
4、16位ADC芯片有点小贵,一般卖20再+10邮费,自己的电路设计经验还少,不敢贸然采用,免的浪费



当时我也对自己的高精度PWM很有信心,想着OP07也只是当个电压比较器而已,有静态偏差的话大不了校正好就是了


后来上实际电路测试,PWM确实能达到精度要求,就是在OP07上栽了跟头,这是没预想到的,详情可以关注后续帖子
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 修改于 9年0个月前 IP:广东
762743
好了继续更帖,PWM-ADC的调试


最初的ADC算法是 15ms的PWM延时 x 16次对折逼近 ,电压输入端口直接短接为0v,最终读数640多,7个字的读数抖动范围,这稳定性真惨。。。


为什么会这样?想不通。
尝试在16次对折逼近之后 再增加2次PWM微调逼近,也就是说在最后时刻再读取两次OP07的电压比较结果,每次微调PWM增或减一个数字。


这样优化之后,抖动范围降低到了4个字。嘿嘿有效果哎?
继续增加PWM的微调次数到4次,抖动范围还是4个字.....什么情况?增加到6次微调,也还是4个字......


遇到瓶颈了,又想不通了。折腾了一整天,尝试了各种方法,毫无收获。


然后怒接示波器,一看OP07的输出波形,真相大白。。
(此图中的电压刻度乘以10才是实际值,测量点是OP07输出电阻之后的电压,也就是74HC14的输入端,被自动钳位在-0.6到5.6v之间)
2015-01-22 比较器反应太慢,最长跳变时间长达20MS.png



OP07的输出跳变速度有快有慢,ADC过程刚开始的时候,电压区别大的时候,跳变快;到后面PWM电压越来越接近,就越来越慢了。
最慢的跳变时间都超过了20ms,都比我的PWM建立时间15ms还要慢了,只延时15ms就读OP07原来是太急了呀。


继续深入研究跳变时间,控制PWM电压在被测电压的一两个字附近调整,跳变时间居然超过了40ms.......你让我情何以堪?这么慢还怎么做ADC末位的高精度?只能是降标使用咯~~~
(此图中的电压刻度乘以10才是实际值,测量点是OP07的输出脚)
645跳到646.png








646跳到644.png



最终,为了改善PWM-ADC精度,ADC算法调整为:
在采样电容充电期间,先用STM8自带的10位ADC来预先测量电压的大概值(64次采样再求平均值)
得到低精度的内置ADC结果,保守取其8位精度,在目标电压的附近,再用PWM-ADC来进一步ADC(15ms x 8次逼近 + 60ms x 2次微调)
ADC速度为每秒2次,最终得到了抖动2个字的结果,至此,不折腾了
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762748
见OP07这寒碜的性能,突然想了解一下STM8自带的10位ADC到底有着什么样的水准,经过一番测试,得出了下面的图表


下图的Y轴数值是ADC结果的相对抖动范围,X轴是采样次数,每秒采样2次。


内置ADC是64次采样结果相加,合成的16位结果
PWM-ADC直接是输出的16位结果
电压测试来源是一个12V电瓶,电池放电是用一个220V灯泡当放电负载,所以电压下降比较慢

电压ADC采样稳定度测试.png
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wwwajjlcn作者
9年1个月前 IP:广东
762751
ADC程序写好了,然后就是做上位机软件了。


之前测试ADC读数的时候就已经开始做上位机软件了,只是功能还没完善,只能显示ADC数值,电压还是不知道的。
现在就要给它加上电压显示功能了,为了方便,ADC->电压转换的功能直接交给上位机了,因为以后可能还要频繁调校。


把软件电压表简单调校一下之后(只做单段量程校准),就开始测试电压ADC的精度了。无需多言直接上图


IMG_20150131_194519.jpg


IMG_20150131_031922.jpg


IMG_20150131_031954.jpg


IMG_20150131_032251.jpg
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hackerboygn
9年0个月前 IP:湖北
762955
出2个坏电动车控制器给我吧,我也跟着玩,感觉还是TO220的封装好固定一些[s:42]
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wwwajjlcn作者
9年0个月前 IP:广东
763151
引用 hackerboygn:
出2个坏电动车控制器给我吧,我也跟着玩,感觉还是TO220的封装好固定一些
找零件不用非要找我呀,淘宝上3毛钱一个,大把的有
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潜伏
9年0个月前 IP:浙江
763509
之前不知道管子还有散热极限,学习了,留名,感谢分享
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a941960336
9年0个月前 IP:河北
763552
请问楼主,在MCU附近的 595 是起什么作用的呢?
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wwwajjlcn作者
9年0个月前 IP:广东
763663
引用 a941960336:
请问楼主,在MCU附近的 595 是起什么作用的呢?
有几个作用
1、扩展多个输出接口。与MCU接3根线,就能获得8个输出接口。
2、增强输出接口的负载力。MCU的电源是经过一个电阻从12V拿来的,总电流只有15MA,除去MCU、PWM的电流消耗,只剩几MA可用了。而595的电源是通过7805稳压下来的,负载力较强。
3、分隔模拟、数字电源。MCU的电源是TL431,电流小,精度好;595的电源是7805,精度差,电流大,专门用于对精度不重要的外设驱动。
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wwwajjlcn作者
9年0个月前 IP:广东
764811
出差了几天又忙了几天,现在继续更新


电压ADC搞好了,该搞电流ADC了。
因为这俩ADC的电路结构是一样的,所以只要把代码复制粘帖,再改改变量名就搞定了


对了,趁现在介绍一下MCU程序的结构,方便进一步说明细节
程序结构.png

如图所示,MCU程序采用定时轮询的运行方式,优点是扩展方便、多任务处理性能好、实时性较好
程序固定每秒循环8192圈,算下来每一圈都有1953个CPU周期可以使用,也就是说每个循环都必须要在1953个CPU周期内处理完所有事情,若处理超时的话会影响到下一个循环的时间,严重的话会影响整个系统的稳定性。
所以在这次搞电流ADC的时候,我就把电流ADC与电压ADC的操作时间错开了,尽量避免多个任务扎堆在同一个循环里处理。
为了系统稳定性,我也在每个循环的末尾增加了超时检测,一旦发现循环超时就向电脑发出CPU过载警告,好及时修正程序,避免酿成大BUG。
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wwwajjlcn作者
9年0个月前 IP:广东
764820
写好电流ADC程序之后,直接开始测试,与电压ADC一样都是2个字的跳动范围,初步感觉运行良好。


串上万用表,开始校准。由于我的实验电源只有5A,所以就以4.9A为准,进行单段校准。


校准好了,设定几个电流值试试看。
0.jpg


1.jpg


2.jpg


3.jpg


4.jpg


5.jpg





貌似,还行的样子
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我是LOCKED
9年0个月前 IP:广东
766770
引用 wwwajjlcn:
下一步就是连接主控板的所有功能模块了,继续飞线,飞线,飞、飞、飞。。。。然后嘛


我了个去,飞不动了,线太杂乱,很多焊点都被遮住了,万一还要改个电阻啥的怎么办?


郁闷了一阵子,然后就是拆线,拆、拆、拆......找来一些网...
看到这张图我拜了。
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+_+93`
9年0个月前 IP:湖北
766885
膜拜一下
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仓生木品
9年0个月前 IP:湖南
768434
推荐的电源不错,收下了
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q872529868
8年4个月前 IP:广东
801044
引用 wwwajjlcn:
好了,直入PWM正题。



此电路图经过multisim 11 模拟验证过,滤波后纹波低至20uV



为了达到最好的PWM精度,有几点地方要注意


1、高8位与低8位电阻的阻值选择,它们的阻值比例应该尽量接近2...
我按你这个焊出来的电路为什么波纹有10+MV,你这个电路用示波器测过波纹,还是只是模拟过。
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3DA502
8年4个月前 IP:天津
801160
用两路高速的8bit分辨率的 PWM,滤波产生两路参考电压,然后把这两路电压通过运算放大器按1:256相加,这样可以做出比较精确的16bit分辨率,LZ那样直接混合PWM的方法是非线性的,输出值和PWM数字不是线性对应的

滤波的临界点是,输出纹波小于设计分辨率的0.5 LSB,如果输出电压步进1mV,那么纹波至少应该小于+-0.5mV,越小越好,但是输出建立时间会变大
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804147
引用 q872529868:
我按你这个焊出来的电路为什么波纹有10+MV,你这个电路用示波器测过波纹,还是只是模拟过。
我没有实测过,直接模拟的。这么简单的电路不可能模拟出错的,每过一级电容的纹波都会下降很多,5级就超级纯净了,只要电路处理好就包有好效果。但是为了以防万一,刚才我就拿示波器测试了,外界干扰都盖过了纹波,一点都看不出滤波不干净,测试第一级电容有几十mv,第二级电容几mv,后面都看不出了。

你说的10+MV肯定是电路没处理好,或者引入了干扰波。应该注意下地线的布局,还有注意下负载能力,这个RC滤波出来建议直接送入运放一比一跟随放大再使用,以保证最高精度。
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804150
引用 3DA502:
用两路高速的8bit分辨率的 PWM,滤波产生两路参考电压,然后把这两路电压通过运算放大器按1:256相加,这样可以做出比较精确的16bit分辨率,LZ那样直接混合PWM的方法是非线性的,输出值和PWM数字不是线性对应的

滤波的临界点...
对于你说的非线性问题我持反对意见,我先是电脑模拟过,各种占空比都尝试过,输出的电压是完全线性的。
做出实物后,也用万用表测试了多个电压,线性度也是无可挑剔。
能够影响线性度的因素也就只有输出门的内阻与电阻精度了,所以我用了10门并联输出,理论上线性精度能够压制到千分之一了。

至于,你说的运放混合方式,我倒是觉得运放的线性度也不咋的,存在着零点漂移、增益范围等等的因素,还是喜欢一切从简,暴力堆门,肯定没副作用。。。
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ls.ls
8年3个月前 IP:重庆
804153
我也挺想做一个电子负载,手上也有元件,只可惜....不会数电
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novakon
8年3个月前 IP:广东
804198
楼主这么神的帖子,我今天才看到,实在是罪过。
班门弄斧一下。


1. 内置ADC和PWM互相影响的问题
STM8输出PWM的时候,即便外部负载很小,但端口本身仍为pF级别负载。如果您使用的STM8是单组电源脚的最便宜型号,ADC会受影响。
电源退耦极为重要。我看了楼主的layout对退耦做的很好,单片机供电也是从5V最近取得的。


2. C++
串口通信的上位机用什么语言写都好,就是用C++最不好。这是微软的锅。目前较为推荐的是.NET或者python。


3. 2.56M电阻
所以,那个10k是1%还是5%?


4. RCRCRCRCRC滤波
如果目的是实现陡峭的滚降,您的阻容取值和拓扑是完全错误的,除了导致相移极高(反应慢),滤波效果并不好。
既然输入已经是10k+22nF,下一环节应考虑使用100k+2.2nF,以实现40dB滚降,同时最小化相移。


5. 光耦截止慢
我做过这个实验,817光耦推挽,极限大概是5kHz。楼主既然着迷zheng,应该买高速逻辑光耦,1块多一个,马上解决问题。


6. 分辨率和噪声
既然楼主是测电池电压,而且每秒钟只测2次,不如用内置ADC按照100kHz采样,然后FIR滤波以获得低噪声和高分辨率。
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804205
引用 novakon:
楼主这么神的帖子,我今天才看到,实在是罪过。
班门弄斧一下。


1. 内置ADC和PWM互相影响的问题
STM8输出PWM的时候,即便外部负载很小,但端口本身仍为pF级别负载。如果您使用的STM8是单组电源脚的最便宜型号,ADC...
终于遇到一个有深度的回帖了,幸会幸会!

回复一下你说的一些问题

1、端口pF级电容,还是你想的周到。我虽然知道有这个电容,但是电容太小我都给忽略了。但是重新想想,端口跳变速度这么高,产生的尖刺干扰也挺可观的了,况且STM8的一个PWM口还并接了10个输入门。


2、我只会C++了,平时时间少,也懒得再学了,C++小巧轻便无需运行库,以前也经常写小程序小玩具发上贴吧分享,倒也喜欢C++。


3、电阻全是1%的。


4、这个项目对于RC速度要求不大,但是当时我考虑了OP07的输入端会有3nA(Max)的拉电流,为了达到1LSB的负载偏离度,所以尽量减小了PWM内阻。


5、光耦是手头有的,懒得买而已,大量料板随便拆。


6、FIR滤波?对于这玩意我一点不懂,刚才也看了好一会百度,依然费解,全是专业名词,先作罢。难道使用了FIR这玩意就能让10位ADC达到16位有效精度?能秒杀多次采样再取平均的方法?要是真的话就太碉堡了,必须学习!
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804207
引用 XXXXX:
我也挺想做一个电子负载,手上也有元件,只可惜....不会数电
数电是非常有用的,如果数电模电两手抓,真是快活过神仙,做出来的东西就算是为自己服务都太值了!
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航模发烧友
8年3个月前 IP:广东
804210
我是不太明白这些大功率管的腿那么细,怎么过那么大的电流?
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804211
引用 航模发烧友:
我是不太明白这些大功率管的腿那么细,怎么过那么大的电流?
电流照样过,顶多就是发热很大,但是热量会传给散热器。如果是电线,架在空中自然散热,估计得着火,但是未必要融化
引用
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航模发烧友
8年3个月前 IP:广东
804215
引用 wwwajjlcn:
电流照样过,顶多就是发热很大,但是热量会传给散热器。如果是电线,架在空中自然散热,估计得着火,但是未必要融化
这不是会损耗很大么!怎么不做大些?[s::lol]
搞的总觉得是些坑爹的参数,100A 200A 腿都是那么一点点
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novakon
8年3个月前 修改于 8年3个月前 IP:广东
804216
引用 wwwajjlcn:
终于遇到一个有深度的回帖了,幸会幸会!

回复一下你说的一些问题

1、端口pF级电容,还是你想的周到。我虽然知道有这个电容,但是电容太小我都给忽略了。但是重新想想,端口跳变速度这么高,产生的尖刺干扰也挺可观的了,况且STM8的一个PWM口...
1%电阻,分压不准,有条件建议用0.1%,或者用高位表筛选电阻阻值。
FIR我讲过头了,准确的说是FIR形式的低通滤波器。技术资料还是不要看百度了,多上谷歌,多看维基百科比较好。
简单的讲,楼主用10bitADC连续采样64次叠加,得到16bit结果,从图上来看,噪声峰峰值在10LSB左右。64k采样率(stm8轻易达到)下,每64次采样产生一个数据,相当于一个1kHz的16bitADC对不对?对这个1kHz信号做简单的低通滤波处理,就可以将10LSB的噪声平滑掉,令输出看起来像一条直线。



https://www.kechuang.org/t/78563
这个帖子有关于FIR的实现。
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兰若,公主魂
8年3个月前 IP:浙江
804294
这个管子买一个做全桥不错呀。
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ls.ls
8年3个月前 IP:重庆
804370
引用 wwwajjlcn:
数电是非常有用的,如果数电模电两手抓,真是快活过神仙,做出来的东西就算是为自己服务都太值了!
我模电会一些开关电源,但是数电真的一点都不会。什么寄存器啊romram中断眼花缭乱瞬间学不下去了....
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3DA502
8年3个月前 IP:山东
804421
引用 wwwajjlcn:
对于你说的非线性问题我持反对意见,我先是电脑模拟过,各种占空比都尝试过,输出的电压是完全线性的。
做出实物后,也用万用表测试了多个电压,线性度也是无可挑剔。
能够影响线性度的因素也就只有输出门的内阻与电阻精度了,所以我用了10门并联输出...
这个东西2010年在ourdev上看别人讨论过,做成电流加法器肯定是线性的,直接并联的电路两路输出的电流不能稳定在1/256,两路互相影响,你可以试试设定0x8000,输出是不是1/2的DACoutMAX


下图是来自NASA的火星探测器使用的DAC电路,两路1/256PWM合成16bitDAC,做这么复杂是为了加速稳定减小纹波

[原帖]XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/bbs_upload782111/files_33/ourdev_585525XSR3YE.pdf
我只是搬运工
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
804444
引用 novakon:
1%电阻,分压不准,有条件建议用0.1%,或者用高位表筛选电阻阻值。
FIR我讲过头了,准确的说是FIR形式的低通滤波器。技术资料还是不要看百度了,多上谷歌,多看维基百科比较好。
简单的讲,楼主用10bitADC连续采样64次叠加,得到...
滤波效果好是好,但是最终的精度还是受制于STM8的ADC呀,STM8手册写了ADC本身就几个LSB的精度。

所以我就想另做一个高精度的ADC,理想很美好,当然,说不定在无意中把精度做成垃圾也不奇怪,业余条件也就没办法检验它的精度了。
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
805705
出了点问题,来更新下帖子。

这个电子负载平时测试5V40A是一点事情都没有,这几天想测试48V电动车电池的容量,开1A没事,一开10A就秒炸一只MOS,并且也把这一路的检流电阻烧断了,我串接的15A玻璃保险丝倒是屁事没有?管子都穿了也不烧保险。。

一开始我以为是环路震荡了,改了电路,减慢了运放加强负反馈电容,示波器看很稳定,再次试机48V,1A没事,开2A又秒炸,检流电阻着火了,15A保险丝还是屁事没有,艹,什么破保险丝。

现在我开始怀疑是管子的耗散功率曲线有问题,查看手册,从1V到最高75V都是可以跑175W功率的,曲线不衰减;但是我去找个进口IRF3205的手册做参考对比,发现人家3205在1V时才有最大170W功率,到了最高55V就只有30来W了,降额幅度还真大!我这国产山寨管子牛B吹大了?
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wwwajjlcn作者
8年3个月前 IP:广东
806025
我重新选择了MOS管,翻了许多DIY电子负载的帖子,对比了多款MOS的参数,包括IRFPS3810(580W)、IRFP4368PBF(520W)、IRFP250(180W)等等,发现还是IRFP250比较可以,功率是实打实的,其他管子的功率很多是虚的,一上高压就萎了,还发现了IRFP250N(注意多了个N字尾)倒是个废柴,一字之差竟有如此大的性能区别,下面来解说一下。


先来看IR品牌的IRFP250,参数为:200V、33A、0.085欧、180W。
IRFP250.png
大家看DC的那条线,DC的意思是持续能承受的功率,例如10ms就是短时间10毫秒的瞬间能承受的功率。
可以看到,最高电压200V的时候,能有0.9A,耗散功率就是实打实180W,全程不降额(当然现实情况是不可能用满的,散热性能会限制这个功率)







再看IR品牌的IRFP250N(注意多了个N字尾),参数为:200V、30A、0.075欧、214W。
乍一看好像比上面的牛B多了,来看看功率曲线。
IRFP250N.png
没有标出DC曲线,最多只有10ms的曲线。
没关系,咱用这个10ms曲线与上面的10ms曲线来参考对比一下。
IRFP250N:最高电压200V * 1.5A = 300W,最高电流4.5V * 60A = 270W
IRFP250:最高电压200V * 3A = 600W,最高电流7.5V * 80A = 600W
可以看出,功率明显萎了很多,是不是不好意思画出DC线了?所以我猜,这个N字尾是针对开关电源优化设计的管子,功率耐量小,内阻更低,工艺成本更低。






再看IR品牌的IRFPS3810,参数为:100V、170A、0.009欧、580W。乍一看参数牛B爆了。
1.png

看曲线图,依然没有DC线,只能用10ms线做参考。
最高电压100V * 4.5A = 450W,最高电流3V * 300A = 900W
可以看出,低压的时候很牛B,一上到高压就功率折半,高压的瞬间功率耐量居然比标称功率580W还低,降额严重。
从推测上来说,如果低压时能持续耗散580W功率,那么到最高压折半到290W吧?但我依然不放心,10ms曲线到末尾100V的时候开始出现一了个下滑,鬼知道DC线能滑成什么样?我宁愿老老实实用IRFP250。






再看IR品牌的IRFP4368PbF,参数为:75V、350A、0.00146欧、520W。这电流、内阻参数吓坏我了。
2.png

这个有DC线,直接看DC线就行了。最高电压15V * 1A = 15W,最高电流1V * 400A = 400W
我没看错吧?号称520W的管子就只能用到15V?还只有15W?工作电压一超过5V就迅速尿崩到渣也不剩,这参数对电子负载来说已经是垃圾到爆了。





【总结】
研究了这么多管子,发现了一些规律:
1、越是低内阻的管子,就越不能上高压吃功率。现在的MOS管基本上都是“HEXFET”型的,通俗的说就是一个大电流MOS里面是用无数个小MOS密麻排列并联而成的,所以我有个猜想,低内阻设计的MOS,都是使劲“堆细胞”,细胞堆的越多,一致性就越难控制,低压大电流没什么,但是上高压了,就很容易出现电流不平衡,只要有一个细胞过流损坏,整只管子就废了。
2、型号后面带后缀字符的,基本都功率缩水,是针对开关电源优化设计的。




所以,回到此帖主题,我已经下单了IRFP250,等到货装机测试。
另外为了避免再烧检流电阻,我也专门订购了几米1.5MM康铜丝,用这玩意检流肯定皮实,爱用几欧就剪多长,我就不信干不过你个破保险丝。
终端恒流小板要重新设计,旧的板子烧个检流电阻都没法换,已经用导热胶封死了
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wwwajjlcn作者
8年2个月前 IP:广东
808816
IMG_20160131_003156.jpg
重新做了终端恒流控制板,用1.5MM康铜丝,我看你还敢不敢烧断?
康铜丝检流长度3.8cm,电阻大约10毫欧。

康铜丝下面填充导热胶,一帮助散热降低温漂,二帮助固定(预防热胀冷缩扯脱PCB铜箔)。
IMG_20160215_154000.jpg


校准后开始测试,接上48V电池,串个15A保险丝,从1A开始一直到10A慢慢加,正常运行。
10A时为46V,总功率460W,平均每个管吃92W功率,气温18度,最热的MOS管表面98度,散热器最热位置52度,出风大约40度。


现在来计算下功率裕量,单管最大功率180W,最高结温150,热阻0.7K/W,导热硅脂热阻取0.2K/W计算。
如果让一个管子吃100W,就是【150度-100瓦*(0.7+0.2)=60度】,也就是说散热器要在60度以下才安全,我的散热器冬天都52度了,夏天估计要超标,所以如果不改进散热的话,负载总功率应该控制在400W以下才安全。


至此,高压大功率的问题总算是解决了。
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mmfinger
8年2个月前 IP:广东
809554
TO274封装的管单管50W还是安全的,上高功率可以用SOT227封装的管,如IXFN73N30,单管150W。
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novakon
8年1个月前 IP:广东
814273
楼主所列MOS,皆是为开关应用优化,线性应用应该寻找为线性应用优化的管子。
QQ截图20160330205815.jpg

上:2N3055。当然这管子参数上不能跟250比,只是提醒一下,MOS里面找不到时,也可找找其他类型的管子。
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稀牛
8年1个月前 IP:广东
815161
见视了,不错,没有玩过静静阅赏中,学习了。。。
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rudolf
8年1个月前 IP:山东
815176
    大家分析电路部分比较多,但是却忽略了同样重要的散热器部分。散热部分设计得好,在保证性能的前提下可以减少用料,做出的产品体积小重量轻,量产的话更是能大幅度降低成本。
    我看楼主的风扇好像是从散热器那里吸气而非吹气,虽然四周用铝箔胶带密封了,这样依然会影响散热效果。空气在散热器翅片之间的流动速度越快散热效果就越好,因此最好的风扇安装方式是正对基板的方向吹风,就如CPU散热片和风扇的那种安装方式。如果是侧面吹风或者像楼主那样吸气的话,温度最高的散热器中心部分空气流速不足,就会大大降低散热效果。而且IRFP250基板的面积比CPU小得多,散热器发热部分更加集中在中央的一小块区域,这里温度最高,本应该集中吹风,却仅仅流过和周围温度较低部分一样多的空气,发挥不出应有的效能。
    建议楼主给每个散热片单独安装风扇,在可以接受的噪音下尽量选择风力大的风扇。
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wwwajjlcn作者
7年1个月前 IP:广东
831722
好久没更新了,这个电子负载依然烂尾,凑合使用中。。。

但是今天有个偶然的机会,用锤子砸开了IRFP250和IRFP250N看看对比,发现了带N和不带N的更直观区别,特地来补个照片

IRFP250小字.jpg
IRFP250大字.jpg
IRFP250N小字.jpg

可以发现带N字的管芯更小,做电子负载还是不带N的更合适
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sln.1550
7年1个月前 IP:安徽
831744
楼主是一乐的lgm3361吧?
看来坏了好几个250了,我自己改装的M8电子负载有总功率限制,设置一般管子不超过50%的耗散功率使用,改装以后还没发生过烧管子的情况
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wwwajjlcn作者
7年1个月前 修改于 7年1个月前 IP:广东
831760
引用 sln.1550:
楼主是一乐的lgm3361吧?
看来坏了好几个250了,我自己改装的M8电子负载有总功率限制,设置一般管子不超过50%的耗散功率使用,改装以后还没发生过烧管子的情况


看来层层马甲也掩盖不了我的言行风格啊(捂嘴笑)

其实我没炸过250,只是今天我新买了一批备用拆机管,直接把完好的管砸开学习,一锤子一块钱,不算贵
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sln.1550
7年1个月前 IP:安徽
831789
引用 wwwajjlcn:
看来层层马甲也掩盖不了我的言行风格啊(捂嘴笑)

其实我没炸过250,只是今天我新买了一批备用拆机管,直接把完好的管砸开学习,一锤子一块钱,不算贵
哈,原来是这样,不过就算1元一个我也舍不得,得是坏的才行
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0x3A2B
7年1个月前 IP:陕西
831831
引用 wwwajjlcn:
下一步就是连接主控板的所有功能模块了,继续飞线,飞线,飞、飞、飞。。。。然后嘛


我了个去,飞不动了,线太杂乱,很多焊点都被遮住了,万一还要改个电阻啥的怎么办?


郁闷了一阵子,然后就……
这线飞的太好看了
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