Солнечные батареи. Тепло без посредников

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нет, это плохой корпус, корпуса без специального металлизированного основания для теплоотвода не применяйте.

У всех кремниевых диодов ВАХ примерно одинаковые.
И нужно понимать что ничего идеального бывает.
Кстати, у диодов Шоттки падение напряжения примерно в 2 раза меньше, чем у кремниевых, имейте это ввиду.
Лично я бы остановился на кремниевом диоде в большом корпусе (ТО 247) и с ВАХ особо не заморачивался, хотя конечно можно и поискать.
Вот такой не подойдет ?
https://www.chipdip.ru/product/dsek60-02a

Хорошо, тогда диоды можно закрепить не на дне бака, а на его боковой поверхности, непосредственно у дна бака.
Хотя нужно понимать что любой нагревательный элемент покрывается накипью и сделать тут что-либо сложно, хотя конечно есть магниевые аноды и т. п.
Поэтому чем больше площадь поверхности у нагревательного элемента, тем меньше накипи будет приходить на единицу площади и тем дольше проработает ТЭН без заметного перегрева.

 

Если мне ответят на вопрос:

то можно сделать штуку, которой пофиг тип корпуса диода.

По 220р.за корпус? Ужас!

Что не так? Соотношение тока при Uomkp u npu Uomkp*0.9? Не беда! Идеальных диодов не бывает, и дифференциальное сопротивление- это для перфекционистов.

Ужос! 45р.за 15А!
Я вот 3 часа назад заказал по портола рубля 150 штук Д232-50. Итого 225 рублей. Мож, конечно, прокинут- поглядим. ЗЫ- если б у меня было хоть киловат/\/час излишков- давно б грел воду.

 

Как это всегда водится, невежество агрессивно. Читайте, учитесь и благодарите за науку: формула Аррениуса применительно к надежности полупроводниковых приборов. В частности, широко используется в полупроводниковой промышленности для ускорения отказов при квалификационных испытаниях. Именно на этой основе производители полупроводниковых приборов определяют надежность приборов.

Я об этом уже писал: есть тепловое сопротивление, оно не нулевое и зависит от конструкции. Вы же не собираетесь диоды прямо в воду опускать, я надеюсь? Или вам недостаточно опыта дегенератора идей, открывшего Америку через 150 лет после Симпсона?

Вам придется делать ТЭН огромного размера: ставить диоды через изолирующие прокладки на алюминиевую пластину, заполнять гидроизолирующую трубку дорогой теплопроводной пастой и вдвигать пластину внутрь трубки. Какое получится тепловое сопротивление - бог весть, расскажете когда попробуете. И во что обойдется такая конструкция тоже интересно.

Непонятно как можно прижать алюминиевую пластину ко внутренней поверхности трубки не усложняя и удорожая конструкцию неимоверно. А без этого о низком тепловом сопротивлении и не мечтайте.

 

Мощные стабилитроны - довольно бессмысленные, а потому непопулярные приборы. Вместо них почти всегда можно и нужно использовать маломощные стабилитроны и мощные транзисторы.


Для получения нужного напряжения вместо одного D1 можно ставить цепочку стабилитронов. Для получения нужной мощности вместо одного транзистора можно ставить много в параллель, только токи надо будет выровнять при помощи резисторов в эмиттерах.

А уж транзисторов-то сейчас - завались, в любых корпусах и задешево.

 

Возьмем для примера какой-нибудь мощный транзистор в изолированном корпусе TO-3PF.

Cогласно даташиту, в таком корпусе он может рассеять 85 Вт при 25С - на теплоотводе бесконечного размера. Однако даже на таком теплоотводе его способность рассеять мощность уменьшается с ростом температуры, что в даташите показано в виде графика (черный цвет):



У другого транзистора в таком же корпусе указана теплопроводность между кристаллом и корпусом 2.6 C/W, а также указана предельно-допустимая температура кристалла, 150С. При 25С он может рассеять 48Вт. Для него такой график можно нарисовать самому. Что я и сделал синим цветом.

Kогда между корпусом и бесконечным теплоотводом (водой в баке) есть что-то еще, то суммарная теплопроводность ухудшается.

Сколько сможет рассеять некий абстрактный прибор в таком корпусе при температуре воды 70С? А кто его знает, где-то ватт 20-40, а то и меньше, зависит от конкретного типа приборa и от конструкции теплоотвода между корпусом и водой.

 

скорее 20 руб, за ~0,5*15~7 (Вт) 3 рубля Ватт в итоге. Ну не бесплатно конечно.

Да вот не идеальный диод ни разу. В зависимости от режима будет то 0,5В, то 1,2В...
Ну и не дешевый...

Накипь не так страшна, да и у нас нагрев должен быть очень спокойной на большой площади (температура ТЭН-а чуть теплее воды). ИМХО конечно.

Диод должен работать в диапазоне температур кристалла от комнатной до градусов 120 и в диапазоне токов от томинала, до скажем 5% номинала. Желательно бы чтобы во всем этом диапазоне прямое напряжение было более менее постоянное, а не от мала до велика.

А вместо D1, R1 нельзя просто сделать опорное напряжение на внешнем источнике напряжения? Вот прямо зафиксировать сколько считаешь нужным и транзистор в режиме КЗ будет греться на выходе. нет?

 

Да, я смотрел его ВАХ.
Это типичная хар-ка диода, она может быть немного круче у диодов с малым обратным U.
Но это надо искать, но даже в этом случае выигрыш будет небольшой.
Кстати, можно посмотреть ещё и защитные диоды, но у них корпус цилиндрический, что неудобно.

Тогда придется применять транзистор с коммутирующей схемой.

 

Зенеры стабилитроны и шоттки диоды среди того что смотрел заметно ближе к идеальным. И от температуры зависимость небольшая.

 

Режим будет почти постоянным. При правильно организованном теплообмене с водой. При этом учитывайте, что +25оС на кристалле могет быть при токе 20А только если диод обдувается воздухом с Т~223K или жидкостью ниже нуля цельсиев. Так что рабочая зона тут плюс-минус:

 

Это неизбежно, если обычные диоды использовать в качестве стабилизаторов напряжения. Какие ни возьмите, у всех будет так.

Когда-то делали специальные диоды, назывались "стабисторы", у которых ВАХ напоминала ВАХ стабилитрона. Маломощные, конечно. Продолжают ли их выпускать - не знаю, ибо по-моему сейчас они никому не нужны.

Так не будет работать.

Зато вместо стабилитрона можно использовать "идеальный регулируемый стабилитрон", микросхему TL431. Тогда и характеристика регулировки будет намного ближе к идеальной, и напряжение легко регулировать, например, для компенсации изменений температуры.

Вот пример регулятора на основе TL431


Если из этой схемы выбросить Rin и RL, то останется регулируемый стабилитрон.

 

Это да, но тут появляются другие проблемы - стабилитроны неудобно крепить, да и мощность рассеивания у них небольшая, а диодов Шоттки понадобится в 2 раза больше.

 

Может быть вода +80, и 2% номинала ток
А может быть вода +20 и 100% номинала ток.
Принимая по данным ВАХ за номинал 100А в первом случае на диоде ~0,6В, а во втором ~1,3В

Вот Шоттки (в ТО 220). Идеальный диод дал бы прямую выходящую из (0,0) с коэффициентом равным прямому напряжению, тут ну почти...

 

Зачем вам Шоттки? Для вашей задачи Шоттки - просто как резистор работает, ток почти пропорционален напряжению.

 

Если не придумаем надёжный способ сделать из цепочки из 10-30 диодов объект с IP68- то ставить его можно только в диэлектрическую жижу, которая будет циркулировать в основной танк типа догревателем как в бойлер косвенного нагрева. И если вода +293К (), то пора нормальный ТЭН включать, а не на Солнце рассчитывать.

 

1. Шоттки дороже за ампер.
0. Шоттки имеет падение в 2-3 раза менее обычных. Далее- см. п. 1.