Jump to content
ART_ME

Электронная нагрузка на 20А с жидкостным охлаждением

Recommended Posts

           Взяться за эту тему меня сподвигла необходимость нагрузить принесенный в ремонт БП 24В\20А. Редкий БП, зато БП на 24В\10А отнюдь не редкость. А проблема та же.
Лезем в кишки неисправного БП, находим сгоревшее, меняем, чистим, - дальше надо на испытания, а чем испытывать?  На один-два-три ампера нет проблем - есть кучка керамических низкоомных резисторов, из которых легко собирается нужная нагрузка. Если ток чуть больше, выручают автомобильные лампочки. Но в этом случае получился нонсенс - затейливая конструкция из нескольких автомобильных галогенок прожгла фанерку, на которой они лежали. 

       Однако проблема.

        Казалось бы чего проще: здоровенный радиатор с вентилятором, на который прикручено энное количество мосфетов, включенных по схеме источника тока, переключатель диапазонов да переменник - всего и делов-то. Но меня такой вариант не устроил - мне даже негде хранить такой гроб, который используется чрезвычайно редко. Хотелось бы чего-нибудь небольшого, чтобы после использования повесить на гвоздик.
И тут я вспомнил свою молодоспециалистскую молодость.

         Работал я тогда в... в общем непосредственным начальником у меня был майор. Работа была не бей лежачего, авралы всего лишь два раза в год, по графику, единственный минус - в рабочее время выйти из помещения нельзя. С деталюхами было плоховато, зато с приборами шикарно, чего только у этого майора на складе не было! И всё новое, поверенное и современное (по тем временам).
Короче, обстановка была создана... научная. 
Так вот, одним из экспериментов было изучение работы транзисторов в различных средах с целью определения возможности и эффективности охлаждения примитивными жидкостными средствами. Выглядело это так: брался транзистор П210 (с гибкими выводами) и на нем собирался регулятор напряжения, который запитывался от выпрямителя, подключенному к трансформатору 36В (на стенке висел). Подключалась нагрузка в виде гирлянды 36В лампочек, а регулятор выставлялся на максимальное выделение мощности на  транзисторе. Таких регуляторов на клеммнике было собрано три, клеммник был прикручен к стенке, под ними была полочка, на которой стояли три стакана (другой посуды у майора не было). В стаканы были налиты три жидкости - технический спирт, дистиллированная вода и веретенка, и опущены транзисторы П210. 

Результаты испытаний: ни один транзистор не сгорел. 

        Стакан со спиртом был самый холодный, при включении регулятора спирт начинал кипеть сразу струйкой мелких пузырьков. У этой среды обнаружился минус: спирт быстро выкипал, и постоянно доливать его оказалось неудобно. А не доливать нельзя, чуть упустил - транзистору без охлаждения моменто море. Позже обнаружился и второй недостаток - во время испытаний к нам зачастило начальство. Майор приходил несколько раз и пристально смотрел нам в глаза, шмыгая носом, потом уходил. Мы только потом нашли объяснение этому: испарявшийся спирт уходил в систему вентиляции, которая в этом заведении была замкнутой, а потому запах алкоголя быстро разносился по всему помещению. 
Самым горячим оказался стакан с маслом. Мало того, масло кипело бурно и крупными пузырями, изредка выплескиваясь из стакана, распростряняя при этом запах как на СТО.
Вода оказалась компромиссом между спиртом и маслом. Кипение начиналось сразу, но не бурно, запаха не чувствовалась, воду доливать приходилось только при длительных испытаниях.

         Вот эти-то забавы я и вспомнил и решил применить водяное охлаждение для своей электронной нагрузки. Провел предварительные испытания с разными б\у мосфетами, результат оказался положительным, сгорел только один, и то по моей невнимательности. 

В итоге был собран девайс:

 

20A.jpg

По следующей схеме:

 

Схема.JPG

Для того, чтобы обеспечить работу в диапазоне от 3.3В до 24В использован популярный повышающий DC-DC MT3608, с максимальным "паспортным" выходным напряжением 28В, от которого в свою очередь запитан 7805.  Измерение тока производится с помощью ACS712, регулирование - ОУ типа OP07. Сигнал с ACS712 подается на регулирующий ОУ и на вольтметр, в качестве которого использована широкораспространенная в инете схема на ATMEGA8, в прошивку и схему которого внесены незначительные изменения.

В процессе отладки выяснилась неприятность: из-за непредсказуемости поведения схемы защиты от кз в БП девайс может уйти в режим низкочастотной пульсации, что вылечилось добавление диода D1 и емкости C5. Емкость припаяна прямо к выводам MT3608, при этом чем выше её номинал, тем лучше. Тем не менее, не считаю неразумным для серьезных работ использовать внешний БП для независимого питания девайса. Для этого достаточно подачи через диод к емкости C5 питания от 3.3 до 24В.

Мосфет прикручен к первому же попавшемуся куску дюраля, и сделано это прежде всего для улучшения надежности его крепления - из-за того, что провод больше по сечению сечения вывода мосфета, ножка мосфета норовит обломаться, а железяка позволяет прикрепить провода к ней жестко.

 

Банка.jpg

Вот выглядит плата работающего девайса:

 

Плата.jpg

А вот выглядит девайс на гвоздике после окончания работы:

 

Гвоздик.jpg

что я собственно и хотел получить в итоге.

 

И наконец печатка и прошивка.   

 

EL6.lay6 indicator.hex

 

И маленькое кино, на котором слышно, как кипит вода.

 

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

А электрохимия как себя ведет, выводы транзистора растворятся. Если только не долго тестировать либо залить транзистор силиконовым герметиком, также можно использовать имерсионную жидкость.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 минут назад, bigmanlav сказал:

А электрохимия как себя ведет

Как кондуктометрический датчик. То есть для растворения выводов нужно весьма долго их в воде под напряжением держать.

С другой стороны, в этой приблуде новые мосфеты использовать вовсе ни к чему, сгодятся и б\у, которых не жалко. :)


Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вебинар «МЭМС-датчики ST для работы со звуком – новые возможности» (28.10.2020)

28 октября все желающие приглашаются для участия в вебинаре, посвященном семейству МЭМС-датчиков STMicroelectronics для акустических приложений. Предметом детального рассмотрения на вебинаре станут микрофоны, их топологии применения и возможности. Вы услышите о новых мультирежимных широкодиапазонных микрофонах с нижним портом и PDM-интерфейсом для систем с батарейным питанием.

Подробнее

6 часов назад, ART_ME сказал:

Кипение начиналось сразу, но не бурно, запаха не чувствовалась, воду доливать приходилось только при длительных испытаниях.

интересное кино ...

допустимая температура перехода у германия 85 градусов, и тут на корпусе вода кипит. это же сколько должно быть на кристалле?

не верю!

и тем более, при температуре кипения масла ...


Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Share this post


Link to post
Share on other sites

STM32L562E-DK – первая отладочная платформа ST на ядре ARM Cortex-M33

STMicroelectronics представляет демонстрационно-отладочную платформу на базе ядра Cortex-M33 – STM32L562E-DK. Данная платформа основана на микроконтроллере нового семейства – STM32L5. STM32L562E-DK позволяет разработчику в полной мере раскрыть и опробовать новые возможности микроконтроллеров STM32L5 с тщательно проработанным функционалом для обеспечения высокого уровня безопасности и защиты.

Подробнее

Бросил в воду с тем же успехом, и надежнее и дешевле....

Снимок.PNG

Edited by _MAVR_

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тест уровня кондуктивной помехи электронного устройства

Электромагнитная совместимость (ЭМС) является важным параметром электронных устройств, особенно это актуально в современном мире, насыщенном разнообразными гаджетами. Специалисты компании Mornsun подготовили видеоролик по тестированию одной из составляющих ЭМС – кондуктивной помехи.

Подробнее

10 минут назад, Starichok сказал:

допустимая температура перехода у германия 85 градусов

П210 те которые в черной краске держали 120..125С без проблем.

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 минут назад, _MAVR_ сказал:

Бросил в воду с тем же успехом, и надежнее и дешевле....

Ну и на какое минимальное сопротивление бывают эти переменники? 

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 минут назад, ART_ME сказал:

какое минимальное сопротивление

2,2 Ома

Share this post


Link to post
Share on other sites
50 минут назад, IMXO сказал:

П210 те которые в черной краске держали 120..125С без проблем.

и как долго они это держали?

сколько дней или месяцев или лет?

или только у тебя в очень коротком эксперименте?


Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 часов назад, Starichok сказал:

и как долго они это держали?

Насколько я помню, полный рабочий день (без присмотра нельзя было оставлять).

Вы считаете, что 8-и часов для тестирования кипятильника недостаточно?  

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, bigmanlav сказал:

2,2 Ома

Заказал поиграться ППБ-16Г на  2.2 Ом.  

Потому как не обнаружил в описаниях на него такого параметра как минимальное сопротивление. 

Т.е. сопротивление одного витка.

А он в данном случае принципиально важен, т.к. он задает шаг регулировки тока. 

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 минут назад, ART_ME сказал:

сопротивление одного витка.

Эти потенциометры - открытого типа. Вся внутренность видна. Возьмите и посчитайте сами количество витков, когда придут заказанные. Учтите, что при вращении движок не переходит с одного витка на соседний, а могут замыкаться два соседних витка. На многоомных, с обмоткой тонким проводом - даже больше.

Edited by Lexter

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 минут назад, ART_ME сказал:

ППБ-16Г

16 Вт ? мало, лучше б ППБ -50, а ещё лучше ПЭВР-50 или ПЭВР-100, у них контакт надежнее , мы такими пользуемся, тоже в банке с водой .

Ещё хороший результат с резисторами  С5-43В, они  от долей ома и мощностью большой бывают, корпус алюминиевый, можно на радиатор прикрутить, всем хорошие, только дефицитные.

Edited by E_C_C

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, E_C_C сказал:

16 Вт ? мало, лучше б ППБ -50, а ещё лучше ПЭВР-50 или ПЭВР-100, у них контакт надежнее , мы такими пользуемся, тоже в банке с водой .

Судя по картинке, у ПЭВР-50 виток длиннее, чем у ППБ-16Г, а это значит, что минимальное сопротивление еще больше.

Ниже я приложил даташит, в котором указано, что минимальное сопротивление ППБ составляет не более 0.2 Ом.  А 3.3/0.2=16.5 А !!!! А следующее

регулируемое значение в этом случае будет 8.25А?  

2 часа назад, Lexter сказал:

Учтите, что при вращении движок не переходит с одного витка на соседний, а могут замыкаться два соседних витка.

А разве это может как-то влиять на минимальное сопротивление? 

--------------------------

Кстати, я поспешил с заказом. Заказывать надо не на 2.2 Ома, а на примерно 24 Ом.   Попытаюсь изменить на 33 Ом.

ppb.pdf

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, ART_ME сказал:

Вы считаете, что 8-и часов для тестирования кипятильника недостаточно?

да, недостаточно.

да, какое-то время с превышением температуры кристалла они смогут работать.

но с увеличением температуры резко увеличивается диффузия атомов. могут проработать десятки или даже сотни часов, а потом кристалл превратится в проводник.

но уж никак обещанное количество лет с таким перегревом германий не отработает.

кремний можешь кипятить в воде сколько угодно - у кремниевых транзисторов по документации допустимая температура корпуса 100 градусов.

 


Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 минут назад, Starichok сказал:

но с увеличением температуры резко увеличивается диффузия атомов. могут проработать десятки или даже сотни часов, а потом кристалл превратится в проводник.

Вот и замечательно, потому как к тому времени ранее отмеченная @bigmanlav электрохимия сожрет у транзистора выводы. :D

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

про сотни часов - просто мои предположения, ни чем не обоснованные.

если у тебя есть большой мешок П210, то тебя могут устроить и несколько десятков часов.


Мудрость приходит вместе с импотенцией...

Share this post


Link to post
Share on other sites
36 минут назад, Starichok сказал:

если у тебя есть большой мешок П210, то тебя могут устроить и несколько десятков часов.

Как ни странно ты прав - одно из преимуществ применения в этой теме решения как раз и состоит в использовании мосфетов из "мусора". То бишь варианты диффузии, электролиза и полтергейста предусмотрены заранее, по сути транзисторы здесь являются расходником. Я даже подумывал о том, чтобы для быстрой замены не припаивать ноги транзистора, а ставить их в клеммник. Но подходящего для ног транзистора клеммника у меня в наличии не нашлось. 

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Starichok сказал:

но уж никак обещанное количество лет с таким перегревом германий не отработает.

навеяло:

Скрытый текст

диплом, защита, Тема "Система управления закрылками"

Профессор:
-Ну, милейший с таким теплоотводом, ваш транзисторный Н-мост отработает максимум минут десять.
Студент:
-Да, профессор, Вы правы, но максимальное время ракеты до цели при дальности 100км и скорости полтора Маха составляет 5 минут.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, ART_ME сказал:

варианты диффузии, электролиза и полтергейста предусмотрены заранее, по сути транзисторы здесь являются расходником. 

Пайку и выводы транзистора можно покрыть лаком. В три слоя. От воды вполне защитит.

Share this post


Link to post
Share on other sites

И от кипящей воды тоже?

------------------------- 

Переменник на 33 Ома для БП с 24В на выходе может и подойдет, а вот для БП на 3.3 В мы будем иметь регулировку тока от 1А до 20А в секторе всего лишь в 30 град.

Не островато будет?

Edited by ART_ME

Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, ART_ME сказал:

И от кипящей воды тоже?

Если вы про лак, то легко.

Цитата

УР-231 ... может использоваться в температурном диапазоне от −60 до +120 градусов по Цельсию.

Есть и более высокотемпературные лаки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, вот же я лопухнулся.  :D

Плата покрашена лаком  Plastik-71 (диапазон рабочих температур: -70°С … +150°С).

И что помешало мне и выводы транзистора им же покрасить?

И дело даже не в их защите, а в том, что вместо дистиллированной воды тогда можно будет использовать обычную. 

С точки зрения удобства Ваша идея не имеет цены, спасибо. :drinks:

 


Никогда не спорьте с дураками. Они опустят Вас до своего уровня и победят за счет опыта.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения


  • Индикатор заряда дли литиевых аккумуляторов: 1S-7S

×
×
  • Create New...