Ich denke über Designelemente für eine batteriebetriebene, tragbare Anwendung mit ziemlich hohem Strom nach. Maximaler Strom von 40 A bei 5 V, aber typischerweise etwa ein Drittel bis die Hälfte davon.
Die Stromversorgung erfolgt über einen DC-DC-Wandler über RC-Autobatteriesätze . Die Packs verfügen normalerweise nicht über einen integrierten Überstromschutz, daher müsste ich meinen eigenen bereitstellen.
Ich möchte den Überstromschutz aus zwei Gründen:
- Persönliche Sicherheit. Wenn Sie versuchen, mehr als den Nennstrom aus einer Lithium-Chemie-Batterie zu ziehen, die an Ihrem Rücken befestigt ist, werden Sie eine schlechte Zeit haben.
- Sicherung. Es ist eine tragbare Anwendung und Dinge bewegen sich, schleifen gegeneinander und schließen kurz. Ich möchte nicht die Batterie selbst oder den Rest meiner Schaltung töten, wenn dies passiert.
Nach meinen bisherigen Untersuchungen scheint eine Glassicherung oder ein Polyswitch nicht schnell genug auszulösen , eine TBU füllt sich mit Halteströmen unter 2A und die meisten Leistungsschalter sind für die Verkabelung von Wechselstromhäusern ausgelegt.
Nach welcher Art von Gerät sollte ich suchen?
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Antworten:
BEARBEITEN1: Im Folgenden finden Sie weitere Informationen zu Ihrer Implementierung und eine aktuelle Auslösung, die Sie in den Akku einbauen oder fest daran befestigen können, um Brände oder Explosionen zu vermeiden. Erst jetzt haben Sie Links bereitgestellt.
200 W LED ... Sie werden heller als die Pyren. Wie auch immer, sei vorsichtig und genieße es. (Oh, und oft Fehler gemacht: Stellen Sie sicher, dass an jeder Komponente in einem Mantel ein Stück hochflexibles Kabel angeschlossen ist. Das normale einadrige Testkabel wird abbrechen. Kopfhörerkabel sind möglicherweise erhältlich, ich liebe das Zeug.)
Sie sollten die Batterien mit einer Cell Management Board oder einem Chip schützen. Viele High-End-Akkus, die auf ein bestimmtes Auto / Flugzeug / Hubschrauber ausgerichtet sind, haben sie bereits im Inneren, da dies immer und überall sehr wichtig ist.
Günstige eBay / Alibaba-Packs haben sie nicht, oft sogar, wenn gesagt wird, dass sie es tun.
Fügen Sie dann eine beliebige Art von Festschaltschutz hinzu, der das 1,5-fache der Grenze der Schutzeinheit beträgt.
Was ein solches System tut, ist zu messen:
Und manchmal oder sogar oft gleichen sie die Zellen am Ende des Ladevorgangs aus.
Mit einem Mosfet, einem niederwertigen Widerstand und einem Rail-to-Rail-Operationsverstärker können Sie Ihre eigene elektronische Stromauslösung durchführen. Oder ein Dual-Operationsverstärker, wenn die Berechnungen etwas einfacher sein müssen. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie ein Waagenladegerät verwenden, wenn Sie es so oft wie möglich verwenden möchten. Leider muss ich jetzt laufen, sonst hätte ich vielleicht den vollständigen Schaltplan als Bonus hinzugefügt.
EDIT1, Inhalt: Zuerst ein paar Gerüchte über Batterien und DC-DC-Wandler (fahren Sie mit der nächsten Überschrift fort, wenn es Sie langweilt, aber es kann sich als wertvoll erweisen).
Um einige Dinge ins rechte Licht zu rücken, muss man erkennen, dass der Akku nur 4,8 Ah hat und oft, wenn nicht immer, der Energiegehalt bei einem relativ niedrigen Entladestrom gemessen wird, in diesem Fall vielleicht bei 2,4 A. Wenn Sie zehnmal so viel zeichnen, sinkt die nutzbare Kapazität spürbar.
Aber lassen Sie uns optimistisch sein und sagen, dass Sie eine Auslosung von 20 A erhalten und eine nutzbare Kapazität von 4,5 Ah beibehalten. Dies bedeutet, dass dies nur 4,5 Ah / 20 A = 0,225 Stunden = 13,5 Minuten dauert. Ich kann nicht sagen, ob Sie damit zufrieden sind, aber ich wollte nur sicherstellen, dass Sie die Zahlen gesehen haben. Und denken Sie daran, dass 4,5 Ah wahrscheinlich ziemlich optimistisch sein wird.
In Bezug auf den DC-DC-Wandler war ich überhaupt nicht in der Lage, tatsächliche grafische Daten zu erhalten oder diese tabellarischen Daten über die Anforderungen oder Spezifikationen des Eingangs- / Ausgangsbereichs nicht zu erhalten. Daher gehe ich von dem angegebenen "Mindestwirkungsgrad" aus, obwohl ich keine Informationen darüber habe, ob dies der Fall ist Mit 0,2 V zwischen Eingang und Ausgang oder mindestens 2 V im letzteren Fall kann der Konverter eine schlechtere Leistung erbringen, sobald die Batterie leer wird.
Ausgehend von der Kurve einer durchschnittlichen Lithium-Polymer-Batterie werde ich sehr grob auf eine durchschnittliche Spannung von 7,1 V über die Batterielebensdauer verallgemeinern, um die Berechnungen zu vereinfachen. Zur Information: Eine Zelle geht während ihres Ladezyklus von 2,5 V auf 4,25 V und während der Entladung rückwärts. Die genauen Kurven und Dichten hängen wieder vom Gesamtstrom ab, sodass dies schnell zu einem komplexen Satz von Differentialen wird, und da es nur ein "für Sie" ist info ", ich werde es verallgemeinern auf" sagen wir 7,1 V im Durchschnitt bei konstantem Strom ".
Wenn der DC-DC bei 5 V 20 A ausgibt, entspricht dies einer Ausgangsleistung von 100 W. Diese 100 W bei dem niedrigsten angegebenen Wirkungsgrad betragen 82% der Eingangsleistung. Die Eingangsleistung muss also betragen: 100W * (100/82) = 122W. Beachten Sie, dass dies bedeutet, dass 22 W im Konverter stecken bleiben = Hawtness! Bewahren Sie es an der Außenseite des Outfits auf und lüften Sie es angemessen. 122 W bedeutet: 122 W / 7,1 V = 17,2 A. Mit 4,5 Ah (wie oben leicht reduziert) sind das 4,5 Ah / 17,2 A = 0,262 Stunden = 15,72 Minuten = 15 Minuten und 43,2 Sekunden.
Hinweis: Sie können den Wirkungsgrad an mehreren Stellen verbessern, indem Sie eine 3S-Zelle mit 11,1 V verwenden, um dem Akkupack eine geringere Stromaufnahme und dem DC-DC-Wandler mehr Raum für einen effizienten Betrieb zu geben. (Oder ein anderes DC / DC mit einem 22,2-V-Pack, das die Stromaufnahme im Pack wirklich entlastet, aber vermutlich sind diese nicht so erschwinglich, wenn Sie nicht jeweils 200 kaufen).
Nun einige aktuelle Trippy-Berechnungen! Yay!
Wenn Sie jetzt sicher sein möchten, nehmen Sie einen Auslösestrom von 25 A pro Akku. Dies kann sie bereits aufwärmen, selbst wenn sie 140 A aufnehmen können. Bereiten Sie sich also darauf vor, leichte Beschwerden zu lösen. In der Tat, wenn Sie es richtig machen, erwarten Sie das Schlimmste: Versagen des Schutzes und der Explosion und tragen Sie die Batterien an der Außenseite mit zwei oder drei Schichten festem Jeanstuch zwischen Ihnen und ihnen, möglicherweise einer dünnen Schicht weicher Stoff zwischen zwei Schichten, um den Druck zu verteilen. Nur eine Vorsichtsmaßnahme, kann nicht schaden, oder?
Ich werde die Berechnungen nach dem Schaltplan mit 25A durchgehen. Wenn Sie 40A oder mehr auf eigenes Risiko wünschen, können Sie diesen Strom durch 25A ersetzen und die Berechnungen und Suchen durchgehen, um Ihre neuen Komponenten zu finden. (Oder wenn Sie jemals eine 4A-Auslösung mit einer Batterie benötigen, ist dies auch mit den gleichen Anweisungen möglich).
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Nun, als ob das nicht langwierig genug wäre, gibt es noch mehr!
OP-AMPS:
Erstens: Den richtigen Operationsverstärker finden. Das ist eine schwierige Frage, da entweder der Lieferant keinen interessanten Parameter wie eine Kostenangabe enthält (was Sie zwingt, zwischen einer Lieferantensite hin und her zu wechseln) oder keine umfassende Suche, die Sie dazu zwingt, in ein kleines Sub einzutauchen -Katorien. Ich habe mich leicht willkürlich für Texas Instruments entschieden. Mit der Strategie "Klicken Sie auf die größte Zahl, bis Sie nach Parametern suchen können". Wie gesagt, diese Leute müssen noch ein wenig über das Suchen lernen.
Also bin ich hier rausgekommen : TI OpAmp hat Parametric vorkonfiguriert
Ich habe eingegeben:
Ich sortierte es dann nach Stückkosten (niedrigste zuerst) und scrollte nach unten, bis ich ein zweikanaliges Rail-to-Rail-Modell fand. Rail to Rail bedeutet, dass die Ausgänge und / oder Eingänge bis zur Versorgungsspannung reichen können. Mit normalen Operationsverstärkern können Sie nicht immer beide Versorgungsspannungen mit zuverlässiger Ausgangsreaktion erreichen. Rail to Rail spart viel beim Testen, Ausprobieren und Lesen und kostet nur 1 US-Dollar. Ich sage: Es lohnt sich für diese Anwendung! Zumal Sie so stark wie möglich auf das Mosfet-Tor drücken möchten (mehr dazu weiter unten).
Also kam ich zu TLC2262 mit 1 mV Offset, niedrigem Eingangsvorspannungsstrom, anständiger Verstärkungsbandbreite usw. Und das Datenblatt (immer überprüfen!) Sagt deutlich, dass die "Gleichtakt-Eingangsspannung" die negative Schiene enthält. Das heißt, mit dem opAmp können wir die sehr sehr niedrigen Spannungen am Widerstand messen.
WIDERSTAND R1:
Als nächstes kommt der Messwiderstand R1. Ich entschied mich für eine obere Auslösespannung von 125 mV. Je tiefer Sie gehen, desto weniger Energie verschwenden Sie. Wenn Sie jedoch zu niedrig gehen, erhalten Sie verrückte Widerstandswerte. Ich denke, möglicherweise sind 5 mOhm für ein DIY-Design bereits sehr niedrig, aber es gibt wahrscheinlich einige mit zuverlässigen Verbindungen. Was Sie benötigen, ist ein Widerstand mit einer Möglichkeit, den Strompfad mit zwei Hauptstiften zu verbinden und Ihre Messung an zwei Punkten genau dort anzuschließen, wo der Widerstand beginnt. Weil die Drähte des Widerstands Ihre Messung schnell verzerren. Stellen Sie sich einen Leistungswiderstand wie diesen vor:
simulieren Sie diese Schaltung
Wenn Sie an den Enden der Drähte messen, messen Sie über 9 mOhm, wo Sie 5 mOhm erwarten, das ist fast das Doppelte! Sie schließen den opAmp also so nah wie möglich an den eigentlichen Widerstand an, mit so wenig wie stromführendem Draht dazwischen.
Jetzt haben wir 5mOhm gewählt. Bei einem Spitzenstrom von 25 A können wir die Verlustleistung des Widerstands berechnen durch: P = I ^ 2 * R = 25 A * 25 A * 0,005 Ohm = 3,125 W. Das Schema zeigt zur Sicherheit 5W.
Ich gehe in den nächsten Berechnungen davon aus, dass Sie zuverlässige Verbindungen erhalten können. Wenn nicht, können Sie mit einer Hochstrom-Laborversorgung (z. B. 10 A) und einem anständigen Multimeter testen, um festzustellen, wie hoch die Spannung pro 25 A sein würde (2,5-fache Messung bei 10 A).
Mit R = 0,005 Ohm (5 mOhm) können wir den Spannungsabfall wie folgt berechnen: V = I * R = 25 A * 0,005 Ohm = 0,125 V = 125 mV. Wir werden dieses V (r1) später nennen.
DIODE
Dann müssen wir uns D1 ansehen. Wenn wir die Spannung an D1 auf ungefähr 0,5 V schätzen, können wir den Strom durch D1 unter Verwendung unserer geschätzten durchschnittlichen Batteriespannung von 7,1 V und des Widerstands R4 von 120 kOhm berechnen: V (r4) = Vbat - Vdiode = 7,1 - 0,5 = 6,6 V. Idiode = I (r4) = 6,6 V / 120 kOhm = 55 uA. (ist nett und niedrig). Um die Berechnungen ordnungsgemäß abzuschließen, müssen wir uns das Datenblatt 1N4148 ansehen. Der 1N4148 von Vishay ist billig, leicht zu bekommen und sehr gut für diesen Zweck, also schauen wir uns an: 1N4148
Auf Seite 2 in Abbildung 2 sehen wir, wie hoch die Durchlassspannung (Vdiode) für einen Durchlassstrom ist. Leider geht der Graph nur auf 100 uA, aber da die Diode im unteren Bereich gut und glatt reagiert und sich einer bestimmten Asymptote bei 0,00001 uA nähert, können wir bei 55 uA etwa Vf (Diode) = 0,45 V extrapolieren. Scheint, als wären wir um ca. 50 mV abwesend. Wir können weiter iterieren, aber der Widerstand ist ziemlich groß, ebenso wie die Spannung darüber. Alles in allem sind wir also "nah genug" für ein Auslösefenster von 24A bis 27A. In Abbildung 1 sehen wir, dass die Vf (Diode) mit höherer Temperatur abnimmt. Wenn sich die Batterien erwärmen, schaltet sich der Strommonitor früher aus, was nach einer guten Funktion klingt.
OP-AMP Funktion und Mathematik
Jetzt wird der Operationsverstärker OA1-B (2. Teil des DC-Doppel-Operationsverstärkers) als Comperator verwendet. Es gibt keine Rückmeldung vom Ausgang zu den Eingängen. Dies bedeutet, dass der Verstärker seinen Ausgang niedrig schwingt, wenn der negative (-) Eingang über den positiven (+) Eingang steigt. Wenn + höher ist, schwingt der Verstärker hoch. Wenn also die von OA1-A kommende Spannung geringfügig höher ist (verbunden mit dem Eingang -) als die Diodenspannung von 0,45 V (verbunden mit dem Eingang +), schaltet der Operationsverstärker den MOSFET aus.
Ignorieren Sie vorerst R8, R9, LED1 und Q1, im Moment haben sie überhaupt keine ausreichend signifikante Wirkung.
Hier kommt eine magische OpAmp-Mathematik für OA1-A. Ein OpAmp versucht in seiner einfachsten Definition (die wir in diesem speziellen Fall von OA1-A vernünftigerweise annehmen können), seinen negativen (-) Eingang durch Anpassen auf die gleiche Spannung wie seinen positiven (+) Eingang zu bringen die Ausgabe.
Wenn also die Stromauslösung aktiviert wird, beträgt die Widerstandsspannung V (r1) 125 mV, wie wir vor der Verwendung des Widerstandswerts und des Auslösestroms berechnet haben. Unter dieser Annahme ist der OpAmp + -Eingang 125 mV höher als der Minuspol der Batterie. Jetzt versucht der OpAmp, V- auf die gleiche Spannung zu bringen. Unter der Annahme, dass dies erreicht wird, beträgt die Spannung an R2 ebenfalls 125 mV. Jetzt kann ein OpAmp keinen signifikanten Strom aus oder in seine Eingänge bringen, daher muss der Strom vom Ausgang des OpAmp über den Rückkopplungswiderstand R3 kommen. Der Strom durch R2 und R3 ist also (ungefähr) gleich.
R2 und R3 (als Fortsetzung von OP-Amp Math)
Strom durch R2 und R3:
I (r3) = I (r2) = V (r2) / R2 = V (r1) / R2 = 125 mV / 7,5 kOhm = 16,7 uA. (V (r2) kann durch V (r1) ersetzt werden, da der Operationsverstärker den Eingang - und + auf die gleiche Spannung bringen möchte).
Jetzt wollen wir, dass der Ausgang genau der Diodenspannung am genauen Auslösepunkt entspricht, damit der MOSFET durch ein kleines bisschen mehr ausgeschaltet wird. Die Spannung an R3 muss also sein:
V (r3) = Vf (Diode) - V (r2) = Vf (Diode) - V (r1) = 0,45 V - 0,125 V = 0,325 V (wiederum die Substitution aufgrund des Rückkopplungsverhaltens des Operationsverstärkers).
Was ergibt: R3 = V (r3) / I (r3) = 0,325 V / 16,7 uA = 19,5 kOhm.
Die Beziehung zwischen R3 und R2 ist also R3 / R2 = 2,6
Im obigen Schema können wir die angegebenen Werte durch alle Standard- / Auffindbarkeitswerte ersetzen, die einen Faktor von 2,6 voneinander entfernt sind, da dies das gleiche Gleichgewicht beibehält. Versuchen Sie jedoch, den R2 zwischen 1 kOhm und 10 kOhm zu halten, damit Sie im Bereich mit geringem Leck, aber angemessenem Signal (10 uA bis 150 uA) bleiben. 1,5 kOhm und 3,9 kOhm wären eine Option oder 2,0 kOhm und 5,2 kOhm oder möglicherweise 10 kOhm und 26 kOhm.
WARUM R5?
Der 220 Ohm R5 ist nur eine Vorsichtsmaßnahme. Dadurch wird vermieden, dass der OpAmp schnell versucht, einen großen Strom in das Gate einzuspeisen, wodurch sowohl der von Ihnen verwendete OpAmp als auch der MOSFET geschützt werden.
Der MOSFET
Der MOSFET: Das ist wieder etwas knifflig. Die jahrelange Erfahrung in der Entwicklung eines Hochleistungs-MOSFET basiert auf jahrelanger Erfahrung. Vor 10 bis 15 Jahren hätte ich vielleicht gesagt: "Schauen Sie sich Bipolartransistoren an, weil sie wahrscheinlich besser geeignet sind", aber heutzutage für eine konstante Hochstromleitung: MOSFET!
Nun, was Sie in erster Linie wollen: Niedriger Widerstand (R (ds) -on) bei Ihren Betriebsbedingungen. Je höher der Einschaltwiderstand, desto mehr Leistung wird im MOSFET weggeworfen. Macht wegwerfen = ungünstig. Wenn Sie also 0 in Ihrem Budget erhalten können, erhalten Sie 0. Natürlich ist es nicht möglich, 0 zu erhalten, und in Ihrem Budget kann die Verengung Sie bis zu 3mOhm R (ds) On im Optimum oder 10mOhm bis 20mOhm R ( ds) Ein mit einer maximal erreichbaren Gate-Spannung von ca. 7V. Je höher die Gate-Spannung (bis zu einem Grenzwert: In jedem Datenblatt wird angegeben, bei welcher Gate-Spannung "V (gs) Max" unterbrochen wird), desto besser. Mit einer 3S-Batterie anstelle einer 2S-Batterie erhalten Sie also auch eine bessere MOSFET-Leitung.
Als nächstes möchten Sie sicherstellen, dass es tatsächlich die Ströme leiten kann, die Sie durchlassen möchten, und dass Sie ein Paket haben, bei dem Sie sich bei Bedarf wohl fühlen, wenn Sie es kühlen. Zu diesem Zeitpunkt habe ich mich für International Rectifier entschieden, weil ich noch nie einen IR-MOSFET gekauft habe und traurig wurde, als ich anfing, ihn zu verwenden. Meiner Meinung nach liefern sie wirklich die Spezifikationen und Grafiken, die sie liefern. Das ist also eine gute Qualität, wenn Sie hohe Ströme durch etwas stecken möchten.
Also ging ich hierher: International Rectifier "StrongIRFET" Tisch
Jetzt hat IR andere Serien, und eine andere Serie bietet Ihnen möglicherweise günstigere Optionen als ich, aber ich werde Ihnen auch einige Nachforschungen überlassen (zu diesem Zeitpunkt bin ich 3 Stunden in) :-). Ich mochte meine Chancen mit dem Namen "StrongIRFET" und die Ergebnisse haben mich nicht enttäuscht.
Also habe ich nach R (ds) On sortiert, weil Sie etwas auswählen müssen und in diesem Fall ist das so gut wie jedes andere.
Dann habe ich nach unten gescrollt, um ein schönes Paket zu finden. Mit 20 Jahren Erfahrung in den Bereichen Fiddlin filtern meine Augen Paketnamen fast sofort auf "This is SMD", "This is Through Hole" und "This is Nonsense" (und vielen Unterkategorien). . Aber um einen kleinen, groben Leitfaden zu erstellen, wenn dort "TO2 **?" Steht, wo * sind Zahlen und? ist entweder nicht vorhanden oder ein Brief, es ist sehr wahrscheinlich, dass es sich um ein Durchgangslochpaket mit einem schönen Schraubenloch handelt, mit dem es an einem Stück Metall befestigt werden kann, um Wärme abzuleiten. Diese sind für Leute, die mit MOSFETS beginnen, wahrscheinlich die beste Wahl. Klicken Sie auf eine davon, überprüfen Sie das Datenblatt, überprüfen Sie den Mauspreis und prüfen Sie, ob Sie ein ausgewogenes Verhältnis zwischen $$$ und HAWT-HAWT-HAWT erreicht haben. Wie? Einfach! ...- ish.
Das Beispiel MOSFET: IRFP7430 . Im Datenblatt (<- Klick ) auf Seite 2 steht etwas ganz Besonderes. Zweite Tabelle (für 25 Grad C), dritte Zeile, R (ds) Ein ist 1,2 mOhm mit Id = 50 A und Vgs = 6 V. Das klingt erreichbar! Aber im Elektronikdesign werden Sie in ein Leben des Pessimismus gezwungen, also suchen wir nach Grafiken. Grafiken sind unsere Freunde.
Auf Seite 4 vergleichen Sie Abb. 3 und Abb. 4. Wenn es heißer ist, leitet es die Flipcharts ab! Nun, da ist einiges los, auf das ich nicht eingehen werde, aber wenn wir das Diagramm für 25 Grad C verwenden, ist es wahrscheinlich in Ordnung.
Damit. Wir gehen davon aus, dass unsere niedrigste Batteriespannung 5 V beträgt, sodass V (gs) nahe der 4,8 V-Marke liegt. Tatsächlich treibt uns der Pessimismus erneut dazu, die 4,8-V-Kurve zu verwenden (eine von unten nach oben). Abb. 3 zeigt uns dann, dass wir bei 20A im schlimmsten Fall 0,25 V "abfallen". Das ist eine Menge! Aber denken Sie daran, in diesem Fall ist der Akku bereits ziemlich leer, sodass er sowieso nicht lange dauert.
Berechnung des Leistungsverlusts: P = I * V = 20A * 0,25V = 5W. Sie benötigen also einen Kühlkörper oder ein anderes Stück Metall, um einen Teil der Wärme abzuleiten.
Während des "durchschnittlichen Betriebs" mit 7,1 V wird das V (gs) wahrscheinlich nahe 6,8 V erreichen. Da 6,0 V und 7,0 V in der Grafik nicht so weit voneinander entfernt sind, werden wir ungefähr die Hälfte zwischen ihnen schätzen. Problem. Der Strom gegen die Spannung liegt außerhalb unseres Bereichs unserer Obergrenze von 25A.
Wir können jedoch eine Schätzung vornehmen, dass mit der logarithmischen Skala beider Achsen und einem leicht sublinearen Verhalten bei 25 A der Spannungsabfall etwa 55 mV beträgt. Ich mache das mit einem Lineal und ein bisschen Mensch-Gehirn-Interpolation (Künstler nennen das Phantasie, aber ich denke, das klingt verwaschen). In seinem durchschnittlichen Auslösestrom-Betriebsbereich wird es also abgeführt: P = V * I = 0,055 V * 25 A = 1,38 W. Das ist besser als der winzige kleine Widerstand, den wir gewählt haben. Genial!
Nun zum Mauser (nur ein Hinweis): IRFP7430PBF
Pfui! 6,86 $? Kann akzeptabel sein, aber immer noch als nächstes! (Übrigens können Sie die Maus zuerst ausführen, wenn Sie ein knappes Budget haben, viele Grafiken speichern, aber für ein anständiges Beispiel habe ich mich dafür entschieden, es falsch herum zu machen).
Nächster MOSFET: irfp7537
Sieht gut aus und bullig. Wir haben aus unserem Fehler gelernt, zuerst mit der Maus.
Mouser: IRFP7537PBF
Hm, 3,22 $. Viel besser.
Klicken Sie nun in den Diagrammen auf den Link oben für das Datenblatt (nach "Nächster MOSFET"). Wenn man Abb. 1 von diesem mit Abb. 1 des vorherigen vergleicht, ist bereits klar, warum dieser die Hälfte der Kosten kostet. Es ist der doppelte Widerstand! Dennoch einige schnelle Berechnungen mit den zuvor angezeigten Methoden:
Ultra-Low-Batterie, V (gs) = 4,8 V, geschätzt auf halbem Weg zwischen 4,5 V und 5,0 V, schlechtester Fall bei 20 A: V (ds) = 0,25 V. Heu! Gleich! Diese MOSFETs haben also einige Gemeinsamkeiten. Also nochmal Metall hinzufügen.
Durchschnittliche Batterie: V (gs) = 6,8 V, Grafik irgendwo zwischen 6,0 V und 7,0 V. Diesmal liegt die Kante bei 30 A mit 0,1 V, sodass 25 A wahrscheinlich bei 0,08 V statt 0,055 V liegen. Bei diesem ist die durchschnittliche Verlustleistung des Auslösestroms: P = 0,08 V * 25 A = 2 W. Immer noch weniger als der Widerstand!
Tatsächlich können Sie also auch den zweiten wählen, da der DC / DC-Wandler, die Drähte, der interne Widerstand der Batterie und der Messwiderstand zusammen immer noch viel mehr Energie verschwenden als Ihr MOSFET.
R6, R7, R8, R9, Q1, SW1
Jetzt muss nur noch ein Problem behoben werden: Sobald der Strom ausgelöst wird, schaltet sich der MOSFET aus, das ist gut. Aber dann gibt es keinen Strom mehr. Der Operationsverstärker OA1-A wechselt also wieder in den Modus "Kein Überstrom gemessen". Dies würde bedeuten, dass der Operationsverstärker OA1-B den MOSFET dann wieder einschaltet. Aber sehr schnell. In Bruchteilen von Millisekunden. Es würde also anfangen zu schwingen und den Strom kontinuierlich kontinuierlich zu begrenzen, aber die Wärme im MOSFET schnell erhöhen.
Um dies zu lösen, werden Q1 und einige Widerstände als "Speicher" eingeworfen. Wenn der Operationsverstärker OA1-B auf LOW geht, um den MOSFET auszuschalten, schaltet sich der Transistor Q1 ein. Q1 speist dann Strom in das Negativ des Operationsverstärkers OA1-B und die LED über R9. R8 stellt sicher, dass der Operationsverstärker OA1-A davon nicht betroffen ist (da OA1-A möchte, dass sein Ausgang 0 V beträgt).
Diese Situation bedeutet, dass der Operationsverstärker OA1-B am Eingang immer eine viel höhere Spannung sieht als am Eingang +, wodurch der Ausgang niedrig bleibt und der MOSFET ausgeschaltet bleibt. Außerdem leuchtet die LED auf, um Sie zu benachrichtigen: "Ich habe einen Überstrom ausgelöst!". (Verwenden Sie jedoch eine LED mit niedriger oder hoher Helligkeit, da ich den Strom klein halten wollte.)
Wenn Sie nun SW1 drücken, werden Sie die Basis des Q1 fest mit der Batterie + verbinden, wodurch der Transistor ausgeschaltet und der Schaltplan auf seinen normalen Zustand zurückgesetzt wird. Wenn der Überstrom nicht noch vorhanden ist, wird in diesem Fall durch Drücken des Schalters die zuvor beschriebene Schwingung verursacht. Es ist daher eine gute Idee, den Knopf nicht für alle Fälle sehr lange gedrückt zu halten.
HINWEIS 1: Es ist möglich, dass das System beim ersten Anschließen der Batterie in Q1 übergeht. Ein kurzer Knopfdruck sollte dies beheben.
HINWEIS 2: Sie können den Akku unter idealen Umständen auch über den MOSFET aufladen. Um jedoch ein merkwürdiges Verhalten der Operationsverstärker zu vermeiden, sollten Sie den Akku direkt ohne diesen Schaltplan dazwischen aufladen.
KEINE ZUSAMMENFASSUNG ...... Ich bin jetzt müde! Es ist wieder 6:10 Uhr.
Ich hatte vor, alle Formeln zusammenzufassen, aber da ich jetzt über 5 Stunden in diesem Beitrag bin, denke ich, dass ich das dem Leser überlassen werde.
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Der Schutz pro Teilstromkreis wäre weitaus sinnvoller.
Sogar zusammengeschaltete LEDs können ihre eigene Verkabelung in mehreren Stromkreisen haben. Das Drahtgewicht ist ungefähr gleich, der Bündeldurchmesser von N Drähten ist größer als 1 Draht mit der gleichen Nettostromkapazität und es kann etwas mehr Isolierung geben. Die Flexibilität von N Drähten ist besser.
Fast-Blow-Sicherungen mit einem Nennstrom sollten gut genug sein, wahrscheinlich [tm].
Eine stark überlastete Sicherung wird in 10 Millisekunden durchbrennen.
Tabellen sind verfügbar.
Sie könnten die Strombegrenzung pro Teilschaltung festlegen - optional mit Stromüberwachung und elektronischer Abschaltung. Klingt komplexer (ist es), aber nicht viel und das Ergebnis ist besser. Sie können einen Überstrom mit Zeitprofil einstellen und so schnell herunterfahren, wie Sie möchten. Pro Schaltung wird ein MOSFET (z. B.) für die Stromversorgung, ein Stromerfassungswiderstand, ein Operationsverstärker / Komparator und eine gemeinsame Referenzspannungsquelle benötigt. Vereinfacht gesagt könnten Sie eine RC-Verzögerung am Stromerfassungseingang haben, um eine leichte Verzögerung für Überstrom zu erzielen, ABER LEDs haben keinen Stoßstrom und werden daher nicht wirklich benötigt.
Sie können sowohl Strombegrenzung als auch Überstromauslösung haben. Wenn ein ausgewählter Stromkreis 4A benötigt, können Sie die Strombegrenzung mit einer kleinen Verzögerung auf 5A und die Überstromauslösung auf 4,5A einstellen. QNicht ein sehr komplexer Kreislauf und weitaus billiger als der Umgang mit einem brennenden Mann.
Achtung!:
Brennender Mann! Sehr passend. Ach.
40A bei Hautkontakt kann zu Krankenhausbedürfnissen und möglicherweise zum Tod führen.
Woher weiß ich das (abgesehen davon, dass es für vernünftigere Menschen als mich offensichtlich ist)?
Ich habe ein paar AA NimH plus Schlüssel und Münzen in meinen Taschen bei "ein paar" Gelegenheiten kurzgeschlossen und hatte nur einige schmerzhafte und lustige Erfahrungen. Zwei davon fallen mir sofort ein.
Als der Fotograf beim Mittagessen plötzlich schnell seine Kamera auf den Boden legt und verzweifelt anfängt, den Inhalt seiner Hosentasche herauszuziehen und ihn irgendwo wegzuwerfen, während er versucht, seine Tasche von seinem Bein fernzuhalten, bemerken die Leute [tm].
Als Autopassant fertig, sah nur meine Frau - aber genauso "lustig".
Nie wieder.
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