Charge fictive simplette

[Cécile]

Bonjour!

Je vous présente une petite Charge fictive usb faite maison.
Principe de fonctionnement:
Analogique : un simple aop compare la tension aux bornes des résistance de shunt avec la tension de consigne donnée par un DAC, et ajuste sa sortie en fonction, modifiant la résistance du mosfet qui sert de charge.
Numérique: Le port usb permet de communiquer le courant demandé par l'utilisateur au µC, au travers d'un convertisseur usb/uart cp2102N.

Comme vous le voyez, cette charge fictive n'a rien de novateur. Je met en PJ une vue au 3D, les layers, ainsi que des photos.
https://we.tl/t-ZjyukS49am

Bonne journée,

Cécile

PS: le post est un peu court, je peux rallonger les explications des choix techniques si quelqu'un veux! Sinon, rien de bien nouveau sous le soleil...

[Yffig]

Re,

C'est quand même plus qu'une charge fictive faite sur un coin de table  ;) !

Par contre, il manque d'office :
- quelles specs ?
- quels résultats de tests ?
- quelle résiduelle de commutation sur la sortie ? (c'est le défaut majeur de ces charges...)

Au plaisir de lire tes réponses

Yffig

[Cécile]

Hey,

Ah oui les specs!! je me disais que j'avais oublié qqchose.
en théorie, elle peux prendre 120W (mosfet et mesure tension/courant adaptés, sous 30V 4A), d'autant plus que la fixation du dissipateur est en 1155, ce qui permet de mettre de bons gros radiateurs avec d'horribles leds marquant la fin du bon gout, tout en marquant votre appartenance au clan des vrais g@mers.

Pour les tests :
-beaucoup de bruit venant du port usb et de l'alim boost 12V... J'aurais dû filtrer tout ça (filtre LC) !!
-le 'régulateur' 3.3V (le TLV07 en haut à  droite du schéma) réduit un peu les pics dus aux alimentations, mais il y avais au départ un oscillation à  100kHz de 100mV ptp pour une raison inconnue, me forçant à  rajouter une capa de 10µF céramique en sortie...
- certains ventilateurs ont tendance à  détruire la régulation du 12V... Manque une capa électrolytique d'au moins 100µF.
- une mesure de la tension aux bornes des résistances de shunt via l'oscillo montre que les pics de tensions d'une bonne amplitude (30mV ptp je pense, faudrait que je reregarde)
- un courant d'offset de 0.022A
- la tension de sortie du dac a une oscillation de sa tension de sortie de 20mV ptp, mais probablement une erreur du pico...


Donc, on peux dire que ce n'est pas fou. En effet, l'utilité première d'une charge fictive pour mon cas serait de l'utiliser pour mesurer le ripple ou le bruit en sortie d'une alim en charge, ce qui est impossible puisque la charge induit elle-même des perturbations titanesques niveau tension. Bref, à  part vider des batteries et se réchauffer les mains... bof bof. Déçue.

bonne soirée !

Cécile

[Yffig]

Re,

Effectivement ces résultats ne sont pas terribles mais cela peut être dû à  ton Pico qui déconnait déjà , non ?
D'une manière générale, je ne suis pas fana de ces charges actives qui contiennent de l'analogique (normal) mais aussi plein de numérique qui finit toujours par baver sur la mesure du bruit en sortie d'une alim en test (surtout si elle est linéaire) (et certaines de ces charges sont en PWM, cf la réalisation EB #28, ça demande une réalisation plus que soignée)
Cyrob avait fait la même constatation avec une charge de pro...
Je possède (par le plus grand des hasards) celle que Bertrand a présenté dans EB#115 et je ne l'utilise effectivement que pour décharger des batteries et mesurer leur capacité.
Pour faire des tests sur alim je n'utilise que des résistances de puissance (dans un boîtier alu avec ailettes et montées sur un radiateur maousse) et si je peux des ampoules auto ou halogènes 12V (ça me fait le test de protection OCP en même temps).
Et si on veut rester sur une charge analogique pure, c'est même simple à  faire et pas polluant du tout (je crois que Dave Jones en avait fait une, non ?, il y a aussi celle de Cyrob aka CP0104).

Bonne soirée

Yffig

[loulou31]

Bonjour,

En dehors du fait que la partie numérique pollue le comportement dynamique de cette charge, il y a un autre point à  considerer : le MOS FET de manière intrinséque n'a pas un comportement résistif . En effet au dela de 1 à  2V de tension Vds, il se comporte comme une source de courant constant et non comme une résistance quand on fixe la tension Vgs. Il faudrait donc une regulation analogique qui fixe U/I constant en faisant varier Vgs pour qu'il se comporte de manière dynamique comme une résistance.


Jean-Louis

[Yffig]

Bonjour Jean Louis,

Effectivement à  partir d'une tension Vds>Vgs-Vth, le MOS se comporte comme une source de courant (plutôt un puits d'ailleurs dans la majorité des implémentations) mais n'est ce pas justement l'effet recherché ? = consommer un courant fixe quelque soit la tension à  ses bornes (cf le graphe joint tiré de wikipédia.en).
A ce titre, l'utilisation de résistances de puissance comme charge oblige à  un rapide calcul mental pour estimer le courant (et la puissance) selon la tension appliquée.
Je pense que le principal défaut de l'utilisation d'un MOS de puissance comme charge fictive dans une implémentation mixte (numérique puis analogique) est dû à  la capa Cgs qui est de valeur conséquente sur ces MOS et "transparente" aux pointes résiduelles sur Vgs. Sans doute, un "driver" de MOS pourrait améliorer les résultats mais, personnellement, je préférerais utiliser un BJT comme puits de courant (même si la tension Vce de "déchet" serait alors plus grande qu'avec un MOS).

Bonne journée

Yffig

[Yffig]

Bonsoir Cécile,

Juste une remarque... tu as intitulé ton fil "charge fictive..." et j'ai moi même utilisé ce terme à  plusieurs reprises dans mes commentaires ... ???
Comme je l'ai écrit par ailleurs c'est de charge active qu'il s'agit, bien sûr, le terme charge fictive concernant plus précisément une charge résistive remplaçant une antenne d'impédance donnée sous forme résistive ou un haut-parleur/enceinte acoustique.

Bonne soirée

Yffig

[Cécile]

Bonjour,

tu as intitulé ton fil "charge fictive..."

En effet, je n'avais pas connaissance de ce détail, et à  vrai dire tout le monde utilisant le terme "charge fictive"

Pour l'utilisation d'un bjt, je ne suis pas vraiment d'accord, la SOA est beaucoup plus petite, cela me semble beaucoup moins pratique...

je ne suis pas fana de ces charges actives qui contiennent de l'analogique (normal) mais aussi plein de numérique qui finit toujours par baver sur la mesure du bruit en sortie d'une alim en test

Je comprends, mais c'est aussi car j'ai mal fait mon travail, sur le coup ;) à  vrai dire, même si ses défauts étaient moins titanesques, j’utiliserai plus des résistances pour des tests sur une alim, par exemple (en plus c'est utilisable avec des amplis audio)

Il faudrait donc une régulation analogique qui fixe U/I constant en faisant varier Vgs pour qu'il se comporte de manière dynamique comme une résistance.

Mais c'est n'est pas l'utilité du feedback mis en place, justement?

Merci pour vos réponses,

Cécile

[Yffig]

Bonjour Cécile,

1) " tout le monde utilisant le terme "charge fictive"" : Non.
C'est une erreur, et cela m'étonnerait qu'en anglais tu trouves "Dummy Load" à  la place de "Active Load"...
2) Je ne m'étendrais pas sur les 'Pros & cons" des Mosfet vs BJTs en matière de SOA, tu disposes du tAoE 3 édition où le sujet est traité. Je te ferais simplement remarquer qu'à  40V et 4A max, un BJT de puissance correctement choisi a peu de chances de péter par "second claquage".
3) En regardant le schéma de ton design, on peut s'apercevoir que le choix de ton MOSFet (STW9NK95Z) n'est pas pertinent .
Tu pourras me dire que tu avais ça sous la main, donc... mais c'est pas bon.
Tout simplement parce que la Rds min est à  1.15 Ω pour Vgs= 10V et Ids=3.6A. Donc à  courant de 4A, ton Vds minimum sera de 4.6V + la chute de 0.05*4=0.2V dans les résistances de "sense" => tu ne peux pas tester une alim 3.3V entre autres.

PS: As tu des nouvelles de ton Picoscope ?

Bon dimanche

Yffig

[Yffig]

Bonsoir Cécile,

Et bin finalement j'ai perdu mon pari car j'ai trouvé un gugusse qui utilise Dummy Load au lieu d'Active Load...et pas n'importe qui...765 000 abonnés sur YouTube:
il s'agit de l'inénarrable Dave Jones : EEVblog #102 - DIY Constant Current Dummy Load for Power Supply and Battery Testing
Bon,... ça doit être de l'Australien  :D
Je vais donc commencer à  prendre des cachets contre mon tropisme "Audio et Radio", p't'être simplement de la camomille.

Bonne soirée.

Yffig

[loulou31]

Bonjour,

Yffig, oui bien que l'on puisse utiliser les deux termes charges fictive ou active, en effet le terme généralement consacré en électronique est "charge fictive" pour une charge (résistance) que l'on met sur un équipement RF ( ou aussi BF ) pour le tester, par exemple à  la place d'une antenne en RF ou a la place d'un haut parleur en BF. Une charge active c'est pour un element de puissance (contenant des composants actifs) pour un équipement de test qui consomme du courant, bien que sa fonction soit bien une charge fictive; en effet si on remplaçait la charge active par un rheostat sa fonction serait exactement la meme et serait donc une charge fictive.

En fait en électronique il y a souvent dans le vocabulaire confusion entre la fonction et l'élément : par exemple pour capacité et condensateur, et surtout pour résistance  où en France on ne fait pas la difference entre l'élément (résisteur!) et la grandeur physique.

Jean-Louis