Descargar condensadores con Mosfet

[paliz]

Ando tras la idea de construir un capacimeto y medidor de esr, pero quiero añadirle la etapa de descargar automáticamente el condensador y el circuito que se me ha venido a la mente, es el que usan las cargas resistivas electrónicas, que usan un mosfet quien será quien reciba la parte "fuerte" del consumo de potencia.

los requerimientos para este "Descargador de condensadores" son los siguientes:

- rango de capacitancia: 1uF a 4700uF todos con polaridad.
- voltaje de trabajo máximo de los capacitores a medir: 200V
- el tiempo de descarga no debe pasar los 500ms (0.5s max) (el residuo de la carga del condensador se sitúa en 5v)

partiendo de estos datos y usando una calculadora de descarga de condensadores online, me he conseguido con que el valor de la resistencia de descarga debe estar entre los 100 ohms

tengo pensado usar el irf630 que opera a 200v con una Rds=0.4ohm y una potencia de 75W@25ºC

el circuito sería el siguiente:




ahora vienen las dudas/preguntas:

por ser un condensador que no está energizado y cuya potencia de energía de descarga sería decreciente en tiempos transitorios muy cortos ¿creen que el mosfet lo soportaría? colocando por supuesto un disipador de calor al mosfet?

en la Rtotal de descarga del condensador, la potencia disipada ¿recaería mas en la Rds del mosfet que en la R1 de 100ohm?

 

[Gudino Roberto duberlin]

Pues vamos por partes.
1ro. Refrescar teoría y luego aparece la conclusión.
La potencia disipada en cualquier elemento, es I2R o bien V2/R.
A partir de aquí, ya sabemos cuánto disipa cada elemento.
Cómo la tensión NO es constante, y por lo tanto se descarga siguiendo una parábola asintótica.

 

[paliz]

la gráfica de la descarga del condensador que genera la calculadora es la siguiente


teóricamente, para 200Vdc y una R de ~100.4 ohms, la potencia inicial sería de 398W, pero como esta potencia se podría considerar un pico de consumo porque el tiempo de duración es muy corto, entonces es ahí donde tengo la duda, si el mosfet se podría soportarlo.

 

[Fogonazo]

la gráfica de la descarga del condensador que genera la calculadora es la siguiente

Ver el archivo adjunto 258449
teóricamente, para 200Vdc y una R de ~100.4 ohms, la potencia inicial sería de 398W, pero como esta potencia se podría considerar un pico de consumo porque el tiempo de duración es muy corto, entonces es ahí donde tengo la duda, si el mosfet se podría soportarlo.

Saca la cuenta de la potencia - tiempo y mira si esta se encuentra dentro de lo admitido por el MOSFET como pico no repetitivo.

 

[paliz]

rehice los cálculos porque creo que los saqué mal en mi post anterior.

la formula para la descarga de un condensador es: Vc=Vo.e(-t/RC), por lo que despejando a t quedaría t=RC.Ln(Vo/Vc) y asumiendo el máximo valor que sería C=4700uF y R=100.4 con Vc=5v da un t=1.7s

el parámetro a revisar en la datasheet del mosfet se llama Safe Operating Area y es una gráfica logarítmica expresada en Vds= f(Ids).



por ejemplo si quisiera determinar cuanto tiempo pasa al condensador a descargarse los primeros 100v (pasar de 200v a 100v), de acuerdo a la formula de arriba tardaría 320ms y con 100v a ese tiempo habría una corriente de 100v/100.4ohm=0.99A y de acuerdo a la gráfica del datasheet, el tiempo seguro estaría en el orden de los 300us, lo cual ya me dice que no sirve.

pero de cualquier forma, creo que este circuito no me va a servir, puesto que quien va asumir el alto consumo es la resistencia pasiva.

 

[Scooter]

Para ese uso necesitas usar el ¿MOSFET? En zona activa. Así evitas la resistencia que limita.

¿Por qué he puesto entre interrogantes la palabra MOSFET?
¿Que ventaja tiene frente a otro tipo de transistor? - Que no "gasta" en el circuito de control
¿Que desventaja? Que la ecuación de control es "rara".

¿Que ventaja tiene "no gastar" en un circuito cuya función es precisamente "gastar"?

Yo usaría un bipolar autopolatizado que sabes seguro que no satura, no gasta corriente de base porque la toma del propio circuito u su ecuación de control es sencilla- tonta.

Eso a priori, hay que ver los detalles, disponibilidad, corrientes, potencias, precios... Pero 4700μF me parecen de risa, si fueran 400F de un supercap me lo pensaba

Se me ocurre un "darlington" formado por un optoacoplador y un transistor gordo. Como el optoacoplador suele ser lineal en corriente con una relación próxima al 1:1 , hay que ver el caso concreto. Le "metes" 1mA al led y tienes 1mA en el transistor del opto que son hfe+1 en el colector o en el emisor por estar autopolatizado por el darlington.
Si quieres variar la velocidad pones varios juegos de resistencias en el led de 1,2,4,8mA y a partir de una salida digital tienes las corrientes que quieras poniendo un número binario.


Por cierto verifica cómo influye el circuito de descarga en la medición del condensador porque nada es "gratis".

 

[paliz]

La idea de usar un Mosfet en principio, era utilizar la rds como resistencia de descarga, pero cometí varios errores al no analizar bien el circuito, puesto que para un transistor se necesita una R de descarga muy diferente que la que poseen los transistores que conozco.

Al menos, claro, que se pueda armar un circuito con transistores comunes que tenga una R de descarga de 100 Ohm y que sea capaz de soportar 200V a 2A en 0.5s