Ключові слова
MOSFET
транзистор
випробувальний пристрій
компоненти
охолодження
температура
Як цитувати
Анотація
Впровадження електронного навантаження для випробування високоточних низьковольтних джерел (сонячних батарей) вимагає ретельного перегляду не тільки схемотехнічної конструкції, а й теплотехнічної та механічної конструкції такого приладу. Сучасні досягнення у розробці сонячних елементів та інших низьковольтних джерел енергії призвели до необхідності створення компактних та експресних систем їх тестування, котрі не можна реалізувати на існуючих рішеннях. У статті розглядається принцип створення та розрахунку оптимального рішення для реалізації електронного навантаження. Для досягнення мети використовуються методи аналіза сучасної електронної бази, розрахунки основних фізичних та електричних параметрів та їх моделювання. На основі розглянутих фізико-схемних рішень для реалізації електронного блоку навантаження була розроблена відповідна електрична схема. Транзистори керуються чотирма уніполярними операційними підсилювачами, інтегрованими в мікросхему LM324. Управління електронним блоком навантаження реалізується шляхом управління напругою на клемах позитивного зворотного зв'язку, яка додатково стабілізується мікросхемою TL431. Пристрій живиться від джерела постійного стабілізованого струму напругою 12 В (забезпечує додаткову фільтрацію від коливань напруги). Розрахунок теплового балансу дозволяє правильно підібрати систему охолодження для стабільної роботи системи. Управління електронним блоком навантаження реалізовано за допомогою мікросхем INA219 і Xicor X9C, запропоновано спосіб їх калібрування. Ці рішення дозволять створити універсальне рішення електронного навантаження для дослідження напівпровідникових приладів і сонячних елементів. Дотримання рекомендацій і принципів, які викладені в цій статті, забезпечить навантаженню можливість працювати на великій потужності, і при цьому зберегти хороші характеристики і надійність.
Посилання
R. Zaitsev, “Calculation of the schematic solution of FET-transistor electronic load,” in 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 2021, pp. 141–146, doi: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9569987.
G. C. Mazumder, P. R. Biswas, N. Shams, S. Huque, and H. Rahman, “Development of a computerized I-V-tracing system for solar PV module testing,” International Journal of Scientific & Technology Research, vol. 5, no. 6, pp. 328–333, 2016.
M. L. Beye et al., “Active gate driver and management of the switching speed of GaN transistors during turn-on and turn-off," Electronics, vol. 10, no. 2, p. 106, Jan. 2021, doi: https://doi.org/10.3390/electronics10020106.
G. Nel and W. Doorsamy, “Development of an Intelligent Electronic Load Controller for Stand-Alone Micro-Hydropower Systems,” in 2018 IEEE PES/IAS PowerAfrica, 2018, pp. 366-371, doi: https://doi.org/10.1109/PowerAfrica.2018.8521133.
S. Ichino, T. Mawaki, A. Teramoto, R. Kuroda, S. Wakashima, and S. Sugawa, “Analysis of random telegraph noise behaviors toward changes of source follower transistor operation conditions using high accuracy array test circuit,” IEICE Techical Report, vol. 117, no. 260, pp. 57–62, 2017.
A. Tsibizov, I. Kovačević-Badstübner, B. Kakarla and U. Grossner, “Accurate Temperature Estimation of SiC Power mosfets Under Extreme Operating Conditions,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 2, pp. 1855-1865, Feb. 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2917221.
“X9C102 – Digitally Controlled Potentiometer (XDCP).” Renesas. https://www.renesas.com/eu/en/products/analog-products/data-converters/digital-controlled-potentiometers-dcp/x9c102-digitally-controlled-potentiometer-xdcp (accessed Apr. 12, 2022).
“INA219 data sheet, product information and support.” Texas Instruments. https://www.ti.com/product/INA219?keyMatch=INA219&tisearch=search-everything&usecase=GPN (accessed Apr. 11, 2022).
Y. Taur and H. Lin, “Modeling of DG MOSFET I–V Characteristics in the Saturation Region,” IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 65, no. 5, pp. 1714-1720, May 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TED.2018.2818943.
M. A. Bin Mohd Yusof, N. Tsukiji, Y. Kobori, A. Kuwana, and H. Kobayashi, “A study on loop gain measurement method using output impedances in operational amplifier,” Journal of Technology and Social Science (JTSS), vol. 2, no. 3, pp. 19–28, 2018.
N. Khera and S. Tiwari, “Prognostics of Power MOSFET due to unclamped inductive switching,” in 2016 IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), 2016, pp. 1-4, doi: https://doi.org/10.1109/ICPEICES.2016.7853316.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2022 Roman Zaitsev, Mykhailo Kirichenko, Kseniia Minakova, Viktor Nikitin, Bohdan Vorobiev, Mykola Kharchenko