3DTronique

 

Charge Electronique de Test Expérimentale 200W

 

Pourquoi une charge Electronique?

 

_ Les Rhéostats sont moins précis et moins souples
_ Mes 2 Rhéostats supportent 24V / 7A chacun, ce qui limite la plage d’utilisation
Possibilités d’une charge Electronique:
_ Fonctionnement en mode R / I voire P = constante
_ Modulation avec un signal externe possible (variations brusques de charge)
_ etc…………………..
Bref : c’est un outil indispensable !!!

 

Caractéristiques: (modifiables selon vos souhaits) _ V_in max = 200V (= Vds max des NMOS choisis : IRF250) _ Mode I: deux échelles: _ 0 – 50A (avec des borniers adéquats) en mode « I » et 100A en mode « CC » avec des borniers Ultra-Renforcés et des câbles de démarrage de voiture 🙂 => bien pour les tension faibles _ 0 – 5A => pour les tension un peu plus élevées ( il suffit d’un seul Ampère à 200V pour dissiper 200W) _ Mode R: deux échelles également: _ ∞ – 0,1 Ω pour les faibles tensions _ ∞ – 10 Ω pour les tension plus élevées _ Mode Hi: les drains sont ouverts (en cas de pépin, on met tout en haute impédance) _ Mode CC: NMOS en Rds-on => éviter de le faire sur une batterie de voiture, sinon les MOS & les shunts « explosent »!!!! c’est vous qui voyez 🙂

 

Schéma de principe (actualisé au 31/03/2015):

 

 

Fonctionnement:

Le principe est de contrôler le courant I_ds d’un NMOS par le biai d’un shunt placé entre la source et la masse;

La tension mesurée à ses bornes est envoyée à un AOP qui se chargera de « réguler » cette tension (courant) en modulant le Vgs du NMOS.

Afin de pouvoir dissiper plus de puissance,  on  mettra en parallèle plusieurs « modules » identiques, la puissance dissipée par chaque NMOS et les shunts sera d’autant plus « supportable » !

 

Pourquoi 1 AOP par NMOS?
On pourrait mettre 10 NMOS en parallèle avec 1 seul shunt , mais les disparités des caractéristiques Ids / Vgs de chaque NMOS sont différentes, ce qui fait que la répartition de la puissance dissipée par chacun est différente;
Les NMOS conduisant le plus seront ceux qui dissiperont le plus de puissance………………
Conséquences : Risque de destruction du ou des MOS présentant les Ids / Vgs les plus forts => donc destruction de la charge…..

Conclusion: il faut asservir chaque NMOS à l’identique, et mise en parallèle des drains . (solution retenue et testée avec succès!)

 

Choix des NMOS:
_ Vds max: çà peut être intéressant de travailler avec des tensions élevées afin de tester une alim d’ampli Hi-Fi de 2 x 65V par exemple!
200V permet de le faire!
_ Ids max: plus çà tient mieux c’est !
On a des Ids max de 30A avec ces Vds max => Avec 10 NMOS en parallèle, çà fait 300A max => on est large!
_ Puissance dissipable par le boitier : le plus possible! A 25°C, les bons boitiers dissipent 150W

NMOS choisi: IRF250 (parce que j’en ai en fond de tiroir    )

 

Caractéristiques IRF250:

 

Vds max	Rds on	Id max	Pd max à Tcase = 25°C
200V	< 0.085 Ω	33 A	180 W

 

 

Calcul des shunts:

Si on prend des shunts de 0.01 Ω, on aura pas grand chose à mesurer…….

Avec des shunts de 0.1 Ω 10W => Imax = 10A => I_CC toléré = 100A (10 x Imax avec 10 Modules)

=> 100W à dissiper, çà reste correct!

On peut donc s’arrêter sur des shunts de 0.1 Ω / 10W!

 

Calculs des paramètres de la charge :

 

Nous avons donc 2 modes:

 

Mode « I »	Mode « R »
_ V_R4 = V+ = V1 x [P1 / (R10 + P1)] x k (k = Rapport Potentiométrique) => I = V_R4 / R4 (pour 1 seul NMOS) I = (V1 x [P1 / (R10 + P1)] x k) / R4   I = (V1 x P1 x k) / ((R10 + P1) x R4)   => I_tot = 10 x I (si 10 Etages en parallèle)	_ V_R4 = V_in x [P1 / (R9 + P1)] x k _ I = V_R4 / R4 = (V_in x [P1 / (R9 + P1)] x k) /R4 => R = V_in / I = R4 / ([P1 / (R9 + P1)] x k) R = R4 / ([P1 / (R9 + P1)] x k)   R = [R4 x (R9 + P1)] / P1 x k   => R_tot = R / 10 (si 10 Etages en parallèle)

 

Autre Mode Possible: « Puissance constante »

 

Comment?

En mesurant et corrigeant en permanence à une cadence assez rapide le Rapport U x I en fonction d’une consigne donnée (par le biai d’une interface clavier par ex.)

On utilisera donc un Micro-Contrôleur PIC « rapide », sauf si vous avez des réflexes vifs comme l’éclair pour jouer avec le potard

 

Avantages:

_ possibilité de gérer les 3 modes de cette façon!

_ En cas de fausse manip => Charge Bridée automatiquement à 200W & 50A max pour « I »

_ Interfaçage possible avec un PC via le port USB

_ Etc……………