Almacenamiento para alta potencia Alta corriente de pulso

Esta es una idea extremadamente desafiante. Primero, digamos que la salida no tiene que ser exactamente a 90 voltios, sino que debe ser más o menos constante durante el pulso. Entonces, si estás dispuesto a comprar algunas baterías de auto, no es demasiado difícil:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Las baterías para automóviles tienen una clasificación llamada CCA, Cold Cranking Amps. Esta es la corriente que una nueva batería proporcionará a cero F durante 30 segundos. Si echa un vistazo a aquí, por ejemplo verás CCA en el rango de 600 a 800 amperios, por lo que tus 45 amperios son bastante fáciles. En otras palabras, puede obtener las baterías más baratas que pueda encontrar.

Li-Pos de alta corriente funcionaría, pero necesitarías aproximadamente 25 de ellos.

El MOSFET tipo p debe seleccionarse para Rds bajo (activado). A 90 voltios y 2 ohmios (45 amperios) durante 0,3 segundos, la energía total del pulso será de aproximadamente 1200 J. Suponiendo un Rds (encendido) de 1% de carga (0,2 ohmios), el MOSFET solo disipará 40 vatios y 12 J en total. El MOSFET debe tener una capacidad nominal de 100 V más y 50 amperios de corriente de drenaje, pero no es difícil de encontrar.

He asumido que, para propósitos de EMI, necesitas un extremo de la carga a tierra, y esto impulsa la elección del tipo p. Si la carga puede flotar, el uso de n-tipos a tierra hará que tu vida sea mucho más fácil.

Lo que se pone difícil es tratar de producir un pulso no rectangular. Sugiero que se puede lograr un pulso de dos pasos, con un período de 45 amperios (o un poco más) y luego un período de una corriente más baja que es un múltiplo de 45/8 amperios. Puedes hacer esto por

^{simular este circuito}

En este caso, cuando se enciende M1, el voltaje en la carga es de aproximadamente 96 voltios, o lo que sea que las baterías pongan a esa corriente, que debe determinar. Cuando M1 está apagado y M2 está encendido, el voltaje de carga será de aproximadamente 48 voltios. Este enfoque solo permite niveles de corriente discretos, pero perdona bastante la disipación de energía en el generador de impulsos. Los MOSFET se ejecutan como interruptores y disipan relativamente poca energía siempre que se manejen correctamente. Y no olvide que los diodos deben dimensionarse correctamente, tanto para voltaje como para corriente.

Si desea algo menos "digital", puede tener dificultades, dependiendo de la forma de onda exacta que necesite. Dado que se trata de pruebas de EMI, es posible que necesite una exponencial inversa, que se puede hacer de forma directa, pero no necesariamente de forma económica.

Supongamos que desea un exponencial con un pico de 90 amperios y una constante de tiempo de 10 ms. Entonces puedes hacer algo como

^{simular este circuito}

He cambiado a un tipo n aquí, ya que facilita mucho el manejo de la puerta.

Un suministro de baja potencia de 90 voltios carga el condensador a 90 voltios. La duración de este proceso depende de la capacidad actual del suministro y del valor de la resistencia de carga.

Cuando el FET está activado, el condensador se descargará con una respuesta aproximada de $$ i (t) = \ frac {V_ {suministro}} {R} (1- {e ^ {- \ frac {t} {RC}}}) $$ donde RC es la constante de tiempo en segundos. Entonces, si quieres una constante de tiempo de 10 ms, $$ \ tau = .01 = RC $$ y $$ C = \ frac {\ tau} {R} = \ frac {.01} {2} = .005 = 5,000 \ text {\ mu F} $$ y encontrará que obtener de 5,000 a 10,000 uF de capacitor a 90 voltios que manejará las descargas de cortocircuitos con gracia (a largo plazo) no es tan fácil como podría pensar. Puede obtener la capacidad y el voltaje bastante baratos, pero tenga cuidado con las fallas después de haber realizado algunos pulsos.

Notarás que no he especificado la mecánica de la unidad de puerta, y eso se debe a que hay muchas formas de hacerlo. Comienza a pensar un poco.

Además, tenga en cuenta que, para diodos y transistores, DEBE agregar factores de seguridad. La conmutación rápida de grandes corrientes producirá, por su naturaleza, grandes picos de voltaje en lugares que no esperará la primera vez.

Recuerdo que hice una prueba con requisitos de potencia similares. Teníamos una batería dedicada para ese propósito, clasificada a 120V, 150A. Si no obtiene ningún equipo dedicado, considere adquirir baterías de automóvil como lo sugiere jms. He visto configuraciones de prueba relacionadas con baterías de automóviles en la práctica. Tenga en cuenta que cargar 8 baterías antes de cada prueba es todo un desafío: si tiene que hacer pruebas todos los días, necesitará al menos 4 cargadores y una persona dedicada que cambiará las baterías por la noche. Si necesita hacer las pruebas sin parar, necesitará 2 juegos completos de baterías.

En cualquier caso, no olvide un fusible o un disyuntor : se pagarán si algo sale mal y su pulso aumenta un poco más de tiempo a 300 ms . Busque un fusible con una corriente nominal de aproximadamente 15-20 A que permita una sobrecarga de 40 A durante un par de segundos.

Probablemente vaya a utilizar un MOSFET o un IGBT como interruptor para generar sus pulsos. No descuide un diodo de retorno de retorno : cualquier cable largo actuará como inductancia siempre que haya suficiente corriente, especialmente si son más largos de lo necesario y alguien decide colocarlos en bucles para que el sitio de prueba se vea más limpio.

Vea los ultra condensadores, supercapacitores AKA o tapas eléctricas de doble capa. Tienen una mayor capacidad en un paquete más pequeño y se adaptan mejor a los pulsos cortos que a las baterías. Puede usar varias mayúsculas en paralelo en lugar de elegir solo una.

También tenga en cuenta los consejos de otras respuestas y comentarios sobre cosas como los diodos de retorno y la seguridad de este proyecto de alta potencia.