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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Längsregler mit MOSFET


Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Hallo!

Ich möchte gerne einen einstellbaren Längsregler für eine 
Eingangsspannung von 52V und einen maximalen Ausgangsstrom von 90A 
aufbauen.
In diversen Büchern habe ich nur Schaltungen gefunden wo NPN 
Transistoren verwendet werden (siehe Anhang).
Ich wollte wissen ob man so einen Regler auch mit MOSFETS aufbauen kann, 
und was man dabei beachten muss. Hat jemand einen Schaltplan für so 
einen Regler, oder weiß wie man den aufbauen muss?

Danke.

Autor: Ich (Gast)
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Bist Du dir sicher mit den 90 Ampere?

Eingangsspannung-Ausgangsspannung*Ausgangsstrom gilt es dann als Wärme 
abzuführen. Das ist kein Sonntagnachmittagprojekt.

Autor: Gast (Gast)
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> Ich möchte gerne einen einstellbaren Längsregler für eine
> Eingangsspannung von 52V und einen maximalen Ausgangsstrom von 90A
> aufbauen.

Utopist ?

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Ja, vermutlich wird es onehin nicht zu einer so hohen Stromaufnahme 
kommen, aber darum geht es nicht, sondern um die Funktion/Schaltung für 
einen Regler.

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich wollte wissen ob man so einen Regler auch mit MOSFETS aufbauen kann,
> und was man dabei beachten muss. Hat jemand einen Schaltplan

Ja, genau so, nur NMOSFET statt NPN.

Beim NPN liegt die Ausgangsspannung 0.7V unter der Spannung an der 
Basis,
beim MOSFET eher 5V, der Verlust ist also höher, daher nimmt man sie 
nicht.

Zudem können Emitterfolger (eine solche Schaltung war dein Regler mit 
NPN Transistor) schwingen, beim MOSFET ist die Neigung als Sourcefolger 
zu schwingen noch viel grösser.

Theoretisch geht das so aber.

Autor: Andi ... (xaos)
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ab der leistungsklasse nimmt man idr keine mosfets, da die 
velrustleistung da quadtratisch zumnimmt, bei biplolar transistoren 
jedoch nur linear..

Autor: MaWin (Gast)
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Da denkst du jetzt im stillen Kämmerlein noch mal drüber nach..

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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Und wie siehts bei der Verwendung von IGBTs aus?

Autor: Traurig (Gast)
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@Andi D. (xaos)

>ab der leistungsklasse nimmt man idr keine mosfets, da die
>velrustleistung da quadtratisch zumnimmt, bei biplolar transistoren
>jedoch nur linear..

Tja. Anmelden ist noch keine Garantie für sinnvolle Beiträge. Und 
rechtfertige Dich nicht damit, dass das im Schaltbetrieb aber stimmt.

Autor: Horst (Gast)
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Hallo,

IGBT's sind doch optimiert auf's schnelle Schalten bei großen Strömen 
und Spannungen (z.B 1200 V )
Du willst aber moderate Spannungen verwenden, wozu also IGBT's.
Um es mittels eines MOSFET hinzubekommen, brauchst du eine 
Spannungsquelle, ( z.B. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_(Elektrotechnik), Highside 
driver  ) , die eine Ansteuerung des MOSFET unabhängig von der 
Spannungsdifferenz zwischen Drain und Source zulässt.
Du kannst aber auch eine P-MOSFET nehmen und dafür Sorge tragen, dass 
die Spannung U_gs auf -20 V begrenzt wird.
Aber mal im Ernst, wer will bei 52V Eingangsspannung durch einen 
Linearregler bei 2 Volt Ausgangsspannung und 90 Ampere 50x90 = 4500 Watt 
in den MOSFET's verbraten und die Wärme abführen.
Bei solchen Leistungen bleibt doch nur ein Schaltregler.

Gruß Horst

Autor: Michael (Gast)
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Was willst Du denn genau machen??

Verlustleistungsrechnung:
Pv = dU * I
I = 90A
dU = 0.1V  => Pv = 9W
dU = 1V    => Pv = 90W
dU = 10V   => Pv = 900W
dU = 50V   => Pv = 4500W

Sofern Du mit einem Längsregler eine Nachregelung nach einem 
Schaltnetzteil vornehmen möchtest (Verbesserung der Spannungsqualität) 
ist ein möglichst geringer Spannungsdrop wünschenswert. -> MOSFET da 
hier ein kleiner Spannungsdrop möglich ist.

Bei reinem Längsregler und einigen wenigen Volt rate ich Dir einen 
Transistor zu nehmen. Du wirst so oder so mehrere Bauteile parallel 
schalten müssen, da Du sonst aus der SOA der Bauteile rausfleigst. Um 
eine lokale Rückkoppelung mit einem Emitterwiderstand (Source) zur 
Kompensation der Temperaturdrift wirst Du ebenfalls nicht herum kommen.
Vorteil der Transistoren ist ein mehr oder weniger linearer Zusammenhang 
von Ausgangsstrom zu Basisstrom. Meiner Meinung nach sind 
Transistor-längsregler weniger Schwingungsanfällig.


Allerdings stellt sich mir die Frage was das alles soll.
Du könntest auch einen Tiefsetzsteller bauen. Ist viel kompakter und hat 
deutlich höheren Wirkungsgrad.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das im Bild ist kein Regler, sondern nur ein Steller.
Geregelt wird im Originalplan nur an der Ube vom Transistor, und die ist 
vom Basisstrom und der Temperatur abhängig.
Und mit einem Mosfet wird der Steller ein sehr unschönes Stellverhalten 
haben, weil die Ugs-Kennlinie wesentlich weniger gut definiert ist als 
eine BE-Strecke...

> 90A
Man kann nicht mit Low-End Konzepten anfangen und später High-End 
Ergebnisse erwarten.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Hmm, sicher ein hübsches WE Projekt des TE: DIY-4600Watt-Netzteil :)

So ganz grob als quick und dirty-Ansatz:

Man nehme ca. 100 Leistungs-Transistoren und schalte diese (auf genügend 
großen Kühlkörpern montiert) parallel. Dann bläst man das ganze mit 
einigen Pabstlüftern an. Weiter...

Autor: Jonny B. (jonnybgood)
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>Du könntest auch einen Tiefsetzsteller bauen. Ist viel kompakter und hat
>deutlich höheren Wirkungsgrad.

Was ist ein Tiefsetzsteller?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ist google bei Dir kaputt?

Oder konntest Du nur das Wort Tiefsetzsteller nicht eingeben?

Autor: Juergen (Gast)
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> Man nehme ca. 100 Leistungs-Transistoren ...

Warum erinnert mich das jetzt an Werner sein Motorad?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Juergen schrieb:
>> Man nehme ca. 100 Leistungs-Transistoren ...
>
> Warum erinnert mich das jetzt an Werner sein Motorad?

Vermutlich weil's hier genauso abläuft :)


Ein 4,6 kW Netzteil ist sicher kein einfaches Projekt.
Als Tiefsetzsteller wird es eher noch komplexer (sofern das Teil 
einigermaßen betriebssicher funktionieren soll).


Wie Lothar schon treffend sagt:

> Man kann nicht mit Low-End Konzepten anfangen und später High-End
> Ergebnisse erwarten.

Das vom TE abgebildete Emitterfolgerkonzept ist sicher eine als Prinzip 
gültige  & akzeptable Darstellung.
Aber für Leistungen im kW Bereich sollte man etwas Deutlich mehr 
Erfahrung mitbringen.

Diese  hat der TE definitiv nicht im nötigen Umfang. Drum kann man nur 
deutlich vom Weiterfrickeln abraten.

Denn so ungefährlich sind 52V DC @ 90A nun wirklich nicht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  MaWin (Gast)

>Theoretisch geht das so aber.

Und sogar PRAKTISCH! Die meisten Low-Drop Regler haben P-Kanal MOSFETs 
drin. Und mit der entsprechenden Aussenbeschaltung schwingen die auch 
nicht.

Und dass unser Fragesteller ein "klein" wenig naiv und e-technisch 
unerfahren, dafür aber sehr enthusiastisch ist sollte klar sein ;-)

MFG
Falk

Autor: Fralla (Gast)
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>ab der leistungsklasse nimmt man idr keine mosfets, da die
>velrustleistung da quadtratisch zumnimmt, bei biplolar transistoren
>jedoch nur linear..

Da wollte jemand die Physik austricksen.... einfach geil

Autor: Holm Tiffe (holm)
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@Lothar Miller:

Du liegst flashc!

Das ist kein Steller, sondern ein Regler.
Die Referenzspannung wird durch den Einstellregler in Verbindung mit der 
Z Diode vorgegeben und liegt an der Basis an. Am Ausgang (Emitter) liegt 
die Vergleichsspannung und diese Vergleichspannung wirkt sich auf den 
Basisstrom des Transistors aus. Der Transistor versucht mit seiner 
gesammten Stromverstärkung die Vergleichsspannung auf die 
Referenzspannung abzüglich der Flußsspannung der BE Strecke 
einzustellen. Das ist eine Regelung, wie mies auch immer.

Gruß,

Holm

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Holm Tiffe schrieb:
> @Lothar Miller:
> Du liegst flashc!
> Das ist eine Regelung, wie mies auch immer.
Das waren doch meine Worte ;-)
Zitat:
>>> Geregelt wird ... nur an der Ube vom Transistor, und die ist  <<<
>>> vom Basisstrom und der Temperatur abhängig.                   <<<

Autor: :::: (Gast)
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Und ich hab grad kuerzlich gelesen, dass mit parallelen Mosfets im 
Linearbetrieb nichts ist. Und zwar ist die Gatespannung 
temperaturabhaengig. So, dass der Heissere mehr Strom uebernimmt, und 
sich so ueberhitzt. Das bedeutet eine Ansteuerstufe pro FET.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Und zwar ist die Gatespannung temperaturabhaengig.
Ich dachte, die Gatespannung ist nur spannungsabhängig   :-o

Autor: :::: (Gast)
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... die Gate Funktionalitaet.

Autor: Ralph Berres (Gast)
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Ein 4600 Watt Netzteil ist in der Tat kein Wochenendprojekt, weder als
Schaltnetzteil noch als Linear geregeltes Netzteil.

Bei der Leistung kommt eigentlich nur noch ein Schaltnetzteil in Frage, 
es sei denn man will im Winter seine Wohnung damit heizen.

Allerdings gehört unglaublich viel Erfahrung ein Schaltnetzteil dieser 
Leistung aufzubauen. Das ist eine Sache für gestandene Profis, nicht für 
einen Amateur.
Ein lienear geregeltes Netzteil ist bei der Inbetriebname prinziepiell 
gutmütiger, und für einen Amateur leichter zu realisieren. Man sollte 
sich aber darauf einstellen, das man bei 4,6KW maximaler Verlustleistung 
mehrere hundert Transistoren paralell schalten muss und einen 
zwangsbelüfteten Kühlkörper benötigt. So ein Projekt kann leicht an die 
2000 Euro Materialkosten nach sich ziehen. Aus oben schon beschriebenen 
Gründen würde ich Bipolare Transistoren vorziehen.
Ich selbst habe ein Labornetzteil gebaut welches nur!!! 30V und 25Ampere
liefert. Ebenfalls lineargeregelt, weil ich den EMV Dreck eines 
Schaltreglers nicht brauchen kann. Ich habe 40 !!! Transistoren BD249
paralell geschaltet, und 3 Papstlüfter zur Kühlung eingesetzt. Nur so 
war ich thermisch auf der sicheren Seite. Auch bei extremen 
Lastsituationen
( 1,2V 25Amp ) bei welche die maximale Verlustleistung entsteht.
Ich wünsche dem Jonny aber viel Erfolg beim Bau seines Netzteiles.

Ralph Berres

Autor: Jupp (Gast)
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Und laufen die 52V/90A jetzt?

Autor: Udo Schmitt (urschmitt)
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Jupp schrieb:
> Und laufen die 52V/90A jetzt?

Und warum glaubst du daß der TE jetzt nach fast 3 Jahren hier reinschaut 
und dir antwortet?
Kannst du diese alten Threads bitte in Frieden ruhen lassen.

Autor: Jupp (Gast)
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Naja ich dachte mir, dass jetzt nach drei Jahren vielleicht ein erster 
Ansatz da ist. Schließlich handelt es sich um ein interessantes Projekt, 
aus dem auch andere lernen können.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Jupp schrieb:
> Naja ich dachte mir, dass jetzt nach drei Jahren vielleicht ein erster
> Ansatz da ist. Schließlich handelt es sich um ein interessantes Projekt,
> aus dem auch andere lernen können.

Ich denke, es gibt nur wenig sinnvolle Anwendungen für ein
solches Netzteil. Deshalb wüsste ich nicht, was man daraus
lernen kann.
Gruss
Harald

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