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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichrichter mit Schottky


Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo,
ich möchte wegen dem geringeren Spannungsabfall eine Gleichrichter-
Brücke mit Schottky-Dioden (1N5817 1A 20V) aufbauen.
Die Versorgung liefert ein era EI 30/18 Trafo mit 9V (leerlauf 13,8V).
Die Spannung der Diode mit 20V liegt schon sehr knapp an der Spitzen-
spannung der Versorgung. Kann es da zu Problemen kommen, oder sind
die Dioden etwas tollerant.
Kurzzeitig könnten auch aus dem Netz Spannungsspitzen kommen, könnte
dies zur sofortigen Zerstörung der Dioden führen.

Viele Grüße

Jürgen

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Hallo Jürgen,
das ist wirklich zu knapp. Ich würde auf jeden Fall eine Nummer höher
Gehen 1N5818 (30V) oder 1N5819 (40V) dann bist Du auf der sicheren
Seite. Auch wenn die Dioden nicht gleich bei der ersten
Überspannungsspitze ausfallen, dann doch vielleich bei der 10. oder
100. Das ist halt eine Frage der gewünschten Zuverlässigkeit der
Gerätes.

Jörg

Autor: Frank (Gast)
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Wenn ich mich rechte erinnere, müssen die Dioden die doppelte
Scheitelspannung aushalten. Ich bin aber gerade zu faul, um das nochmal
genau in meinem Bauelemente-Skript nachzuschlagen, sorry.

Autor: Profi (Gast)
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Ab und zu sieht man keramische Kondensatoren mit ca. 100nF parallel zu
den Dioden. Sie sollen diese Spitzen fernhalten / abschwächen.
VDRs oder passende Überspannungsableiter (surge protectors) eignen sich
genauso.

Schottkys mit höherer Spannung haben allerdings einen höheren
Spannungsabfall. Ähnlich wie der Rdson bei FETs.

Nur ein kleiner Tip (Tipp?) nebenbei: tolerant hat nichts mit toll zu
tun und wird deshalb mit einem L geschrieben.

Autor: Benedikt (Gast)
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Die 100nF haben eigentlich einen anderen Zweck:
Normale Dioden leiten noch einige 10us weiter, obwohl sie bei der
anliegenden Spannung schon sperren müssten. Das kann zu einem starken
Stromfluß führen, der relativ abrupt endet und so Störungen verursacht.

Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo,
@Profi: Wäre aber toll gewesen.
Deshalb fiel meine erste Wahl ja auch auf die 1N5817.

Die Leerlauf Scheitelspannung am Trafo hat ca. 30 - 35V von positiven
Scheitel zu negativem Scheitel. Wäre dann entsprechend den Angaben von
Frank eine 1N5819 (40V)die Richtige Wahl?

Betriebssicherheit ist mit das wichtigste Kriterium. Jedoch muss auch
der Spannungsabfall am Gleichrichter möglichst klein bleiben.

Der momentan verwendete DIL-Gleichrichter wird ziemlich warm (70°C).
Auch der Trafo erreicht ca. 65°C.
Bei konsequenter Vermeidung von Spannungsverlusten (Schottky-Dioden
im Gleichrichter, Relaisschaltung mit FET) könnte ich die
Trafospannung noch auf 6V Reduzieren, was die Wärmeentwicklung weiter
verringert.
Mein Gerät soll Brennstoff einsparen und nicht durch Elektroheizung
ersetzen.

Jürgen

Autor: A.K. (Gast)
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Mittelpunktgleichrichter spart 2 Dioden nebst deren Durchflussspannung
ein.

Alternative: Passendes Schaltnetzeil aufgabeln.

Autor: crazy horse (Gast)
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hat aber andere Nachteile.
-Trafo wird wärmer bzw muss grösser ausgelegt werden
-doppelte Sperrspannungsbeanspruchung der Dioden
-man spart nur 1x die Flussspannung ein

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Beim Brückengleichrichter müssen die Dioden nur die einfache
Scheitelspannung sperren. 30 V wären also ausreichend. Die Flußspannung
läßt sich noch reduzieren, indem man stärkere Dioden, z.B: 3 A, nimmt.
noch besser ist es, die Trafospannung etwas höher zu wählen und einen
Schaltregler nachzuschalten.

Jörg

Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo,
@crazy horse + Jörg R. + A.K.
"hat aber andere Nachteile.
-Trafo wird wärmer bzw muss grösser ausgelegt werden"
genau daß will ich vermweiden

"-doppelte Sperrspannungsbeanspruchung der Dioden"
erforderliche Diode hat größeren Spannungsabfall

"-man spart nur 1x die Flussspannung ein"
wäre erwünscht

Wenn ich Vor- und Nachteile abwäge wird wohl der Brückengleichrichter
mit 1N5818 (1A,30V)oder 1N5822 (3A,40V) die vorteilhafter Lösung
sein.?

Gibt es noch weitere Möglichkeiten im Bereich der Stromversorgung
die Wärmeentwicklung zu reduzieren.

Die Baugröße des Trafos kann nicht vergrößert werden
(Hutschinengehäuse).
Schaltnetzteil ist wegen Baugröße und Kosten weniger interessant.
Der Spannungsregler für den 5V-Teil ist kein Problem (Külkörper vorh.)
Verbrauchger wie Relais(Fin34.51 12V) und Prozessor mit sonstiger
Elektronik sind schon minimal oder nur schwer änderbar.

Ich denke an Induktivitäten, Widerstände, Kondensatoren im Primär-
oder Sekundärkreis des Trafos. Die Ausgangsleistung soll natürlich
nicht(minimal) verringert werden.

Jürgen

Autor: Profi (Gast)
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Die Ursache für die Erwärmung ist m.E. der geringe Stromflusswinkel,
gerade wenn hohe Kapazitäten eingesetzt werden.
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-390282.html
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-295004.html

Deshalb gefällt mir Jörgs Vorschlag am besten: höhere Spannung,
kleinerer C (-> größerer Stromflusswinkel), Schaltregler für 5V. Gibt
es winzig klein mit hohem Wirkungsgrad, brauchen nur noch eine Spule,
evtl. eine Diode.

Oder ein Schalt-Steckernetzteil, z.B. für Handy 5V 1A gibts genug bei
epay.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@Jürgen
die Möglichkeiten sind da weitgehend ausgeschöpft. Du könntest nach
besonders verlustarmen Trafos suchen. Auch da gibt es noch große
Unterschiede. Relais kann man verlustarm betreiben, indem man den
Haltestrom reduziert. Das geht aber nur in vibrationsarmer Umgebung.

Jörg

Autor: Arno H. (Gast)
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Hallo,
Wenn der Trafo 65°C erreicht (wo und wie bei welcher Trafoausführung
gemessen?), ist er imho schon an seiner Belastbarkeitsgrenze
angelangt.
Der "dickste" EI 30 bei C.. hat 2,8VA. Der Wirkungsgrad dürfte nicht
höher sein als bei EI42 mit 0,4 entsprechen also ~1,1 -1,2W. Bei 9V
ergibt das einen sekundären Trafostrom von ca. 130mA. Durch die
kapazitive Last gilt ( z.B. nach H.-J. Meyer, Stromversorgungen für die
Praxis) ein Reduktionsfaktor von 1,2, bleiben um die 110mA für den
eigentlichen  Verbraucher übrig. Reicht das aus?
Übrigens gibt es nicht nur bein grossen "C" Hutschienentrafos mit
10VA und 17,5mm Breite. Das ist bestimmt weniger als der EI30 Kern,
oder?
Nur mal aus Interesse: Welche Belastbarkeit hat denn der
DIL-Gleichrichter?
Arno

Autor: Jan Conrads (Gast)
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Eventuell bringt es ja auch etwas, den Gleichrichter als aktiven
Gleichrichter mit Fets o.ä aufzubauen.

Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo,

einige Angaben zu den Bauteilen:
Trafo: era EI 30/18 2,3VA 9V 256mA TA70° C/B
Gleichrichter: B80C800 DIP
Elko: 100uF/25V
Spannungsregler: L7805CV TO-220
Elko nach Spannungsregler: 470uF/16V
Relais: Fin 34.51 12V Ri 848Ohm Arbeitsbereich: 0,7-1,5Un (8,4V-18V)

Der Versorgungsstrom wird Aufgeteilt in einen ungeregelten Bereich
für die Relais (10 - 14,2V/110mA)
und einen gergelten bereich für den Prozessor und Display mit 5V/50mA
Wenn alle 8 Relais schalten werden 160mA bei 10V verbraucht.
Das Ganze ist in einem Hutschinengehäuse mit 105mm untergebracht.

Bei einer Umgebungstemperatur von 20°C erreicht das Gehäse an der
wärmsten Stelle ca.40°C dabei wird der Trafo ca 65°C warm.

Gewünscht ist ein Auslegung für eine Umgebungstemperatur bis 40°C.
Beim derzeitigen Aufbau ergibt sich dann voraussichtlich ein
Gehäusetemperatur von ca. 60°C und eine Trafotemperatur von ca. 85°C.
Im Datenblatt für den Trafo steht, das sich die Angabe TA70 auf die
Umgebungstemperatur bezieht.In meinem Fall wird die Umgebungs-
temperatur nicht wesentlich von der Trafotemperatur abweichen.
Der Betrieb würde dann nichtmehr innerhalb der Spezifikation erfolgen.

Da der Größte Stromverbraucher die Relais sind, und diese ohnehin
nicht mit einer gereglten Spannung versorgt werden, wird wohl ein
Schaltregler keine wesentliche Verbesserung bringen.
Trafos mit besserem Wirkungsgrad kann ich bei meinen Lieferanten
(Reichelt,Conrad,Farnel)
leider auch nicht finden.(wäre für Hinweise sehr dankbar)
Ich werde demnächst einige Versuche mit verschidenen Trafospannungen,
Elkos und Gleichrichtern machen.

Jürgen

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@Jan
Man kanns auch übertreiben. Dazu käme dann noch eine Ansteuerschaltung.
Solange es sowas nicht als kleines billiges IC fertig zu kaufen gibt,
macht ein aktiver Gleichrichter in dieser Leistungsklasse kaum Sinn.

Jörg

Autor: Profi (Gast)
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Neuer Vorschlag: bipolare Relais, brauchen nur zum Umschalten Strom.
Gibt es mit einer Spule und mit zwei Spulen.

Oder Stromstoss-Schalter / -Relais  FlipFlop (erfordert Rückmeldung)
Oder Solid State Relais
Oder MOC + Triac
Oder MOC + 230VAC-Relais

Oder die Relais mittels Soft-PWM mit 100% anziehen lassen und mit 70%
angezogen halten (Stromfluss in den 30% über die Freilaufdiode).

Autor: Profi (Gast)
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Ist schon ein wenig spät: ich meine bistabile Relais.
Bürklin und Reichelt haben da einiges.

Mit MOC meine ich MOC3020, MOC3021, MOC3023, MOC3041, MOC3043

Weitere Möglichkeiten: einen Trafo mit 2x 6V in Reihe schalten, an die
äußeren Pins einen Brückengleichrichter, am Mittelpunkt kannst Du die
halbe Spannung abgreifen für ein LowDrop-5V-Regler.

Oder: einen 1x6V-Trafo und für die Relais einen Spannungsverdoppler.

Noch eine Idee: die 12V für die Relais gar nicht oder kaum glätten,
Wenn sie brummen, evtl. 24VAC Relais verwenden, die haben einen
Kurzschlussbügel, welcher das Magnetfeld in der stromlosen Zeit
aufrecht erhält.
Also mit 6 Dioden arbeiten:
 2 für Gnd
 2 für 12V 7805 (mit ausreichendem C)
 2 für 12V Relais (ohne / mit kleinem C)

Autor: crazy horse (Gast)
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bipolare Relais wären sicher eine Lösung, aber auch eine
kostengünstige?
Weiss ich nicht, als ich mich mal damit beschäftigt habe, waren sie
sehr teuer.
Ansonsten wirst du das Wärmeproblem auf konventionellem Weg kaum lösen
können, 40° zul. Umgebungstemperatur ist für ein Schaltschrankgerät
schon mächtig knapp, z.T. wirds da deutlich wärmer. Und wenn man dann
noch aufpassen muss, wo im Schrank das Teilchen eingebaut wird...
Üblicherweise gibts doch im Schaltschrank eine Steuerspannung von 12V,
meist 24V oder seltener 48V. Kann man da nichts machen?
Ansonsten, wenn es für 230V sein muss, nimm den Traco TMS06,
idealerweise gleich für 5V. Ist nicht viel grösser als dein Trafo, und
du brauchst keine ext. Gleichrichtung/Siebung/Regelung mehr. In der
Summe wirds eher kleiner.
Wenn es was professionelles für industriellen Einsatzz werden soll,
würde ich da nicht an der falschen Stelle sparen. Da zählt
Zuverlässigkeit noch was. Mit einer geradeso auf Kante gestrickten
Auslegung wirst du auf die Nase fallen.

Autor: Arno H. (Gast)
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Der Trafo bringt aus den 2,3VA selbst bei ohmscher Belastung gerade mal
1W zustande. Das reicht einfach nicht aus.
Wie hoch ist eigentlich die vorgesehene Lebensdauer des Geräts?
Spass beiseite:
Zum Beispiel: Conrad BestNr 51 09 53-7S Kostet zwar 39 Euro als
Einzelstück, ist aber fertig, geprüft und vor allem ausreichend
dimensioniert.
Ähnliches und preiswerteres gibt es bestimmt auch bei anderen
Anbietern.
Suche und Sieh:
http://www.google.de/search?hl=de&q=AC%2FDC+Netzmo...
Arno

Autor: A.K. (Gast)
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Vorne am Gleichrichter sparen und dann nen 7805???

Autor: Jürgen C (Gast)
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Hallo,
danke für die Hilfe.

Ich habe jetzt bei RECOM einige Muster bestellt (RAC05-12SB und
R-785.0-05). Diese passen von der Baugröße noch ganz gut auf mein
Layout.

Zur Betriebsdauer: mindestes 5 Jahre, 20 Jahre wären gut, nach 30
Jahren wird es mich nicht mehr tangieren.

@crazy horse
Die Steuerung kommt mit ein paar Schaltern und Sicherungen in einen
Installations-Kleinverteiler; mit zusätzlicher Wärmeentwicklung ist
nicht zu rechnen.
Wer schon mal einen Regler mit einem Klemmraum von 3cm x2cm x2cm für
für 4 Kabel anschließen durfte, wird diese Lösung begrüßen.

@Arno H.
der Trafo gibt unter Nennbedingung schon die 2,3VA (ca.2,3W) ab, nur
wird er dann auch schon bei freier Konvektion ohne Gehäuse ca. 60°C
warm. Meine Schaltung braucht bei 10V nur 160mA (1,6W).

Mein ursprünglicher Gedanke war, durch eine Verringerung der
Spannungsverluste im Gleichrichter, eine gerade noch ausreichend hohe
Arbeitsspannung für die Relais zu erhalten, auch wenn ich statt des 9V
Trafos einen 6V Trafo verwende. Durch die verringerte Versorgungs-
spannung würde sich auch die Leistungsaufnahme der Schaltung (Relais)
verringern.

Wie empfohlen werde ich jetzt einen Schaltregler einsetzen.

Viele Grüße

Jürgen

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