Messung von Dauerspannung und Stromkreis

Die Art und Weise, wie diese "elektronischen Last" -Schaltungen typischerweise entworfen sind, besteht darin , fast die gesamte Leistung im MOSFET abzuleiten und den Source-Widerstand (Ihren R4) in einer Stromerfassungsrolle zu verwenden. Typischerweise wäre R4 1Ω oder 0,1Ω.

Wie WhatRoughBeast erwähnt, ist ein Kühlkörper also wirklich eine Notwendigkeit, es sei denn, Ihr Strom liegt in den kleinen 10-mA-Bereichen und hängt möglicherweise sogar dann von der Ausgangsspannung der zu testenden Versorgung ab (die dem Spannungsabfall am MOSFET sehr ähnlich ist wenn R4 ist niedrig).

Ein großer Widerstand in der Strommessrolle fügt der Rückkopplungsschleife eine Verstärkung hinzu (erhöht die Schleifenverstärkung ), wodurch die Rückkopplungsschaltung in Richtung Instabilität bewegt wird. In Kombination mit der Gate-Kapazität des MOSFET bin ich überrascht, wenn er nicht bereits schwingt, noch bevor ein zweiter MOSFET parallel geschaltet wird. Im Allgemeinen erfordern diese elektronischen Lasten eine Kompensation der Operationsverstärkerschaltung, um zuverlässig stabil zu sein. In jedem Fall wird ein großer R4 die Dinge schlimmer machen, nicht besser.

Die typische Art, die Kapazität zu erhöhen, besteht darin, das gesamte MOSFET-Paar des Operationsverstärkers parallel zu schalten und mindestens bis zum nichtinvertierenden Eingang zurückzugehen. Aufgrund des hochohmigen Eingangs des Operationsverstärkers stelle ich mir vor, dass ein Tiefpassfilter für zwei parallele "Last" -Stufen gut geeignet ist.

Aber wenn die Leistung, die Sie abführen müssen, weniger als 25 Watt beträgt, können Sie dies mit einem Kühlkörper und vielleicht einem Lüfter für eine aktive Kühlung bewältigen.

Wenn Sie wirklich Leistung in einem Widerstand abbauen möchten, können Sie ihn vor dem MOSFET platzieren. Sie benötigen natürlich noch einen Strommesswiderstand. Außerdem schränkt dies die Flexibilität in Bezug auf die maximale Stromaufnahme etwas ein, könnte aber eine Idee sein, die es wert ist, untersucht zu werden.

Das ist kein Problem, so funktioniert die Schaltung. Denken Sie daran, dass bei ordnungsgemäßem Betrieb mit negativer Rückkopplung die Eingänge + und - im Wesentlichen auf derselben Spannung liegen.

Sobald Ihr "DAC" eine Spannung V erzeugt, erscheint dieselbe Spannung V an R4. Da der Strom durch den FET und R4 gleich ist, ist die Verlustleistung in R4 proportional zu V, während die Verlustleistung im FET proportional zu (V+ - 4) ist und für V viel kleiner als V+ die Verlustleistung im FET ist größer als die in R4 verbrauchte Leistung.

Ihr Versuch, 2 FETs parallel zu schalten, war nicht schrecklich falsch, aber verschiedene FETs haben unterschiedliche Verstärkungen für dieselbe Gate-Spannung, sodass einer der FETs den größten Teil des Stroms verbraucht, aber tatsächlich variiert die Verstärkung des zusammengesetzten FET seitdem mit der Gate-Spannung Wenn ein FET eingeschaltet ist und die Gate-Spannung über die Einschaltschwelle für den anderen ansteigt, steigt die Strommenge dramatisch an. Diese Verstärkungs-Nichtlinearität in Kombination mit der kapazitiven Belastung des Operationsverstärkers aufgrund der Gate-Kapazität führt dazu, dass Ihr Operationsverstärker zumindest leicht instabil wird. Dies wird durch hochfrequente Komponenten Ihres PWM verschlimmert, die die Obergrenze überschreiten.

Sie bleiben am besten bei einem FET und setzen einen Kühlkörper darauf. Sie sollten auch die Spannung an R4 überprüfen und sicherstellen, dass Ihr Operationsverstärker / FET nicht schwingt, was erheblich mehr Strom verbraucht, als wenn er sich gut benimmt.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Die Einstellung von PWM zwischen 0 und 10 V führt zu 0 bis 10 V auf dem Rückkopplungssignal. Spannungen werden über R4 und M1 gemessen.

Abbildung 1. Leistungsberechnungstabelle für V+ = 20 V.

Abbildung 2. Diagramm der Leistung in R4 und M1 gegenüber der PWM-Spannung. Beachten Sie, dass M1 für den ausgewählten Bereich mehr Leistung verbraucht als R4, da mehr Spannung abfällt. Wenn wir die X-Achse des Diagramms bis zu 20 V fortsetzen würden, würde PM1 auf Null zurückfallen, wenn die Spannung darüber abnimmt.

Hat jemand eine Vermutung woran es liegen könnte und wie ich dieses Problem lösen kann?

Ich verstehe nicht, was Sie mit dem zweiten MOSFET gemacht haben, aber wenn Sie sich auf das Wärmeableitungsproblem beziehen, müssen Sie erkennen, dass die Kombination aus M1 und R4 Ihre Testlast ist - nicht nur R4. Der Kreislauf funktioniert und Sie müssen M1 ausreichend kühlen.