Elektronische Last – Erste Versuche

07. April 2023 · Kommentieren · Kategorien: Allgemein · Tags: ,

Ich brauche eine Elektronische Last mit der ich ein altes PC-Netzteil testen möchte. Von einem früherem Projekt habe ich noch einen großen Kühlkörper mit 18 x IFR540 darauf. Das Teil möchte ich als Basis nehmen.

Weitwinkel und Vorsatzlinse vertragen sich nicht so gut.

Vorüberlegungen

Umladezeit der MOS-FET-Gates

Um die Umladeströme der MOES-FET-Gatekapazitäten einzuschätzen habe ich ein bischen mit Thonny in Micropython auf einem ESP23 herumgespielt. Die folgeneden Berechnungen sind nicht exakt. Sie geben nur einen Überblick über die zu erwartenden Ströme:

>>> # Q = C*U
>>> # Q = I*t
>>> # c*u = i*t
>>> # i = (c*u)/t
>>> c = 2E-9     # max. Eingangskapazität des IRF540  [F]
>>> u = 12       # durchschnittliche Spannung am Gate [V]
>>> t = 1E-3     # Schaltzeit hier 1 ms               [s]
>>> (c*u)/t
2.4e-05          # 24 µA
>>> t = 1E-6     # Schaltzeit hier 1 µs
>>> (c*u)/t
0.024            # 24 mA
>>> 12/0.024
500.0            # Widerstand bei 12 V und 24 mA = 500 Ohm
>>> 500 * 2E-9
1e-06            # Zeitkonstante 2nF und 500 Ohm zur Kontrolle
>>> (7*c*u)/t    # Es sollen später 7x IRF540 parallel angesteuert werden
0.168            # 168 mA
>>>

Um später eine Lastumschaltzeit in der Größenordnung 1 µs zu bekommen muss an dem Gate jedes MOS-FET mindestens 24 mA fließen können.

Bei der ursprünglichen Planung habe ich die Transistoren BD649/650 vorgesehen. Inzwischen bin ich auf das komplementäre MOS-FET-Pärchen IRF7507 gestoßen, die hier geeigneter sein könnten.

1. Versuch

Zuerst möchte ich mit nur einem MOS-FET anfangen und diesen als Last testen. Er soll einen Source-Widerstand von 0,1 Ohm / 0,5 Watt / 1% erhalten. Dieser kann maximal 2,2 Ampere vertragen. Das ist ein guter Ausgangspunkt.

Belastbarkeit der 0,1 Ohm Widerstände:

  • 0,5 Watt, 2,2 Ampere, 0,22 Volt
  • 10 Watt, 10 Ampere, 1 Volt

Für die Gesamtstrommessung befinden sich auf dem Kühlkörper auch noch 2 Messwiderstände 0,1 Ohm / 10 Watt / 0,5%. Damit lassen sich maximal 10 Ampere pro Widerstand messen, also gesamt 20 Ampere.

Die Transistoren bekommen später jeder einen 0,1 Ohm Widerstand in die Sourceleitung zum Ausgleich von Toleranzen. Somit kann jeder Transistor maximal 2,2 A fließen lassen.

Der 10 Watt Messwiderstand dient als Stromfühler. Er stellt den IST-Wert bereit. Bei 2,2 Ampere sind das 220 mV. Es macht wohl Sinn, diese Spannung zu verstärken, bevor sie mit der Referenzspannung verglichen wird.

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