Линейно-импульсный эквивалент нагрузки с ОБР

[alpatov]

Мною разработан и испытан линейно-импульсный эквивалент нагрузки с областью безопасной работы транзистора (ОБР). Он имеет 4 режима работы: линейный СС и СR и импульсный  СС и СR.Этих режимов достаточно для испытания таких устройств, как например, блок питания, ЗУ и т.д. ОБР настраивается единожды, ограничивая напряжение и ток согласно даташиту транзистора. У меня сейчас настроено на 40 В и 8 А. Если мы превышаем напряжение, скажем, подаем 50 В вместо 40 В, то ток автоматически падает на безопасный уровень, около 7 А. Вывести из строя такой эквивалент нагрузки невозможно по причине перекачки мощности в резисторы при нагрузке. При малых токах основное рассеивание мощности происходит на транзисторе, как только ток равняется половине настроечного тока, мощность рассеивания распределяется поровну между транзистором и резистором.  Если ток становится больше половины, то вся мощность рассеивается на резисторе. Одним словом, чем больше открывается транзистор, тем меньше на нем ток и больше ток на резисторе.
У меня собран ЛИЭН на 3 транзисторах кт 827А и трех микросхемах LM833, LM324, TL072. На полностью открытом транзисторе при 10 А и 40 В рассеивается всего 0.7 В х 10 А = 7 Вт и 393 Вт на резисторе. За счет перекачки мощности в резистор ОБР КТ827А транзистора смещается в сторону более высоких напряжений, так как подаваемое напряжение распределяется через последовательное соединение резистора и транзистора.
У меня сейчас установлено три транзистора КТ 827А, с которых я снимаю 8А и 40 В, то есть 320 Вт. Эта мощность помещена в корпус компьютерного блока питания, поверх которого находится небольшой радиатор с 3-мя транзисторами. В обычных интернетовских схемах вы никогда не сможете снять такую мощность с 3 транзисторов, так как ОБР при 40 В всего 0.8 А = 32Вт. С трех транзисторов теоретически можно снять 90 Вт, но на практике 60-70% по даташиту. 70% от 90 Вт это 63 Вт и при этом у вас транзистор будет сильно нагреваться.
Те, кто заявляет, что может снять с супер-пупер корпуса транзистора 100 и более Вт глубоко заблуждается, по причине неизбежного выхода из строя транзистора, который при напряжении более 50 В даже не успеет нагреться. У очень многих транзисторов ОБР начиная с 50 В резко снижается.



Многие думают, что если взять мощный высоковольтный транзистор, чтобы обойти ограничения, связанные с ОБР, то у него ОБР будет высокой и можно снимать при высоком напряжении большой ток. Так вот друзья, это не так. Например, возьмем полевик IRF530N, у него даже в импульсном режиме при 100 В всего 0.3 А, а в линейном еще гораздо меньше. Поэтому схемы из инета, типа нагрузка 150 В 20 А 600 Вт – не соответствуют действительности. Например, вместо IRF530N можно взять IRFB4321, для которого Vds(max) = 150 В и Id(max) = 85 А. Транзистор выглядит абсолютно надежным. На ОБР мы видим, что при напряжении сток-исток 40 В этот транзистор допускает ток стока всего 200 мА, в то время как более старый и маломощный IRF530 допускает ток более 1 А!
На этом сказка о больших токах и напряжениях заканчивается, не выдерживая испытания реальностью, стоит лишь взять даташит транзистора и посмотреть ОБР его работы.

Разработать и собрать ЛИЭН на кажущуюся простоту, оказалось не просто. Я потратил несколько месяцев на создание и испытание своей нагрузки. А  предложенные в инете схемы 50-100 Вт, слишком примитивны, поэтому я их сразу отбросил. Я взялся за разработку своей собственной нагрузки, которая могла бы работать как в линейном, так и в импульсном режиме, обеспечивая два основных режима нагрузки – СС и СR.








https://youtu.be/5X53OAETrxI

Сейчас я занят сборкой ещё одной нагрузки, реальной мощностью 2-3 кВт, 150 В при 20 А. Я использовал 16 транзисторов IRFP260N в параллель. Работа транзисторов в параллель на кажущуюся простоту оказалась сложной задачей. Без расчета резисторов на транзисторы схема не работала, хотя работа на одном транзисторе была прекрасной. ОБР транзистора IRFP260N при 150 В = 3А в импульсном режиме. А при последовательном соединении с рассчитываемым резистором я увожу ОБР при 150 В при среднем значении тока в область 75В, при котором ток уже 6 А и вся мощность рассеивается на резисторе.

[alpatov]

Самое сложное в нагрузке это правильно запараллелить транзисторы. Правильно это соединение звездой рис Г.


Следующий момент очень важный, таким способом можно соединять не более 4-5 транзисторов. Можно соединить и более, но при этом получите возбуд, так как ёмкость затвора при таком соединении возрастет многократно, что и будет вызывать возбуд.
Существует другой способ соединения транзисторов, который применяется в промышленных нагрузках.

Этим способом можно соединять любое количество транзисторов, но везде нужен расчет резисторов.
Вот правильная схема силовой части нагрузки.

[jeka]

Может проще толстых биполярников на большой радиатор понатыкать штук 40, пусть каждый до 20-30 (или сколько там безопасно получится) Вт отдает. Током базы нагрузку регулировать, с обратной связью при желании. И резисторы не нужны.

[alpatov]

У биполярника есть вторичный пробой, не совсем уместно их использовать, и вес, и размеры будут внушительными.

[alpatov]

Сделал новую плату силовой части нагрузки, каждый мосфет управляется отдельным ОУ.


Буду пробовать запускать 16 транзисторов. Задача довольно таки сложная.

[alpatov]

Финал. Полностью закончил разработку, прошёл все трудности создания и узнал все её тонкости. 12 транзисторов IRF 740 обеспечивают работу 100 В 10 А 1000 Вт.
https://youtu.be/RXT0aa0_GA8