Potencia a lo bestia con 40 Mosfets

[Daniel Lopes]

La placa de 40 mosfets unida con tres tornillos de 6mm y reforzados con las tuercas a 16 supercondensadores de 500 faradios, colocados en series de dos en ocho paralelos, 2S8P, lo que da 2000 faradios a 5.4 voltios, almacenando más de 29.000 julios. Los hilos verdes y amarillos no llevan potencia, son los puntos medios de las series, para equilibrar las tensiones. La placa se ha curvado ligeramente al soldar 10 varillas de cobre de 10x2mm con un soldador de 250 vatios, pues al enfriarse, se contraen.
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Jo personalmente me preocuparia en diseñar un bueno "Driver" para los transistores MosFet , debemos recordar que son 40 en paralelo , se que hay un resistor en serie con lo Gate , pero mismo asi son 40 transistores en paralelo.
Hay que considerar la constante de tienpo "R" y "C" donde lo "R" es lo resistor que si queda en serie con lo Gate del transistor MosFet y "C" propriamente dicho es la capacitancia de entrada de cada transistor MosFet .
Lo pico de curriente inicial de cada pulso de control generado es considerandose la capacitancia de Gate descargada (portanto un corto circuito).
Asi tenemos lo pico de tensión del control dibidio por lo paralelo equivalente de 40 resistores de Gate .

 

[DOSMETROS]

Hablamos de un pico cómo de 10 Amperes (o mas) para llenar la capacidad parásita de esos gates.

 

[J2C]

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La placa de 40 mosfets unida con tres tornillos de 6mm y reforzados con las tuercas a 16 supercondensadores de 500 faradios, colocados en series de dos en ocho paralelos, 2S8P, lo que da 2000 faradios a 5.4 voltios, almacenando más de 29.000 julios. Los hilos verdes y amarillos no llevan potencia, son los puntos medios de las series, para equilibrar las tensiones. La placa se ha curvado ligeramente al soldar 10 varillas de cobre de 10x2mm con un soldador de 250 vatios, pues al enfriarse, se contraen.
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Todo bien @Nebulio pero todo lo que has expresado me parece un relato fantástico !!!!!!

Entiendo , es que como aun NO fue aportado ningun diagrama esquemactico si queda dificil adiviñar lo que se pasa.
!Saludos!

El colega Daniel había sido muy explícito al solicitar un esquema electrónico/eléctrico, puedo comprenderte que no lo hayas hecho con un programa de CAD Electrónico pero seria muy bueno para quienes en el futuro vean este thread/hilo poder verlo, aunque sea realizado a mano sobre una hoja en blanco con lapiz/lapicera/birome y subido como una imagen, no olvides que una sola imagen vale más que mil palabras !!!!.




Salu2.-​

 

[DOSMETROS]

No hace falta que dibuje los 40 ... con tres sería suficiente

 

[Nebulio]

Tengo construidos tres a supercondensadores. Dos de ellos con supercondensadores de 3000 faradios más profesionales como éste:

Que tienen una resistencia bajísima, de alrededor de 0.5 miliohmios. Uno de ellos lleva dos y se cargan y excitan a los mosfets con una placa como ésta:

pero esta placa es para dos condensadores.
Otro lo he construido con tres condensadores de 3000 faradios y esta placa ya no vale para cargar los tres, aunque sí para excitar a los mosfets, así que como ya no me vale la placa para cargar los condensadores, me he construido otro circuito de excitación de los mosfets inspirándome en este:

Que está diseñado para un soldador por puntos convencional, de tiempos largos de más de 1 segundo, así que he modificado los parámetros de R y C para dar entre 1 y 33 milisegundos. Como veis el disparo del 555 se hace a través del C1, que tiene que tener una constante de tiempo inferior a la salida del monoestable. Este circuito funciona muy bien, como la salida de la excitación se alimenta con 12 voltios, hay suficiente para saturar las G.
Os pongo el enlace por si acaso le interesa a alguien:

Los supercondensadores los cargo con un circuito Step-Down DC a DC controlado en tensión e intensidad y con diodo de 70A en serie, para que los supercondensadores no se "ceben" en ninguna bobina del reductor y me la armen.
El circuito lo tengo modificado, pues he puesto en lugar del interruptor un transistor npn BC549, ya que tiene dos entradas, una manual y otra de automatismo variable para no tener que pulsar ningún pedal.
Además he puesto dos escalas, una de 1 a 11 milisegundos y otra de 3 a 33.
Las resistencias en serie con las G las he puesto de 10 ohmios en uno y de 150 en otro, no veo diferencia de funcionamiento.. El 555 se alimenta con 13 voltios y los mosfets van a 8.4 voltios con tres condensadores de 3000 faradios a 2.8 voltios, auque para hacer una buena soldadura por puntos, con dos supercondensadores a 5.6 voltios es más que suficiente, no paso de 10 milisegundos con el níquel más grueso, así que la escala de 3 a 33 milisegundos, me sobra, pero ahí está.
El único problema que le veo a este soldador por puntos, es que hay que cargar los condensadores, pues se descargan al cabo de 3 o 4 semanas, pero aunque parezca mentira, es portable, puede funcionar todo con cuatro baterías de litio de 3.6 voltios 3000 mA/H.


Este lleva 48 mosfets, y un buen lío de cables.
Saludos

 

[Nebulio]

Pues después de darle un retoque a éste de 3 condensadores de 3000F, tengo que cambiar la tabla que dice en el frontal. Los dos primeros, los níquel de 0.10 y de 0.12, tengo que bajar la tensión a 5 o 6 voltios, ya que no puedo dar menos de 1 milisegundo y las soldaduras salen pasadas.
El que más potencia pide, el de 0.20 níquel puro dice 7-8 milisegundos y con 4 va sobrado. Esto tiene mucha potencia, es demasiada, con este se puede soldar níquel de 0.5, pero eso ni lo venden ni se emplea para baterías normales de litio o alcalinas.
No hace falta conectarlo a la red, con cuatro baterías de litio 18650 de unos 3500 mA/H, conectadas por atrás, ya que lleva un conmutador para tensión externa, hay para más de 1000 soldaduras, además de cargar los condensadores.

 

[Nebulio]

Puede que me llamen exagerado por colocar por aquí una placa con 40 mosfets o ésta del aparato de arriba con 48 del tipo IRFB7430, pero este chino:




ha puesto nada menos que 96 en esta enorme placa al "módico" precio de 353 euros.
Probablemente sea para un soldador por puntos convencional, de funcionamiento continuo que necesita cientos o miles de amperios y tensiones más altas. No se ven cómo van las resistencias y diodos de protección, la foto no tiene suficiente definición.
Tienen menos resistencia interna Rds los IRL40SC228 o parecidos, 0.5 miliohmios, la mitad, pero resultan más difíciles de colocar y soldar, aunque son más baratos, se manejan bastante peor, al menos esa es mi opinión. Los que tienen un agujero se colocan y manejan muy bien, pero la salida del surtidor sólo tiene un terminal.
Aquí han empleado cobre, pero aún así, creo que deberían haber puesto pletinas más gruesas y tornillos más gordos.
Curioso.
El soldador por puntos para baterías que he puesto arriba, tiene una excitación de unos 10 voltios en la GS, los supercondensadores de 3000 faradios pueden soltar más de 2000 amperios a 8.4 voltios y la placa de control de los mosfets lo aguanta perfectamente hasta los 33 milisegundos máximo que alcanza. No hacen falta más de 3-4 milisegundos para soldar cualquier níquel estándar, hasta 0.20 de níquel puro, que es el que más energía necesita, así que va enormemente sobrado. Aquí lo principal son los supercondensadores, la placa de mosfets y los cables y puntas, el resto es circuitería auxiliar y cables por todas partes liándolo todo.
Saludos

 

[Nebulio]

Voy a poner unos cálculos sencillos por aquí, si algo está mal, que me corrijan:
Alimentar el soldador por puntos de más arriba con 3 condensadores de 3000 faradios, 2.8 voltios y una resistencia interna de cada condensador de entre 0.5 y 0.7 miliohmios, voy a tomar el valor más alto, de 0.7 miliohmios, si resultara más bajo, pues todo iría a mejor.
Alimentado con 4 baterías de litio 21700 de 5000 mA/H y 3,6 voltios nominales:

Energía de las baterías: 3.6x5x3600x4=259.200 julios
Energía de los 3 condensadores de 3000 faradios en serie, que se quedan en 1000: 8,4x8,4x500=32280 julios completamente cargados.
La máxima transferencia de energía es cuando la z del generador es igual a la de la carga. La resistencia interna de los 3 condensadores en serie es de 2,1 miliohmio, pero como he elegido el peor valor, voy a dejarlo en 2.

Suponiendo, que es mucho suponer, que la carga tiene otros 2 miliohmios pues circularán 8.4/0,004=2100 amperios. Si la carga tiene más o menos de 2 miliohmios, pues entonces tendremos menos energía en ella, así que 2 miliohmios es un valor óptimo.

La potencia optima en la carga será 4,2x2100=8820 vatios, casi nueve kilovatios, otros tantos se pierden en los condensadores, que son el generador. Si la resistencia interna de los condensadores fuera de 0.5 miliohmios, entonces nos vamos a casi 12 kilovatios.

Si se da 1 milisegundo para el níquel de 0.10 entonces tendremos 8,82 julios, 17,64 para 0,15 y 26,46 para 0.2. Estas energías son valores normales para una buena soldadura en esos calibres.

Así que de los 259.200 julios que tiene originalmente la batería de litio completamente cargada, quitamos 32289 de cargar los condensadores y nos quedan 226911 julios. Todo esto sin contar rendimientos ni consumo del aparato, aunque es muy pequeño, del orden de 0.15 amperios.

Pero a la energía de cada descarga, hay que sumar la que se pierde en los condensadores, que en el caso optimo es la misma. Así que si vamos a usar níquel de 0.20 tendremos 26,46x2=52.92 julios en cada descarga. Si contamos rendimientos, vamos s suponer que por lo menos, nos vamos a 70 julios por descarga en este caso. Según esto, 226911 que nos quedan en las baterías dividido entre los 70 julios por descarga, tendremos que vamos a poder dar unas 226911/70=3241 descargas, más las que les quedan a los condensadores, que no las voy a tener en consideración, porque es mejor dejarlos cargados.
Si se quiere disponer de la energía de los condensadores, hay que tener en cuenta que no se van a usar a menos de 5 voltios, así que la energía que podrán dar será la de 8,4 menos la de 5 voltios: 32280-25x500=19780 julios disponibles en los condensadores, para unas 282 soldaduras de níquel de 0.20

A todo esto hay que aplicar el consumo del aparato, según el tiempo conectado que a 14.4 voltios y 0.15 amperios nos da 2,16 julios cada segundo, bastante poco, en una hora consumiría 7776 julios y nos quedan 226911, hay para mucho tiempo, así que de las 3241, la reduzco a 3000 redondas.

Pues con cuatro baterías de litio 21700, que pesan unos 70 gramos cada una, podemos hacer unas 3000 soldaduras, pero creo que los cálculos son algo optimistas y las dejo en 2000 y con los condensadores cargados, en el caso de 0,20. Si se usa 2 o 1 milisegundos, pues el doble o el triple, 4000 o 6000 soldaduras hasta el agotamiento de las baterías de litio, aunque no es conveniente bajar de 3 voltios por unidad, así que hay que reducir algo las cantidades.
Saludos

 

[Daniel Lopes]

Hola caro Don Nebulio , al acaso encontre en mis charratas ese "engendro" aca , serias posible hacer una pequeña soldadora de punto para puder armar una Bateria de a partir de Pilas de Litium model 18650 .
!Saludos!

 

[Nebulio]

Hola caro Don Nebulio , al acaso encontre en mis charratas ese "engendro" aca , serias posible hacer una pequeña soldadora de punto para puder armar una Bateria de a partir de Pilas de Litium model 18650 .
!Saludos!

Sí, es posible. Esos supercapacitores tienen buena pinta, aunque no sé que resistencia interna tienen, normalmente los que venden los chinos tienen 11 miliohmios los de 100 faradios y 10 miliohmios los de 500. Pero se necesita una placa de mosfets, algo parecido a la que he puesto al principio y una placa de control para el disparo.
Se ponen en serie de dos. Con doce haríamos 2S6P, dos en serie y 6 paralelos. En total tendríamos 350/2=175 y 175x6=1050, que nos daría un conjunto de 1050 faradios a 5.4 voltios.
Puede servir muy bien la placa que he puesto más arriba, el problema es que sólo la vende un chino, no encuentro más vendedores:
55.21C$ 10% de DESCUENTO|Placa controladora de soldador por puntos de capacitancia, Control de máquina de soldadura por puntos Digital LED ajustable, cargador de cc 12V 10A, herramientas de soldador DIY|Soldadoras de punto| - AliExpress
y ahora vale el doble de lo que valía hace unos meses. Pero tiene la ventaja de que es a doble impulso, lleva incluido el sistema de carga y control de los supercondensadores y se alimenta entre 12 y 19 voltios. Lo de 19 supongo que será para no pasarse de 20v en VGS.
El primer cuadradito de la izquierda superior es el tiempo en milisegundos del primer impulso. El máximo son 30, un tiempo más largo dicen que quita mucha vida útil a los condensadores.
El segundo cuadrado es la tensión de salida, máxima de 5 voltios. Las placas más antiguas no disponían de control de tensión.
El tercero es el tiempo en milisegundos del segundo impulso
El cuarto es el control de tensión del segundo impulso.
En la fila de abajo, el primero es el retardo entre impulsos en milisegundos.
El siguiente es el retardo en segundos para que suelte la descarga desde que se colocan las puntas y hacen contacto. Si se pone a cero, el disparo es en manual, con un pedal, por ejemplo.
El último es un menú para intensidad de carga, idioma, tensión máxima de los condensadores, estado de carga, etc. Esta placa es muy completa.

Algunos pasan de placa de control y placa de mosfets y dan la descarga a "ojo", esto puede provocar sobrecargas y explosión de la batería.

También se puede colocar un monoestable para el disparo si no se tiene esta placa, como he puesto en el esquema de más arriba, con un 555, pero luego hay que hacerse con algo para cargar los condensadores, como por ejemplo, un Step Down de DC a DC.
Y también se puede poner un oscilador a TTL para dar impulsos desde 0.5 a 4 segundos, por ejemplo.

Básicamente los condensadores se descargan a través de la placa de mosfets sobre las puntas de los cables en la soldadura

Pero si quieres algo Bueno, Bonito y Barato, el mejor es el de transformador de microondas con 5 voltios y cable en el secundario de 10 o 12 mm aprovechando material reciclable, sólo hay que comprar la placa de Triac, de 100 Amperios es mejor:
3.22C$ 4% de DESCUENTO|Placa de Control de la máquina de soldadura por puntos, piezas del Panel del controlador del transformador, soldador, ajuste de tiempo, pantalla Digital de corriente, 100A/40A|Accesorios de batería y accesorios de cargador| - AliExpress

Aquí no se va a estropear ningún condensador ni hay que esperar a que se cargue nada, para toda la vida y la de los herederos. En otro post he puesto uno, desarmando el transformador al completo y bobinándolo a gusto, funciona de maravilla y le sobra potencia, de forma que he retocado un potenciómetro para que sólo me de 6 impulsos, pues la placa llega hasta 99 y eso es una barbaridad, un tiempo muy largo estropea y quema la soldadura, pudiendo reventar la batería.
Soldador por puntos para baterías
Saludos

 

[Nebulio]

El que no se quiera complicar la vida quitando bobinas y vueltas y volviendo a liar un transformador de microondas puede hacer esto:



Son dos transformadores de microondas con cable de 11 mm de diámetro a tres vueltas en cada uno y puestos en serie los secundarios.
Los primarios en paralelo y enfasados, de lo contrario, salen 0 voltios.
Así no hay que desarmar nada, sólo quitar los devanados secundarios y las chapitas y liar el cable, que no se da mal. Es conveniente proteger el cable de las esquinas colocando cinta o lo que sea, para que no se pele al pasarlo.
Los cables se prolongan hasta la salida y así nos evitamos resistencias parásitas. Se colocan unas buenas puntas de cobre a la salida, bien soldadas. Estas son de 5 mm. Para soldarlas bien, hay que emplear un soldador de estaño de por lo menos 150-200 vatios.
Ventajas: una enorme potencia y no tener que desarmar ningún transformador, sólo liar 3 vueltas en cada uno de cable grueso.
Inconvenientes: que pesa el doble, porque son dos. Doce kilos más la caja y accesorios, o sea, 14 kilos de nada, menos que una bicicleta.
Acá, unas fotos del que me hice el año pasado, pero tiene más "chirimbolos" de relleno para dar un aspecto más profesional:


Saludos

 

[DOSMETROS]

Son dos transformadores de microondas con cable de 11 mm de diámetro a tres vueltas en cada uno y puestos en serie los secundarios.

Conté 2,5 espiras por transformador

 

[Nebulio]

Eso parecen, para que sean 2.5 hay que sacar el cable por el lado contrario. Juntándolas del todo, apenas hay variación. Un par de fotos de otro parecido, aunque éste lo abrí por las soldaduras, con una radial, para limpiarlo a gusto, pero luego hay que soldar. Este está simplemente apretado, todavía sin soldar. Con tres puntos en cada lado es suficiente apretando bien en un tornillo de banco, que no queden huecos.


Esto da unos 6 voltios con transformadores normales de microondas. Para hacer una buena soldadura se requieren unos 4.5 voltios. Si tenemos 6 se van a compensar algunas resistencias parásitas.
Además, aquí se emplean los primarios completos con todas sus espiras, esto da como resultado que se pueda emplear como soldador por puntos convencional, con tiempos largos. La placa llega hasta 99 y teniendo en cuenta que cada impulso son una senoide completa, pues a 50 Hz salen 20 milisegundos por impulso y casi dos segundos en 99 impulsos, que es el máximo, aunque hay otras placas de control algo distintas, una con botonera, es la peor de todas.

 

[Eduardo]

Eso parecen, para que sean 2.5 hay que sacar el cable por el lado contrario.

Haciendo eso siguen siendo 3 vueltas.

Idealmente no existen 2.5 vueltas: son 2 o 3.
Otra cosa es que como siempre hay algo de campo de dispersión exista una pequeña variación al cerrar los extremos del cable.


EDIT: (conté mejor)

 

[Daniel Lopes]

Hola a todos , entiendo como numero de voltas en una bobina de nucleo de aire es cuando lo hilo final del devanado coincide con su inicio.
Ya una bobina devanada en un Toroide lo numero de espiras es igual a lo numero de hilos que pasan adentro del toroide.
Lo nucleo "E" mas lo nucleo "I" del transformador de Microondas cerriados , jo considero como un Toroide.
!Saludos!

 

[Eduardo]

Haciendo eso siguen siendo 3 vueltas.

Idealmente no existen 2.5 vueltas: son 2 o 3.
Otra cosa es que como siempre hay algo de campo de dispersión exista una pequeña variación al cerrar los extremos del cable.


EDIT: (conté mejor)

Corrijo lo anterior , conté mejor pero me comí que el circuito magnético tierne dos ventanas.

Si se tratara de un toroide sería como dije, pero al tener 2 ventanas, atravesando una abrazamos solo la mitad del flujo --> se comporta como una "media vuelta"

Perdón por las respuestas atolondradas

 

[DJ T3]

Justo pensaba en eso.
Simplemente pasar el cable de una lado al otro, ya se genera "media vuelta", como se hacia en los TV antoguos con el filamento, que para aumentar el voltaje, se pasaba un cable por el flyback, y a veces simplemente era atravesarlo y listo

 

[Daniel Lopes]

Justo pensaba en eso.
Simplemente pasar el cable de una lado al otro, ya se genera "media vuelta", como se hacia en los TV antoguos con el filamento, que para aumentar el voltaje, se pasaba un cable por el flyback, y a veces simplemente era atravesarlo y listo

Lo "Flyback" de TV es un toroide de ferrita , su formato es cuadrado o rectangular pero mismo asi es un Toroide.
Cada hilo que pasa por su "ventana" es una espira efectiva.
!Saludos!

 

[Nebulio]

Esta placa que he puesto más arriba:

No me gusta lo que hace con la excitación de los mosfets. La tensión GS la hace variable según la tensión de los condensadores y la que se ponga para cada impulso.
Si los condensadores tienen poca tensión, da unos 10 voltios. Si pasan de 5 voltios apenas le da unos 3 voltios o menos, dejando con resistencia a los mosfets. Esto los pone en peligro.
El control de tensión, lo hace dando más o menos tensión a GS. A mí esto no me gusta, si se da mucho tiempo, puede acabar en destrucción de los mosfets, aunque haya muchos.
Así que paso de la excitación que da la placa y me pongo un driver que le de a los mosfets de 10 a 12 voltios fijos. Lo de limitar la tensión no me gusta, porque las resistencias parásitas, que las hay siempre, van a limitar la intensidad y la tensión. Este con dos transistores complementarios va muy bien:

Los dos cuadraditos de limitar la tensión, en mi caso, no van a valer para nada, paso de ellos. Si quiero menos energía, reduzco el tiempo.

 

[heidyvanesa19]

Fascinante 40 MOSFETs así y te pregunto... ¿Por que tanto y para qué lo usarás?