订购的300个电容和30只IRF3205到货了,共花了大洋200元。
赶紧来测试一下吧,测试用的触发脉冲利用了本站数字温控表头产生,稍微修改了一下程序,可以很方便地产生任意宽度的脉冲。单片机的驱动能力很弱,虽然场效应管的输入阻抗很高,但其开关切换时需要对栅极充放电。实际测量了一下,如果直接用单片机驱动,这个过程需要500us,相对1~2ms的脉宽来看,这是无法接受的。因此,增加了驱动电流放大电路。
来自单片机的脉冲信号经9014、9012放大后驱动IRF3205,开关速度可以<1us。电容C1为栅极供电,二极管D1防止IRF3205导通期间C1放电。示波器的输入端直接接在IRF3205引脚根部,观察漏极波形。
测量结果
下图为一个电容(4700uF)放电时IRF3205漏极上的波形。
从图中可以看出,IRF3205导通、放电开始时漏极电压迅速从12V下降到2.2V,260us后关闭IRF3205,电容残余3.6V电压。开关瞬间都有一个尖脉冲,那是寄生电感引起的。根据前面介绍的公式,求得平均放电功率为((12*12-3.6*3.6)/2)*4700/260=1184.4(W)。IRF3205上的功率1184.4*2.2/12=217.14(W),环路电阻260/4700=0.0553(ohm),峰值电流12/0.0553=216.9(A)。
把并联电容器的个数逐个增加到5个,测出一组数据:
电容(uF) | 导通压降(V) | 导通时长(uS) | 漏极功耗(W) | 峰值电流(A) |
4700 | 2.2 | 260 | 217.14 | 216.9 |
9400 | 2.9 | 400 | 372.1 | 282 |
14100 | 3.5 | 560 | 481.16 | 302.14 |
18800 | 3.6 | 720 | 513.24 | 313.33 |
23500 | 3.6 | 900 | 513.24 | 313.33 |
从测试结果看到一个有趣现象,当并联电容达到4个后,再增加电容数量,电流不再变化(环路电阻不再减小)。查表得到,并联5的电容(放电900us)对应的Zthjc = 0.21,假设Tc=75度,Tj = 0.21 * 513.24 + 75 = 182.8度。略微超标了一些,但由于我们假设的其他条件是比较苛刻的,实际总体上还是很安全的。