Mosfetin lämpötilan simulointi

Onko taipuvaisuutta nörttiyteen? Saa esittää omia nörtti-projekteja
Avatar
KultaKikkare
Reactions:
Viestit: 4773
Liittynyt: 28 Marras 2022, 22:30

Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja KultaKikkare »

Pitäisi tehdä kevyt reaaliaikainen karkea simulointi mosfetin lämpötilalle ajan ja virran funktiona, jota käytetään ohjelmallisena ylilämpösuojana ilman fettikohtaisia lämpötilanmittauksia. Käytössä on myös ympäristön (kotelon) lämpötila.

Päädyin tällaiseen kaavaan joka näyttäisi äkkiseltään antavan ainakin oikealla hehtaarilla olevia tuloksia tasaisella virralla, näyttääkö järkevältä? Tarkka Rthja arvo tietty riippuu ulkoisista seikoista kuten piirilevyn jäähdytyskyvystä, mutta jos säädän tuon kohdalleen trial-and-error menetelmällä mittaamalla loppulämpötilan jollain tunnetulla tasavirralla tietyssä ympäristön lämmössä, oletan että simulaatio on suht tarkka muillakin virroilla ja lämmöillä?

Fettejä ohjataan PWM:llä eli tilan vaihtamisesta tulee myös jonkinverran lämpöhäviötä. Taajuus on vakio ja matala vain vähän reilu 100Hz, tän saanee twiikattua mukaan säätämällä RdsOn parametria vähän suuremmaksi? Virrat on sen verran suuria fetteihin nähden, ja gateilla hyvä ohjaus, että täysin johtavassa tilassa tuleva häviö on paljon merkittävämmässä roolissa. Tietysti jos switching lossit saa jotenkin fiksummin simulaatioon mukaan niin aina parempi, mut en oikein ole perillä miten se edes lasketaan?

Koodi: Valitse kaikki

static float Rthja = 59.0f;    // Thermal resistance from case to air (°C/W)
static float Rthjc = 11.8f;     // Thermal resistance from case to junction (°C/W)
static float RdsOn = 0.02f;    // RdsOn parameter, on-resistance of mosfet (ohm)

float CalculateDelta(float current, float ambientT, float stepSize)
{
    float Pd = (current * current) * RdsOn;
    float Rth = Rthja + Rthjc;

    float deltaT = (Pd * Rth) * stepSize;
    float coolingDeltaT = ((CurrentTemperature - ambientT) / Rthjc) * stepSize;
    deltaT -= coolingDeltaT;

    return deltaT;
}

Ja lämpötilan päivitys toisaalla....
CurrentTemperature += deltaT;
Onko fetin jäähtymisen laskenta järkevä?
float coolingDeltaT = ((CurrentTemperature - ambientT) / Rthjc) * stepSize;

Mun mielestä Rthjc tilalla pitäisi olla (Rthja + Rthjc) mutta se aiheuttaa aivan liian suuria lämpötiloja käytännössä testatulla virralla, mikä herättää epäilyksen että toi on laskettu jotenkin päin persiitä?
Jos tuntuu ettei jaksa niin koittakaa vaan jaksaa.
Avatar
KultaKikkare
Reactions:
Viestit: 4773
Liittynyt: 28 Marras 2022, 22:30

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja KultaKikkare »

KultaKikkare kirjoitti: 31 Touko 2023, 12:40 Mun mielestä Rthjc tilalla pitäisi olla (Rthja + Rthjc) mutta se aiheuttaa aivan liian suuria lämpötiloja käytännössä testatulla virralla, mikä herättää epäilyksen että toi on laskettu jotenkin päin persiitä?
Eikun eikai sittenkään, koska jäähtyminen tietysti tapahtuu kuorista johon lämpö on jo siirtynyt junktiosta.
Jos tuntuu ettei jaksa niin koittakaa vaan jaksaa.
Avatar
Neutroni
Reactions:
Viestit: 5870
Liittynyt: 29 Marras 2022, 23:09

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Neutroni »

Tuossa ei oteta huomioon lämpökapasiteettia. Lämpötilan muutos on siis energiamuutos jaettuna lämpökapasiteetilla.

Tuleva energia on siis Pd * stepSize ja lähtevä
((CurrentTemperature - ambientT) / Rth) * stepSize;

Jos verrataan ambientin lämpötilaan, niin sitten se lämpöresistanssikin pitää olla ambienttiin. Lämpökapasiteettia ei muistaakseni yleensä anneta, mutta sen voi päätellä niistä suurimmista sallituista pulsseista.

Tuollainen malli on huono sikäli, että lämpö johtuu monimutkaisemmin ensin koteloon, siitä jäähdytysripaan ja edelleen ilmaan. Mutta jonkinlaisen karkean stetsonivakion voinee löytää kokeilemalla tai tekemällä FEM-mallin ja sen perusteella jonkin nyrkkisääntöfunktion.
Kontra
Reactions:
Viestit: 2744
Liittynyt: 05 Maalis 2023, 21:29

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Kontra »

Minä en tuollaisia hämäriä laskelmia alkaisi funtsia alkuunkaan, vaan vaihtaisin tilalle niin isotehoisen fetin ja jäähdytyksen että kestää. Jos fetti maksaa muutaman eron, niiden vaihtamiseen aina isompaan kuluu vain muro-osa aikaa verraten tuollaisen laskelmien tekemiseen, ja pieleenhän ne laskut kumminkin menee.
Avatar
KultaKikkare
Reactions:
Viestit: 4773
Liittynyt: 28 Marras 2022, 22:30

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja KultaKikkare »

Kontra kirjoitti: 01 Kesä 2023, 08:05 Minä en tuollaisia hämäriä laskelmia alkaisi funtsia alkuunkaan, vaan vaihtaisin tilalle niin isotehoisen fetin ja jäähdytyksen että kestää. Jos fetti maksaa muutaman eron, niiden vaihtamiseen aina isompaan kuluu vain muro-osa aikaa verraten tuollaisen laskelmien tekemiseen, ja pieleenhän ne laskut kumminkin menee.
Kyllä, mut ei tää olekaan mikään yleiskorjaus liian pieniin fetteihin vaan ratkaisu johon päädyin monimuotoisista syistä johtuen.

Ensinnäkin päivitys pitää tehdä useisiin satoihin valmiiksi kasattuihin kortteihin. Kyseessä on SO-8 kantainen tuplafetti joka on jo järein mitä tuohon kantaan saa, eli menisi piirilevystä lähtien kaikki uusiksi. Saa koodata aika kauan että kustannukset on edes lähellä. Eipä ole ensimmäinen eikä viimeinen kerta kun softalla kierretään hardisongelmia.

Oikeastaan tuohon riittäisi pelkkä ylivirtasuoja, mutta sama vatipää joka on valinnut mosfetit on valinnut shunttivastukset ja vahvistimien gainit niin että ADC leikkaa aikalailla heti suurimman normaalisti käytetyn virran jälkeen. Resoluutio ja SNR olisi kyllä riittänyt reilusti isompaankin rangeen. Range on 0A - 2A. En siis tiedä meneekö feteille 2.01A vai 200A. Ja sitten tuossa käy vielä niin että kovalla pakkasella kylmällä kortilla virrat on vähän suurempia ja ADC leikkailee myös normaalikäytössä, jonka johdosta aiemmin softassa ollut yksinkertainen jos-ADC-leikkaa-peli-poikki tyyppinen komparaattori aiheuttaa liikaa virheellisiä katkaisuja. Suojan poisto taas aiheuttaa liikaa hajonneita vehkeitä kun loppukäyttäjät asentelee laitteita itse ja ohjailee niillä kuormia jotka eivät ole käyttöohjeen sallimissa rajoissa, ja välillä on johtosarjat oikosulussa, yms.

Kyseessä on joystick jolla ohjataan sähkömagneettisia hydrauliventtiileitä elektroniikan kannalta kammottavissa olosuhteissa. Keloille ohjataan kahvan asennon mukainen teho, jännitteestä ja lämpötilasta riippumatta, joten jokaisessa kanavassa on virranmittaus.

Tollasessa käytössä mun suositus kokonaan uuteen korttiin on moderni power switch piiri jossa on sisäänrakennettu ylivirta ja ylikuumenemissuoja, niitä ei saa rikki ellei syötä suurjännitettä kuorman tilalle, ja 100Hz ohjaustaajuus on niin matala että sopivia piirejä löytyy reilusti. Normaalisti lämmöt pysyy kyllä aisoissa nykyisilläkin feteillä, eli jäähdytyksen lisääminen tms ei ole oikein kannattavaa. Noissa feteissä ei ole edes heat padia piirilevylle vaan jäähtyy pelkästään SO-8 kotelon kautta.

Toi aiemmin laittamani algoritmi näyttää äkkiseltään toimivan riittävän hyvin, se antaa ohjata ylikuormaa jonkin aikaa mutta katkaisee ennenkö fetti lämpenee liikaa. Lämpökapasiteetin lisääminen kuulostaa hyvältä idealta, sitä säätämällä saa hidastettua lämmönmuutosta tarvittaessa. Ja kun syöttää ADC:n overflow tilanteessa algoritmille johtosarjan oikosulkuvirtaa näyttäisi katkaisevan myös oikosulussa riittävän nopeasti ettei mitään hajoa. Tarvii vielä heittää koko roska pakastimeen ja katsoa tuleeko false alarmeja. Tähän luulisi auttavan aikalailla sen, että kotelon lämpötila huomioidaan algoritmissa ja asetetaan fettien lämmöksi startissa, eli kylmässä on enempi pelivaraa.

Tosin kylmässä oikosulkuvirtakin on suurempi... 🤔 Ehkä pitäisi laskea tuokin lämpötilan mukaan. Tosin johdot ja venttiilit on kotelon ulkopuolella, eli niiden lämpötila ei ole tiedossa, paitsi kun virrat kytketään ja kotelo on hetken aikaa ulkolämpötilassa. Silloin systeemin saa sekaisin sammuttamalla virrat ja kytkemällä ne heti uudelleen, mikä on tietty juuri se mitä käyttäjät tekee kun laite menee vikatilaan. Käynnistyksessä voinee myös koittaa mitata kelojen ja johtosarjan lämpötilan/resistanssin lyhyellä jännitepulssilla jos tarpeellista, kun niiden resistanssi tietyssä lämpötilassa on selvillä.

Periaatteessahan tossa riittäisi myös joku liukuva keskiarvo tai kumulatiivinen virta sopivalta aikajaksolta, mutta oikeilla yksiköillä laskiessa on se etu että voi kehitysvaiheessa verrata algoritmin antamaa lämpötilaa mitattuun lämpötilaan ja säätää parametreja kohdilleen.
Jos tuntuu ettei jaksa niin koittakaa vaan jaksaa.
Avatar
apetteri
Reactions:
Viestit: 359
Liittynyt: 02 Joulu 2022, 13:26

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja apetteri »

Asiaa sivuten, mitenköhän tällaisissa asioissa pitäisi mennä takuuasiat kuluttajien massatuotteissa? Ostin tuossa vähän aikaa sitten uuden phevin, viime vuoden mallia, business varustelut ja kaikki, autoon tuli pari viikkoa sit OTA päivitys, ja siitä viikko eteenpäin niin näyttö meni pimeäksi, softat päivitettiin huollossa uudempaan versioon ja kaikki on taas hyvin. Oli kuulemma vähän huono päivitys se OTA päivitys.
Rupesin kuitenkin miettimään että mites sit jatkossa jos tulee softapäivityksiä, ja menee taas auto rikki ja takuu on päättynyt.

Minun mielestäni bugit softassa on valmistus/suunnittelu vika tuotteessa, ja niistä johtuvat ongelmat eivät saisi olla sidottuja takuuaikaan. Bugi softassa ei ole mikään kuluva osa, se on siellä kun softa on laitteeseen ladattu, ja on siellä edelleen 20 vuoden päästä kun auto menee paaliin, jos asialle ei tehdä mitään. Kuluttaja ei voi mitenkään huoltaa tai vaikuttaa asiaan niin pitkään kun softalle ei voi itse tehdä mitään. Täten en näkis että tuo voisi mitenkään olla sidottuna takuuseen tai huoltoihin.

Vähän samansuuntaistahan on nyt tässäkin, alkuperäinen komponentti ei toimi niinkuin pitäisi, kyseessä lienee suunnitteluvirhe, mutta kukaan ei varmaan halua alkaa komponentteja rakentamaan uusiksi ja vaihtamaan, niin korjaus tehdään softalla. Jos softakorjaus ei olisi ollut mahdollinen, niin ymmärtääkseni valmistaja&maahantuoja&myyjä on velvollisia vaihtamaan komponentit, riippumatta siitä onko niissä takuu voimassa. Tokihan tässä nyt ei taida olla mistään massatuotteesta kyse.

Juttelin asiasta huollon kanssa, ja siellä oli 2 jamppaa josta toinen huuteli sieltä taustalta innokkaana kaikenlaista, toinen ymmärsi paremmin mitä ajoin takaa, ja sanoi että näitä softa ongelmia kohdellaan samalla tavalla kuin mitä tahansa kuluvaa osaa, jolloin softapäivityshuollot olisi sit takuuajan päätyttyä kuluttajalle maksullisia korjauksia. Itsehän en tule tuollaista ilman napinaa hyväksymään jos noin tulee käymään vaan vien asian kuluttajariitalautakuntaan. Pitäisi kaivella onko asiasta ollut jonkinlaisia oikeusjuttuja.
Avatar
Neutroni
Reactions:
Viestit: 5870
Liittynyt: 29 Marras 2022, 23:09

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Neutroni »

apetteri kirjoitti: 05 Heinä 2023, 08:54 Juttelin asiasta huollon kanssa, ja siellä oli 2 jamppaa josta toinen huuteli sieltä taustalta innokkaana kaikenlaista, toinen ymmärsi paremmin mitä ajoin takaa, ja sanoi että näitä softa ongelmia kohdellaan samalla tavalla kuin mitä tahansa kuluvaa osaa, jolloin softapäivityshuollot olisi sit takuuajan päätyttyä kuluttajalle maksullisia korjauksia. Itsehän en tule tuollaista ilman napinaa hyväksymään jos noin tulee käymään vaan vien asian kuluttajariitalautakuntaan. Pitäisi kaivella onko asiasta ollut jonkinlaisia oikeusjuttuja.
Tuossa voi vaikuttaa se, jos päivitys tulee kuluttajan tahdosta riippumatta, silloin valmistaja tavallaan rikkoo toimivan laitteen. Mutta en pitäisi peukkuja sen puolesta, että kuluttaja tuollaistakaan juttua voi voittaa. Kyllä isot firmat kirjoittavat nuo lait mieleisikseen. Firmathan kai tavoittelevat sitä, että tuotteita ei varsinaisesti myydä kuluttajien omaisuudeksi, vaan liisataan. Sitten on hyvä rosvota alati nousevia kuukausimaksuja ja mahdollisuus säästää käyttämällä vanhoja romuja menetetään. No, toivottavasti systeemi romahtaa ennen sitä ja kaikki kuokkivat maata vanhoilla romukuokilla ainoana lohtuna kapitalistiriistäjän seipään nokassa pellon laidalla mätänevän pään löyhkät. Siitä voi sitten lähteä rakentamaan uutta nousua vähän fiksummin.
Avatar
Varaktori
Reactions:
Viestit: 2889
Liittynyt: 05 Tammi 2023, 21:36

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Varaktori »

Ei kai sinne merkittäviä softapäivityksiä ole enää takuuajan jälkeen luvassa. Tosin niin hulluksi on maailma kai menossa että joissain autoissa pitää maksaa kuukausimaksua jos haluaa että penkinlämmittimet toimii. :lol:
Avatar
apetteri
Reactions:
Viestit: 359
Liittynyt: 02 Joulu 2022, 13:26

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja apetteri »

Joo, hulluksi on menossa. Omassa autossa piti tehdä käyttäjätili ja rekisteröityä ja ostaa verkkokaupasta 0 euron hintainen apupaketti ennenkuin mukavuuslaiteet toimi. Menee kyllä auto sit vaihtoon jos jossain vaiheessa hinta nousee.
Avatar
Molli
Reactions:
Viestit: 949
Liittynyt: 30 Marras 2022, 18:51

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Molli »

Pikkusen jatkuu ohi topicin, mutta, jos ajattele
"mosfetin lämpötilan simuloontia"
Omina ohimoina,
niin auton ohjelmistojen päivitykset voinee lukea joukkoon,
Multa huollossa veivät eli nollasivat volovosta "ohjelmistollisen tehonlisäyksen" ja se kyllä tuntee sekä näkee varvineulalta, Vääntö alkaa nyttemmin taas noin 600 k/min ylempää asteikolta...
tavallaan itse aiheutettu murhe - ja rahan sekä ajan hukkaa.. ..tehonlisäys ohjelmistollisesti oli noin 12-15% .. ja tarpeen ; )

Käytössä on myös 43 vuotta vanha auto, kärjellinen sytytys, takaveto, jakopään hihnanvaihdon tekee 20 min 40tkm välein.. Kuvassa vaikein tekninen laite 80-luvulta tällaisen auton säätöön:

..Ajossa ja mukavuudessa vm 80 auto häviää nykyautolle vain äänieristyksessä, hieman enempi metakkaa dB:ssä, ilmastointi olisi asiaa, tieten.
Niinkin yksinkertainen asia kuin "veiviakkunat" - on toiminnaltaan takuuvarmaa.. jos satutta poliisin puhallusjonnoon - huomiokaapa, tai autogrillille, tahi vain autopesurin jonoon - moniko avaa oven?
Liitteet
Optilux
Optilux
"..noin yleisesti.. ..säkällä mennään.."
Avatar
KultaKikkare
Reactions:
Viestit: 4773
Liittynyt: 28 Marras 2022, 22:30

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja KultaKikkare »

apetteri kirjoitti: 05 Heinä 2023, 08:54 Vähän samansuuntaistahan on nyt tässäkin, alkuperäinen komponentti ei toimi niinkuin pitäisi, kyseessä lienee suunnitteluvirhe, mutta kukaan ei varmaan halua alkaa komponentteja rakentamaan uusiksi ja vaihtamaan, niin korjaus tehdään softalla. Jos softakorjaus ei olisi ollut mahdollinen, niin ymmärtääkseni valmistaja&maahantuoja&myyjä on velvollisia vaihtamaan komponentit, riippumatta siitä onko niissä takuu voimassa. Tokihan tässä nyt ei taida olla mistään massatuotteesta kyse.
Noo vähän rajatapaus, kortti kesti kyllä käyttöohjeen mukaisen käytön mutta kun kyseisessä laitteessa loppukäyttäjät kytkevät johtosarjan itse niin sitä se ei kaikissa tapauksissa kestänyt. :) Eihän tossa mitään takuukorjauksia tehdä ainakaan niille laitteille mitkä on onnistuneesti asennettu.

Kuluttajille myytävä tuote mut ei kyllä massatuote, mitä se nyt sit tarkoittaakaan. En nyt viitsi kertoa enempää etten markkinoi negatiivisesti asiakkaan vehkeitä.
Jos tuntuu ettei jaksa niin koittakaa vaan jaksaa.
Avatar
apetteri
Reactions:
Viestit: 359
Liittynyt: 02 Joulu 2022, 13:26

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja apetteri »

Molli kirjoitti: 06 Heinä 2023, 11:07 Pikkusen jatkuu ohi topicin, mutta, jos ajattele
"mosfetin lämpötilan simuloontia"
Omina ohimoina,
niin auton ohjelmistojen päivitykset voinee lukea joukkoon,
Multa huollossa veivät eli nollasivat volovosta "ohjelmistollisen tehonlisäyksen" ja se kyllä tuntee sekä näkee varvineulalta, Vääntö alkaa nyttemmin taas noin 600 k/min ylempää asteikolta...
tavallaan itse aiheutettu murhe - ja rahan sekä ajan hukkaa.. ..tehonlisäys ohjelmistollisesti oli noin 12-15% .. ja tarpeen ; )

Käytössä on myös 43 vuotta vanha auto, kärjellinen sytytys, takaveto, jakopään hihnanvaihdon tekee 20 min 40tkm välein.. Kuvassa vaikein tekninen laite 80-luvulta tällaisen auton säätöön:

..Ajossa ja mukavuudessa vm 80 auto häviää nykyautolle vain äänieristyksessä, hieman enempi metakkaa dB:ssä, ilmastointi olisi asiaa, tieten.
Niinkin yksinkertainen asia kuin "veiviakkunat" - on toiminnaltaan takuuvarmaa.. jos satutta poliisin puhallusjonnoon - huomiokaapa, tai autogrillille, tahi vain autopesurin jonoon - moniko avaa oven?
Miten tuo optilux toimii? Mulla on joskus 20 vuotta sit ollut tuollainen, ostinkohan jostain kirpparilta parilla kympillä, mutta en koskaan keksinyt mitä ja miten sitä käytetään, siinähän kun on vaan 2 johdinta?
Avatar
Molli
Reactions:
Viestit: 949
Liittynyt: 30 Marras 2022, 18:51

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja Molli »

..tuo ei tarvi kuin kaksijohdinta 1,5V AA pariston.
Netiltä löytää jopa käyttöohjeet.
Netin käyttöohjeesta puuttuu mukana olleen puristuspainemittarin ohjeet.
Itse lainasin näitä mittareita kainuulaisperkeleelle, joka jätti ohjeet palauttamatta.
joskus kolmekymmentä vuotta sitten..
Kolmantena salkussa on ajoituslamppu.
Mutta tuo on "teknisin".
"..noin yleisesti.. ..säkällä mennään.."
Avatar
apetteri
Reactions:
Viestit: 359
Liittynyt: 02 Joulu 2022, 13:26

Re: Mosfetin lämpötilan simulointi

Viesti Kirjoittaja apetteri »

Enpä löytänyt ohjeita vaikka koitin kaivella, ja aikoinaan kirpparilta ostettaessa ei ollut mitään.
Mitä kahdella johtimella voi mitata? Toinen runkoon ja toinen tulpanjohtoon niin saadaan rpm? Mikä tuo dwell on ja miten se pystyy sen mittaamaan?
Vastaa Viestiin