Progetto elettroutensile a batteria

[g.schgor]

Si, 2 Mosfet in serie danno piu' sicurezza (...ma raddoppiano le perdite!).

[davidde]

Si rendono necessari per superare il collaudo dell' elettroutensile, quindi anche a scapito delle perdite mi vedo costretto ad inserirli.
Penso però che questa soluzione sia un ripiego un po' scadente. Se uno dei due mosfet dovesse danneggiarsi cortocircuitando drain e source nulla impedirebbe all' altro di funzionare correttamente. L' operatore non noterebbe la differenza e potrebbe continuare ad utilizzare la pinza. In queste condizioni un' eventuale guasto del secondo semiconduttore farebbe fondere il riscaldatore.
Non ho elementi per decretare se questa sia la soluzione giusta ma è l' unica che mi pare praticabile.

Se pensi vi possa essere una soluzione più idonea sarebbe molto apprezzata.

Ti ringrazio per la stretta e competente collaborazione che mi stai offrendo, ormai non so più come dirtelo.

Ciao

David

[g.schgor]

Se l'apparato non fosse portatile, quindi di dimensioni ridotte, consiglierei una bella
protezione elettromeccanica del circuito di potenza. Ma qui e' improponibile.

Vista allora la necessita' di un secondo Mosfet, resta da considerare se questo deve
meramente ripetere la funzione del primo, o se sia meglio dargli una funzione di
"protezione" con un circuito di comando separato che intervenga nel caso il primo rimanga
chiuso oltre un certo tempo o che si superi una data energia massima.

[sputazz]

per minimizzare le perdite potresti sostituire i MOSFET con due IGBT , hanno una resistena di "ON" molto inferiore

[davidde]

Un saluto a tutti,
mi scuso per il ritardo nello sviluppo del progetto ma ho passato un paio di settimane impegnative, con oggi spero di aver concluso e di potermi concentrare sull' elettroutensile così da riuscire a realizzare il secondo prototipo.

Rispondo in ordine alle osservazioni e propongo una modifica così da fare il punto della situazione :

g.schgor fa giustamente notare che l' utilizzo di due mosfet raddoppia le perdite e questo potrebbe essere un grosso problema non tanto per lo "spreco" di energia ma per la difficoltà pratica di smaltire il calore. Ho fatto due conti per stimare le dimensioni del dissipatore ed il risultato mi lascia perplesso, penso infatti che nonostante la bassissima resistenza del mosfet in conduzione la potenza da buttare sia troppa (8W per mosfet). Sempre in accordo con g.schgor non posso accettare una protezione elettromeccanica, un relè con portata di 40A è infatti enorme e non saprei proprio dove collocarlo, complicherebbe in oltre il disegno del circuito stampato obbligandomi ad allungare le piste di potenza.
Proporrei quindi di seguire la strada intrapresa utilizzando due mosfet in serie, controlleremo una volta realizzato il circuito se la reale potenza da dissipare sia eccessiva. Per il discorso riguardante la protezione del riscaldatore concordo sullo studiare un sistema di sicurezza basato sul controllo del tempo di conduzione del mosfet pilota che intervenga qualora questo venga messo fuori uso.

Ho trovato corretto comando di tipo "forzante attivo" ma non riesco a collegare i componenti in modo da riuscire ad ottenere un' effetto di questo tipo, avrei bisogno di un' aiuto per la configurazione oppure sapere se devo invertire gli ingressi del comparatore per poi pilotare un transistor PNP.

Ho cercato le specifiche di alcuni IGBT per valutare la resistenza quando il componente è in conduzione ma non sono riuscito a trovare questo dato. Se qualcuno conoscesse un IGBT con "resistenza on" inferiore a quella del mosfet attuale (0,0046 ohm) sarei grato se me la comunicasse.

Detto questo vi metto al corrente delle modifiche che intenderei apportare al pacco batteria per fare in modo che gli elementi NiMh non vengano utilizzati fuori specifiche del costruttore. La considerazione molto semplice parte dalla resistenza del riscaldatore che come noto è di circa 0,2 ohm.
Il pacco batteria sarà composto da sei elementi che a piena carica risulteranno a 1,4V mentre il controllo batteria scarica interverrà quando gli elementi giungeranno ad una tensione di 0,9V.
Così facendo otterremo una tensione di alimentazione per il riscaldatore e per il circuito di pilotaggio che varia da 8,4V a 5,4V di conseguenza la massima corrente teorica dovrebbe aggirarsi sui 40A mentre la minima sui 27A.

Conclusioni:

1- Corrente massima 40A.

2- tensione minima 5,4V sufficiente per ottenere una tensione stabilizzata (tramite diodo zener) a 4V per alimentare la logica e permettere al mosfet di entrare in conduzione.

3- tempo massimo impiegato dal riscaldatore per giungere alla temperatura voluta uguale (o poco superiore) ad un secondo.

Cosa ne pensate?

Allego lo schema elettrico ed il file .cir aggiornati ad oggi:



File: http://www.mediafire.com/?mzigmtg432x

Ringrazio e mi scuso nuovamente per il ritardo!

Ciao

David

[davidde]

Ciao,
ho cercato una soluzione alternativa a quella dell' ultimo schema postato per due motivi:

1- il segnale di comando al gate del mosfet non era di tipo forzante attivo
2- al gate non giungevano i 4V (indicati dal datasheet) necessari alla conduzione ma soltanto 3,3V causa il passaggio del segnale di comando attraverso il diodo.

Questa l' unica soluzione che sono riuscito a trovare, il punto 22 dovrebbe pilotare direttamente il mosfet:



Qui il file .cir : http://www.mediafire.com/?mg2r2nhli2x
Mi sarebbe molto d' aiuto sapere se questa soluzione sia corretta ed applicabile indipendentemente dai risultati del simultore (che mi sembrano positivi).

Ciao e grazie.

David

[g.schgor]

Mi spiace dover rimandare di qualche giorno la risposta: ci risentiamo dopo Pasqua
(auguri a tutti!)

[davidde]

Grazie g.schgor e buona Pasqua anche a te!

[g.schgor]

Riprendo il discorso dopo l'interruzione pasquale.
Dunque anche il tuo schema realizza, seppur in altro modo, un NOR fra
segnale di comando e condizione della batteria: svolge quindi la funzione desiderata.
Faccio tuttavia osservare che anche il tuo schema comporta un abbassamento di
tensione nel segnale d'uscita (dovuto alla caduta dei 2 transistor in serie), quindi
al gate del Mosfet viene comunque applicata una tensione di ca. 1V inferiore a
quella di alimentazione.
Ad ogni modo, se la simulazione conferma la funzionalita' del tutto, la conclusione
e':OK

[Francy]

scusate se mi intrometto nella discussione: ho dato una rapida letta e mi pare di aver capito che ora il problema è nella parte di potenza dato che non arriva un segnale sufficentemente alto al dispositivo. Dalla disposizione si potrebbe pensare anche ad un utilizzo di una coppia hight low side di profet/hitfet ; mosfet di potenza con circuiti di protezione interni e limitaizone di corrente ma soprattutto dotati di driver interni il che permette di comandarli con tensioni logiche. Se non c'entra una mazza scusatemi