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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kühlkörper für Gleichrichterdiode


Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Hallo!

Ich habe folgende Frage: für ein Experiment möchte ich die 
Wechselspannung eines alten Schweißtransformators gleichrichten, und 
habe vor die im Anhang beschriebene Diode zu verwenden.
Da ich einen Strom vom 90A schalten muss ist zweifellos ein Kühlkörper 
notwendig, leider habe ich damit wenig Erfahrung und bin mir ein wenig 
unsicher, daher würde ich gerne wissen ob meine Überlegungen so weit 
stimmen, bzw was man besser machen könnte.

Aus dem Datenblatt:
--> Tj = 180°C
--> T_umgebung = 25°C
--> Rthjc = 0,5 K/W
--> Vf = 1,17V

Pmax = 90A*1,17V = 105,3W

Pmax = (Tj-T_umgebung)/(Rthjc+Rthkk)

---> Rthkk = [(Tj-T_umgebung)/Pmax]-Rthjc
     Rthkk = 0,972 K/W

Wenn ich alles richtig verstanden habe muss ich jetzt nur noch einen 
Kühlkörper finden der diesen oder einen kleineren Wärmewiderstand 
besitzt.
Muss der Übergangswiderstand der Wärmeleitpaste auch berücksichtigt 
werden, oder kann dieser vernachlässigt werden?

So, ich hoffe jemand kann mich in meinen Annahmen bestätigen, oder mich 
auf einen Fehler hinweise, da ich gerne vorher wissen würde ob sich die 
Diode in Rauch auflösen wird, oder nicht.

Danke.

Autor: MaWin (Gast)
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> ich hoffe jemand kann mich in meinen Annahmen bestätigen

Im Prinzip schon, interessant, dass RthJH um 0.4 schlechter ist als 
RthJC, also der Übergang Gehäuse zu Kühlkörper trotz Schraube in Gewinde 
und Auflagefläche und ohne Glimmerisolierscheibe 0.4 ausmachen soll, du 
musst also mit RthJH von 0.9 rechnen.

Die maximalen Ströme sind ja in Fig 5 angegeben.

Ich würde andere Dioden nehmen (erstens Schottky, zweitens anderes 
Gehäuse), denn wozu brauchst du bei einem Schweisstrafo 800-1800V, oder 
gleich geschaltete MOSFETs (aktive Gleichrichter) mit deutlich 
niedrigerer Verlustleistung.

Aber achte drauf, auch Schweisstrafos liefern gar nicht den Strom, den 
sie versprechen :-)

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Ja, stimmt, die hohen Spannungen sind eigentlich nicht notwendig, 
allerdings ist die Diode einfach die billigste die ich für den 
angegebenen Strom finden konnte.

Wie sieht denn so ein aktiver Gleichrichter mit MOSFETs aus?
Kann man damit auch gleich einen Brückengleichrichter bauen? Denn aus 
Kostengründen bin ich bis jetzt nur von einer Einweg-Gleichrichtung 
ausgegangen.

Autor: MaWin (Gast)
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Im Prinzip ist es ein MOSFET, der von einem Komparator gesteuert wird, 
so bald an seinen Anschlüssen die Polaritaet 'in Leitrichtung' liegt. 
Allerdings haben die meisten MOSFETs eine eingebaute Diode, die gerade 
#falschrum' leitet. Man baut sie also verkehrtherum ein, und der 
Kompaartir schaltet sie ein, wenn die Polaritaet so ist, dass die 
interne Diode in Leitrichtung kommt. In 'üblicher'Leitrichtung des 
MOSFETs ist er immer gesperrt.

http://cds.linear.com/docs/LT%20Magazine/LTMag-V18...
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4358fa.pdf
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/4357fc.pdf

Da ein eingeschalteter MOSFET aber möglichst optimal leitet ("0 Ohm 
hat") ist es ggf. einfacher, die Spannung nicht direkt an seinen 
Anschluessen zu messen, sondern von andere Stelle der Schaltung 
herzuleiten.

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3900fa.pdf

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Jonny B. schrieb:
> Ja, stimmt, die hohen Spannungen sind eigentlich nicht notwendig,
> allerdings ist die Diode einfach die billigste die ich für den
> angegebenen Strom finden konnte.

Was auch erprobt geht: Dioden aus Drehstrom-Lichtmaschinen (Pkw).

Kann man recht gut parallelschalten, und mit etwas Lüfter-Kühlung sehr 
gut für Experimente nutzbar.
Der damit reparierte Bosch-Werkstattlader läuft seit mehr als 20 Jahren, 
je 4 Dioden parallel im Gleichrichterzweig und das Bosch-Teil kann gut 
80A Dauerstrom./200A Starthilfe 15 Sekunden.


>.

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Intressant das mit den ICs, jetzt muss ich mir nur noch überlegen wie 
ich das alles schalten muss um einen Brückengleichrichter zu erhalten.
Außerdem muss ich geeignete MOSFETS finden.
Entspricht der zulässige Drain Strom auch dem maximalen Strom der über 
die "eingebaute Diode" fließen darf?

Außerdem habe ich gerade etwas von einem Syncromgleichrichter gelesen, 
und werde mich mal darüber ein bisschen informieren... bzw kann mir 
jemand was dazu sagen?

Autor: MaWin (Gast)
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> Entspricht der zulässige Drain Strom auch dem maximalen Strom der über
> die "eingebaute Diode" fließen darf?

Der Strom wird nie über die eingebaute Diode fliessen, denn dann 
entstände ja ein Diodenspannungsabfall.
Wenn der Strom über die Diode fliessne würde, wird von der Elektronik 
der MOSFET eingeschaltet, damit der Strom um die Diode drumrum durch 
niederohmige Drain fliesst. Insofern ist der macimale Strom derselbe. 
Sonst gilt das nicht, weil die Diode höhere Verlustleistung bewirken 
würde, würde der Transi zu heiss.

> Außerdem habe ich gerade etwas von einem Syncromgleichrichter gelesen,
und werde mich mal darüber ein bisschen informieren... bzw kann mir
jemand was dazu sagen?

Das heisst nur, dass die Schalter (MOSFETs) synchron mit den 
Poaritätswechseln des Wechselstrom geschaltet werden. Das gibt es in 
Kleinleistung (Synchrondemodulationsempfaenger) und in gross 
(Thyratrons).

Autor: Jens G. (jensig)
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aber Achtung: auch wenn man geschaltete Mosfets zur Gleichrichtung 
nimmt, sollte man deren eben doch vorhandenen Spannungsabfall nicht 
ignorieren. Das sollten schon recht kräftige Dinger sein, oder man 
schaltet einige parallel. Hat ein schon recht guter Mosfet z.B. 4mOhm 
Rdson (das sind Mosis so im Bereich 100-150A), dann sind das bei 100A 
auch schon 400mV bzw 40W - also Schottky-Bereich. Und ein solcher Mosi 
in TO220 ist vielleicht auch nicht das Wahre, wegen der doch recht 
dünnen Beinchen, die ebenfalls Spannungsverlust verursachen, und somit 
ebenfalls heizen.
Also entweder man findet besere Mosis in besserem Gehäuse, oder man 
schaltet einige parallel (4 Mosis machen 1mOhm/100mV/10W bzw 25A/2,5W 
pro Mosi).

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Ok, ich verstehe...
Wenn das so ist, werde ich mich mal dahinter klemmen, und versuchen aus 
den ICs und geeigneten MOSFETs einen Brückengleichrichter zu basteln.
Eventuell werde ich versuchen einen steuerbaren Gleichrichter daraus zu 
machen, einen solchen habe ich mir bereits angesehen, der war allerdings 
aus Thyristoren aufgebaut.
Und laut meiner Preisliste sind Thyristoren wesentlich teurer als 
MOSFETS, abgesehen davon entsteht ja dabei wieder eine größere 
Verlustleistung.

Also das Fazit des ganzen ist dann wohl das ein aktiver MOSFET 
Gleichrichter ( egal ob steurbar oder nicht) die beste Lösung des 
Problems ist, da er billig ist, und nur eine geringe Verlustleistung 
auftritt.

Autor: Jens G. (jensig)
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abgesehen, daß Thyristoren/Triacs teurer sein können - die haben auch 
wohl um 1V Spannungsabfall bzw. entsprechende Verlusteleistung (also wie 
Dioden)

Autor: Buzi (Gast)
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Ich habe mal aus 5x B250xx Brückengleichrichtern sowas für meinen 
Schweißtrafo gebaut (ca. 100A). Es funktioniert... aber: bei einem 
einphasigen Trafo wirst Du keine großen Verbesserungen beim Schweißen 
mit Elektroden feststellen! Erst recht nicht mit einer 
Einweggleichrichtung! Das funktioniert erst mit 3Phasen und 6-Puls GR 
wie in großen MAG-Geräten. (Stichwort Nulldurchgang)
Zweck war bei mir übrigens WIG-Schweißen mit dem billigen Baumarkttrafo.

Grüße,
Sebastian

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Du hast die Gleichrichter parallel geschlatet? Oder wie muss ich das 
verstehen? Ich war immer der Meinung Dioden lassen sich nicht parallel 
schalten, bzw das würde wenig Sinn machen.
Und keine Angst, ich habe nicht vor damit zu schweißen, ich brauche nur 
eine große Stromquelle.

Autor: MaWin (Gast)
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>  MOSFETs einen Brückengleichrichter

Tip: Nimm Trafoübertrager zur Gate-Ansteuerung, dann entfällt das 
Gewurstel mit Potentialunterschieden die sich auch noch ständig ändern, 
denn PhotoMOS-Relais gibt es leider nicht für hunderte von Ampere.

> Zweck war bei mir übrigens WIG-Schweißen mit dem billigen Baumarkttrafo.

Was sollen andere Dioden daran ändern ? Es bleibt doch ein Trafo mit 
sounsoeiner Leerlaufspannung (sagen wir 56V) und soundsoeiner Spannung 
unter Belastung (sagen wir 26V bei 100A).

> Dioden lassen sich nicht parallel

Sie lassen sich parallel schalten, wenn der Widerstand der Zuleitungen 
gross ist (und vor allem untereinander gleich gross ist) im Verhaeltnis 
zur Durchlasspannungsänderung bei Temperaturanstieg der Dioden. Bei 
dicken Dioden tun es schon ein paar cm Zuleitung.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Jonny B. schrieb:
> Du hast die Gleichrichter parallel geschlatet? Oder wie muss ich das
> verstehen? Ich war immer der Meinung Dioden lassen sich nicht parallel
> schalten, bzw das würde wenig Sinn machen.

Nonsens, s.o.
Da ich die auch erfolgreich parallel geschaltet habe, solltest Du 
vielleicht mal zügig drüber nachdenken Deine obige Meinung zu 
revidieren.


> Und keine Angst, ich habe nicht vor damit zu schweißen, ich brauche nur
> eine große Stromquelle.

Stromquelle im Sinne von Strom=konstant.?
Oder Stromquelle im umgangssprachlichen Sinne "liefert etwa konstante 
Spannung und dafür viel Strom"?


Denn gerade bei Schweißen ist die erstere Auslegung durchaus die 
technisch bessere. Liefert nämlich einfach bessere Schweißergebnisse.

Autor: Buzi (Gast)
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Ich habe die 5 Brückengleichrichter parallelgeschaltet, die 4²mm 
Zuleitungen sind konstruktiv bedingt und dienen zufällig zum 
symmetrieren.

Bei einem 50Hz Einphasentrafo gewinnt man durch Gleichrichtung mit 
Brücke nicht viel, da müsste noch eine Drossel zum glätten dahinter oder 
große Cs, aber wie sich das wohl schweißt.... "schöner" Gleichstrom geht 
nur mit 3 phasen und 6-Puls GR.

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