Autor Tema: "Power Switch"  (Leído 11189 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
"Power Switch"
« en: 14 de Marzo de 2016, 19:41:24 »
Hola, necesito alguna sugerencia para construir un switch de DC, para un regimen de 20A, pudiendo tener durante unos segundos, picos de 40 o 50A.
La idea es cortar una bateria de lipo de 12V, 5Ah y 25C de descarga maxima. En un avion RC q tengo me gustaria dejar la bateria conectada al ESC, pero habilitar la alimentacion cuando yo lo desee, con un interruptor de baja potencia.
He pensado en mosfet canal P (no estoy seguro si le corto solo el negativo con un canal N pueda traer algun problema... no creo...), pero no conozco modelos que soporten esa corriente, sean conocidos y ademas sean smd. Esta ultima condicion no es excluyente...

Saludos y gracias!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:"Power Switch"
« Respuesta #1 en: 14 de Marzo de 2016, 22:08:46 »
Hola elgarbe, definitivamente el negativo no lo puede tocar, porque de cortarlo estarías poniendo todo los cables de señal del ESC a los 12V de la tensión de la batería, por lo tanto podrías quemar el receptor.

Por otro lado, 25C de una batería de 5A sería 125A si no me confundo? Si es así, necesitarías por lo menos 5 mosfet en paralelo del tipo IRF3205 (creo que vienen SMD) y un circuito anexo para que estos corten el positivo porque son de canal N.

Fíjate si te conviene tal complicación y de última se diseño algún circuito.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #2 en: 14 de Marzo de 2016, 23:05:14 »
Una consulta, en el avion, solo tengo una alimentacion, la bateria principal. El ESC, tiene un BEC que entrega 5v para el recepror y los servos. Entonces, cortar el negativo es un problema?

Lo de los 25c es cierto, pero el motor tiene una lotencia maxima de 600w que a 12v serian 50A. Como no hago acrobacia, no creo que se superen los 20A, aunque voy a ver de medirlo bien. Digamos que me conformo con tener 50A maximos y 20A continuos.

Esas corrientes hacen que descarte un canal P, verdad?
La verdad que en los aviones Rc electricos es bastante molesto la conexion y desconexion de la bateria en cada vuelo, son conectores grandes, generalmente los cables no son muy largos y estan en lugares medio inacceblies. Encima cuando terminas de volar, lo primero que hay que hacer es cortar la energial al avion para poder apagar el TX...

Si no es mucho trabajo o tienes algun esquema que pueda tomar como base, pues me gustaria intentarlo. De paso me sera util para incrporar conocimientos en estas aplicaciones del mosfet... seguro te exprimiremos con esto!!

Gracias Carlos!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:"Power Switch"
« Respuesta #3 en: 15 de Marzo de 2016, 05:40:00 »
Hola elgarbe, exprimirme con esto? jajaja te va a costar bastante más, esto es algo muy sencillo de resolver...

Una consulta, en el avion, solo tengo una alimentacion, la bateria principal. El ESC, tiene un BEC que entrega 5v para el recepror y los servos. Entonces, cortar el negativo es un problema?

OK, yo pensaba que la alimentación podían ir por separado, pero siendo así no debería de haber problemas, aunque igual para estar seguros deberías de cortar el positivo. Ten en cuenta que todos los circuitos modernos toman como referencia el negativo, tu cortas en negativo y cortas la referencia, en teoría no debería de haber problemas, pero en la practica algunas teorías no funcionan

Lo de los 25c es cierto, pero el motor tiene una lotencia maxima de 600w que a 12v serian 50A. Como no hago acrobacia, no creo que se superen los 20A, aunque voy a ver de medirlo bien. Digamos que me conformo con tener 50A maximos y 20A continuos.

Entonces supongamos que tu le exiges un máximo de 50A, yo calculo que con 2 IRF3205 deberían de alcanzar, y seguro alcanzarán si los consumos raramente exceden los 30A

Esas corrientes hacen que descarte un canal P, verdad?

No, existe un mosfet canal P de muy buena intensidad (creo que rondaba los 80A), pero no es nada sencillo de conseguir y calculo que tampoco sería económico.

Si no es mucho trabajo o tienes algun esquema que pueda tomar como base, pues me gustaria intentarlo. De paso me sera util para incrporar conocimientos en estas aplicaciones del mosfet... seguro te exprimiremos con esto!!

Hay un circuito muy sencillo que puede implementar y probar su desempeño, este para el uso de mosfet canal N:


* Interruptor.png
(5.82 kB, 1141x462 - visto 748 veces)


No es muy complicado de entender, consta de un oscilador formado por el NE555, luego le sigue un triplicador de tensión, los zener que ofician de protección pata el gate de los mosfet, y los mofet propiamente dichos, en este caso hay solo dos mosfet, pero su número puede ser mayor o menor según sean las necesidades, cantidades de 6 o 7 mosfet no representan ningún tipo de problemas.

Por otro lado, puede verse que C4 esta por delante de la tecla de encendido, y esto es muy importante que siga conservando esa posición.
Los diodos 1N5819 pueden ser reemplazados perfectamente por los 1N4148.
Con un buen diseño de PCB, o sea pistas los suficientemente anchas y pines del mosfet lo más cortos posibles, cada mosfet puede soportar fácilmente 25A.
Con 25A de corriente circulando por cada mosfet, la disipación de potencia será de aproximadamente unos 5W unidad, por lo que será necesario el uso de un disipador.
Ahora, si es tal como comentas, y la corriente normalmente estaría en los 20A y usáramos 2 mosfet, pues serían 10A por cada unidad, lo que equivale a una disipación de aprox. 0.8W unidad, lo cual significaría que el mosfet apenas entibiaría (se considera necesario el uso de disipador a partir de los 2W para el encapsulado TO220).

Cualquier duda de me consultas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #4 en: 15 de Marzo de 2016, 08:54:33 »
Excelente!
Voy a construir una version superficial (excepto el mosfet que no tengo superficiales).
Para los 1N5819 tengo el B140 (http://www.vishay.com/docs/88946/b120.pdf)
Capacitor de entrada tengo de 47uF x 35V, pongo 2 en paralelo o con 1 alcanza? no termino de entender bien su necesidad...
Las resistencias de 22E en los gates, pueden ser 0603 o tengo que ir a 0805/1206?

Me explicarías como funciona, a grandes razgos, el triplicador, más que nada la parte de la salida, la de los 2 zenner. Que tensión efectiva tendría en el gate de los mosfet?

Otra ventaja de ponerlo en el avión es que en el parallamas (la madera que sostiene al motor) hay un agujero que sirve de entrada de aire y en la parte trasera del avio tenemos una salida de aire, esa corriente forzada de aire se usa para refrigerar el ESC y la batería. Montando los mosfet en dicha corriente de aire, seguro que trabajarán en buenas condiciones. Incluso, a mayor requerimiento de potencia (acelerando el motor) mayor flujo de aire para refrigerar los mosfet  ;-)

La idea final sería tratar de integrar este switch junto a este otro proyecto:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=45685.0

Saludos y gracias!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #5 en: 15 de Marzo de 2016, 09:24:35 »
Carlos, que te parece este mosfet?

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19532ktt.pdf

Saludos!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado Yoshua

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 213
Re:"Power Switch"
« Respuesta #6 en: 15 de Marzo de 2016, 09:53:41 »
Elgarbe fijate si podes conseguir un par de motherboars de pc que los mosfets que usan para la alimentacion del micro soportan facilmente 50A y en algunas pueden traer hasta 12 o mas de esos en empaque d-2pak o mas chico y ademas podes sacar un par de comparadores como lm324 o lm393 en smd  ;-)
« Última modificación: 15 de Marzo de 2016, 09:58:31 por Yoshua »

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #7 en: 15 de Marzo de 2016, 10:19:43 »
Elgarbe fijate si podes conseguir un par de motherboars de pc que los mosfets que usan para la alimentacion del micro soportan facilmente 50A y en algunas pueden traer hasta 12 o mas de esos en empaque d-2pak o mas chico y ademas podes sacar un par de comparadores como lm324 o lm393 en smd  ;-)

Muy buena!!
Siempre trato de reciclar componentes, pero desde hace un tiempo, con los free samples de Texas voy más que bien. Voy a ver q encuentro

Saludos
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:"Power Switch"
« Respuesta #8 en: 15 de Marzo de 2016, 22:01:34 »
Hola elgarbe, por partes como es de costumbre  ;-)

Voy a construir una version superficial (excepto el mosfet que no tengo superficiales).
Para los 1N5819 tengo el B140 (http://www.vishay.com/docs/88946/b120.pdf)

El B140, va perfecto

Capacitor de entrada tengo de 47uF x 35V, pongo 2 en paralelo o con 1 alcanza? no termino de entender bien su necesidad...
Las resistencias de 22E en los gates, pueden ser 0603 o tengo que ir a 0805/1206?

El capacitor de entrada oficia de filtrado, y de proporcionar suficiente corriente para los picos de consumo, y sobre todo para tratar de evitar que posibles picos sean transmitidos al resto de los circuitos, uno de 47 esta bien también.

Estimo que con resistencias de 0603 debería de funcionar bien, nunca e usado este tamaño en esta aplicación, por como las exigencias son casi nulas, pues con poco se conforma.

Me explicarías como funciona, a grandes razgos, el triplicador, más que nada la parte de la salida, la de los 2 zenner. Que tensión efectiva tendría en el gate de los mosfet?

El 555 funciona como un simple oscilador estable, calculo sabrás bien como funciona.

Cuando pin 3 del 555 esta en bajo, por medio de D1 cargamos en condensador C5 con los 12V de la alimentación.
Luego pin 3 del 555 pasa a alto, o sea presenta 12V y como C5 ya estaba previamente cargado con los 12V, pues los 12 del pin más los 12 del capacitor son 24.
Con a esos 24V no le quedan otra salida, circulan por D2 cargando C6 con los 24V ya mencionados.
En el próximo bajo de pin 3, los 24 de C6 cargan a C7
Y para el ultimo alto, en el ánodo de D4 tenemos una tensión de aproximadamente 36V

Inicialmente el source de los mosfet se encuentran a 0V (OFF), por lo que si enviamos directamente los 36V antes mencionado a los gates, pues arruinaríamos los mosfet, para eso existe D6 que limita la tensión de gate a solo 15V, y D6 como está conectado por ánodo al source, por nunca la tensión de gate sobrepasaría los 15V de tensión de zener, no importando a que tensión se encuentren los sources.
Para limitar la corriente por D6, existe R7.
C8 es un filtrado para evitar fluctuaciones en la tensión de gate y cortes inesperados de alimentación al resto de los circuitos.

Si cortásemos la alimentación del oscilador, los 36V dejarían de llegar, pero C8 y la capacitancia de los gates harían que los mosfet siguieran saturados y en conducción.
Para generar la descarga de C8, existe R6, que sería el encargado de descargar las capacitancias u por lo tanto colocar en estado OFF a los mosfet,
Pero como el proceso de descarga de C8 es un poco "lento", añadimos el zener D5 que automáticamente al cortar la alimentación del oscilador, reduce la tensión sobre C8 en aproximadamente 12, ganando en velocidad.
Más allá de lo comentado, D5 cumple la función de "limitar" la tensión del triplicador a un máximo de Vcc + 15V, que sería la máxima tensión que necesitaríamos para excitar correctamente los mosfet.

Con el diseño propuesto, la máxima tensión de gate sería de aproximadamente 15Vcc (entre gate y source) en estado de conducción y de Vcc+15 entre gate y GND

La idea final sería tratar de integrar este switch junto a este otro proyecto:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=45685.0

Para ese proyecto, existe un integradito de Texas (que yo estoy usando) que mide la tensión, la corriente y calcula la potencia todo en uno y entrega los datos de manera seríal. Y funciona muy bien.

Carlos, que te parece este mosfet?

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19532ktt.pdf

Ese mosfet estaría perfecto, incluso mejor que el 3205 (calentaría menos), con respecto a los mosfet reciclados de mother, pues no los recomiendo, por lo menos para esta aplicación, ya que generalmente poseen una RDSon un poco elevada y calentarían demasiado. Por supuesto a menos que uses una cantidad mucho mayor de unidades.

Por lo demás, el consumo del circuito es muy bajo (o debería serlo), en estado OFF no presenta consumo y como ya e comentado, es amplicable.

Y si lo produces en masa y haces plata, pues comparte  :D :D :D

Por más dudas solo pregunta y comenta los resultados obtenidos.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #9 en: 15 de Marzo de 2016, 23:19:36 »
Pero como el proceso de descarga de C8 es un poco "lento", añadimos el zener D5 que automáticamente al cortar la alimentación del oscilador, reduce la tensión sobre C8 en aproximadamente 12, ganando en velocidad.
Más allá de lo comentado, D5 cumple la función de "limitar" la tensión del triplicador a un máximo de Vcc + 15V, que sería la máxima tensión que necesitaríamos para excitar correctamente los mosfet.

Con el diseño propuesto, la máxima tensión de gate sería de aproximadamente 15Vcc (entre gate y source) en estado de conducción y de Vcc+15 entre gate y GND

Ese D5 me estaba matando descubrir para que era!!!! el D6 me imaginaba que era para proteger el Gate. Tenia dudas de por que generar 36V si luego recortamos a 15V. Pero esos 15V no son respecto de GND asi que no son comparables a los 36V...

Para ese proyecto, existe un integradito de Texas (que yo estoy usando) que mide la tensión, la corriente y calcula la potencia todo en uno y entrega los datos de manera seríal. Y funciona muy bien.

El INA219, lo estoy usando en ese proyecto que postié.

Por lo demás, el consumo del circuito es muy bajo (o debería serlo), en estado OFF no presenta consumo y como ya e comentado, es amplicable.

Era importante que en OFF no consuma nada.

Y si lo produces en masa y haces plata, pues comparte  :D :D :D

Por más dudas solo pregunta y comenta los resultados obtenidos.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Gracias Carlos!, en principio tengo unos amigos que van a querer su PowerSwitch cuando vean el mío y si se populariza, ya recivirás un cheque de mi parte!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:"Power Switch"
« Respuesta #10 en: 16 de Marzo de 2016, 08:39:14 »
Hola elgarbe

Ese D5 me estaba matando descubrir para que era!!!! el D6 me imaginaba que era para proteger el Gate. Tenia dudas de por que generar 36V si luego recortamos a 15V. Pero esos 15V no son respecto de GND asi que no son comparables a los 36V...

En realidad hubiera sido posible trabajar con un diplicador en ves de un triplicador, el circuito es levemente más sencillo y pequeño.
Pero con el duplicador hibieramos tenido solo 10V para la tensión de gate (en el mejor de los casos) y si por cualquier motivo algo no estaba como en la teoría, seguro presentaría cortes de funcionamiento, entonces para no arriesgar usé un triplicador.
Y claro, esos 15V en el estado de OFF son 15V con respecto a GND, pero en el estado ON, con respecto a GND son 15+12=27V, con los 36 tenemos un pequeño resto para "jugar" tranquilos y no arriesgar nada, o por lo menos esa es la teoría.

El INA219, lo estoy usando en ese proyecto que postié.

El que yo estoy usando es el INA226 y realmente funciona muy bien. Y de seguro son muy parecidos.  :D

Era importante que en OFF no consuma nada.

Se que este punto es importante, por eso lo e diseñado así

Gracias Carlos!, en principio tengo unos amigos que van a querer su PowerSwitch cuando vean el mío y si se populariza, ya recivirás un cheque de mi parte!

Veo que hasta nombre ya le as puesto  :D :D :D

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #11 en: 16 de Marzo de 2016, 10:19:03 »
Veo que hasta nombre ya le as puesto  :D :D :D

El nombre es lo más importante!!  :D

Mirá, así me quedó el esquemático

* Captura de pantalla 2016-03-16 09.32.32-min-min.jpg
(57.45 kB, 1111x656 - visto 576 veces)


Así el ruteo:

* Captura de pantalla 2016-03-16 09.29.30-min-min.jpg
(105.18 kB, 1220x750 - visto 579 veces)


El plano del SOURCE mide 3.5mm de ancho. Tendré que darle más? quizá puedo hacerla doble faz y del lado de atras poner buenos planos de SOURCE y de VCC...

El 3D:

* Captura de pantalla 2016-03-16 09.29.48-min-min.jpg
(60.61 kB, 1165x726 - visto 578 veces)


Tengo los dibujos de los diodos alreves  :?
Esas borneras no irían, soldaría directamente los cables del ESC y del lado del PACK iría soldados los cables con la ficha que hoy tiene el ESC...

Como lo ves?

Saludos!
-
Leonardo Garberoglio

Desconectado KILLERJC

  • Colaborador
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 8242
Re:"Power Switch"
« Respuesta #12 en: 16 de Marzo de 2016, 11:03:01 »
Yo levantaria todo el micro  + comoponentes para dejarlo mas al medio, de esa forma hay un camino de masa tambien abajo, y eliminaria todas esas islas que no tienen sentido de masa. Como lo de abajo de D6, lo de entremedio de D1 y D2.

La masa del micro es un caminito muy chiquito :3

A mi gusto es todo lo que cambiaria xD

Desconectado Chaly29

  • Moderador Global
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 4315
Re:"Power Switch"
« Respuesta #13 en: 16 de Marzo de 2016, 11:41:24 »
Hola elgarbe, así en una vista muy rápida, te digo que R1 y R2 están mal conectados. R1 va al pin 7 y no a positivo.

Por otro lado, podes agregarle un diodo para proteger todo el circuito de posibles inversiones de polaridad, de hacerlo, colócalo antes de C4.

En lo que respecta al PCB, el consejo de KILLERJC me parece correcto. Y agregaría que hagas la masa entre ambos conectores un poco más ancha (recuerda que hay posibles picos de 50A). Lo mismo para las pistas de Drain y Source. Y de paso la de drain oficia de disipador.

C3 debe de estar lo más próximo posible al PIN8 y no al 4 como está ahora.
Recuerda no dejar muy fina la pista de gnd del 555  ;-)
R3 y P3 no le veo sentido que estén donde los colocaste, yo los colocaría arriba, al lado de P4.
Y P1 y P2 más cercanos, para que sea más "intuitivo".
C4 colocalo más cercano al 555.

Por lo demás no veo problemas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

Desconectado elgarbe

  • Moderadores
  • PIC24H
  • *****
  • Mensajes: 2178
Re:"Power Switch"
« Respuesta #14 en: 16 de Marzo de 2016, 13:12:59 »
ufffff, uno quiere hacer un prototipo en tiempo record y no lo dejan, jajaja

Si, acepto todos sus consejos y ya los pongo en práctica.

PD: Doble faz para agregar mas "pista" a GND, VCC y SOURCE esta descartado, no?

saludos y gracias
-
Leonardo Garberoglio


 

anything