Crowbar mal anders: IGBT und Leistungswiderstand

OP #3934861
Lesenswert?

Hi zusammen,

ich möchte eine einfache Schaltung entwerfen, die mit 200-400 VDC 
betrieben wird und ab 350 V einen Mosfet + Leistungswiderstand 
ansteuert.

Meine Idee: ein Spannungsteiler 350 V : 18 V und eine 18 V Z-Diode als 
Schwellschalter.

Kann das so funktionieren oder ist die Z-Diode zu ungenau?

Meine Bedenken sind, dass am Rand des Zenerbereichs der Mosfet nur noch 
"halb" durchschaltet, also im linearen Bereich ist.
Gast #3934897
Lesenswert?

Sunny J. D. schrieb:
> und ab 350 V einen Mosfet + Leistungswiderstand
> ansteuert.

Üblicher Weise nimmt man einen Thyristor.
Warum du nicht?


Den Leistungswiderstand sollte man nicht zu klein wählen.
Ich habe es erlebt, dass an einem Schnelldrucker der Service-Techniker 
den Crowbar-SCR in einem ca. 60V-Netzteil fehlgetriggert hat.
Es machte "Puff" und gab ein Rauchwölkchen, dann hatte der 
Entladewiderstand ein Loch, aber der Drucker lief unbeirrt weiter.

Der Widerstand dieser Crowbar-Schaltung, die eigentlich nur die Elkos 
beim Ausschalten entladen sollte, hatte ungefähr 0,5 Ohm und das Kaliber 
einer großen Zigarre ...
OP #3934901
Lesenswert?

Mir gehts um folgendes:

Ich habe einen Kondensator, der vom Netz (kleiner Generator) über einen 
Ladewiderstand permanent auf 325 VDC aufgeladen wird. Davon ausgehend, 
dass ich hier Schwankungen bis zu 270 V~ (381 VDC) habe und mein 
Kondensator nur bis 350 V geht, möchte ich so ne Art "Bremswiderstand" 
wie bei nem FU einbauen.
#3934902
Lesenswert?

@ Sunny J. D. (der_nachtfuchs)

>ich möchte eine einfache Schaltung entwerfen, die mit 200-400 VDC
>betrieben wird und ab 350 V einen Mosfet + Leistungswiderstand
>ansteuert.

Das klingt nach einem Bremschopper.

>Meine Idee: ein Spannungsteiler 350 V : 18 V und eine 18 V Z-Diode als
>Schwellschalter.

Kann man machen, aber . . .

>Kann das so funktionieren oder ist die Z-Diode zu ungenau?

Das geht nur mit einem Bipolartransistor, weil der nur 0,7V 
"Eingangsspannung" hat. Damit hat man eine recht steile Kennlinie. Ein 
MOSFET bzw. IGBT braht da deutlich mehr Spannung, so 5-10V. Damit wird 
das Ganze unsicher. Ausserdem würde man nicht einen Spannungsteiler 
nehmen, sondern eine 350V Z-Diode, ggf. auch eine Reihenschaltung 
mehrerer Z-Dioden kleinerer Spannung.

>Meine Bedenken sind, dass am Rand des Zenerbereichs der Mosfet nur noch
>"halb" durchschaltet, also im linearen Bereich ist.

Eben. Wenn es ein IGBT/MOSFET sein soll, bracht man vorher einen 
Komparator zur Gateansteuerung.
OP #3934905
Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> Das klingt nach einem Bremschopper.

Genau sowas in der Art soll es werden.

> Das geht nur mit einem Bipolartransistor, weil der nur 0,7V
> "Eingangsspannung" hat. Damit hat man eine recht steile Kennlinie. Ein
> MOSFET bzw. IGBT braht da deutlich mehr Spannung, so 5-10V. Damit wird
> das Ganze unsicher. Ausserdem würde man nicht einen Spannungsteiler
> nehmen, sondern eine 350V Z-Diode, ggf. auch eine Reihenschaltung
> mehrerer Z-Dioden kleinerer Spannung.

Was bringen denn mehrere kleine Z-Dioden oder eine große mit 350V? Ist 
da der Übergangsbereich nicht auch etwas groß?

Mh, das mit dem Bipolartransistor leuchtet mir ein. Den quasi als 
Vorstufe, die einen IGBT ansteuert.
Gast #3934910
Lesenswert?

Sunny J. D. schrieb:
> Davon ausgehend,
> dass ich hier Schwankungen bis zu 270 V~ (381 VDC) habe und mein
> Kondensator nur bis 350 V geht, möchte ich so ne Art "Bremswiderstand"
> wie bei nem FU einbauen.

Warum unterbrichst du dann nicht einfach, wie bei einem Längsregler, den 
Ladestrom?
Früher hat man das mit Röhren gemacht, jetzt eben mit IGBT, aber auch 
ein Thyristor oder Triac kommt dafür in Frage.
#3934918
Lesenswert?

@ Sunny J. D. (der_nachtfuchs)

>Was bringen denn mehrere kleine Z-Dioden

Die nimmt man, wenn man nkeine 350V Z-Diode auftreiben kann.

> oder eine große mit 350V? Ist
>da der Übergangsbereich nicht auch etwas groß?

Nein, der ist sehr scharf!

>Mh, das mit dem Bipolartransistor leuchtet mir ein. Den quasi als
>Vorstufe, die einen IGBT ansteuert.

Wozu? Auch NPNs gibt es mit locker 400V Sperrspannung. Besorg dir den 
passenden Typ und gut ist. Ein IGBT hat hier kaum Vorteile, bei der 
Ansteuerung definitiv Nachteile.
OP #3934934
Lesenswert?

TVS 300V von Littelfuse:
SMAJ300A SMAJ300CA Breakdown Voltage min. 335.00V max. 371.00V

Ist sowas geeignet? Oder soll ich doch lieber paar kleinere Z-Dioden 
zusammenstöpseln?

Ich werde das heute abend mal auf dem Steckbrett aufbauen und 
ausprobieren.

foo schrieb:
> Warum unterbrichst du dann nicht einfach, wie bei einem Längsregler, den
> Ladestrom?
> Früher hat man das mit Röhren gemacht, jetzt eben mit IGBT, aber auch
> ein Thyristor oder Triac kommt dafür in Frage.

Solange die Halbwelle des Netzstroms hoch genug ist, um den Kondensator 
zu laden, lässt der Thyristor nicht locker. Und bei nem Haltestrom von 
z.B. 40 mA könnte der Kondensator schon überladen sein. Das will ich 
eben verhindern.
Deshalb dachte ich an die Lösung mit dem "Bremswiderstand".

Deinen Vorschlag hab ich beim Eingang meines Inverters für 
Xenon-Kurzbogenlampen, einmal als Überbrückung des Vorladewiderstands 
und einmal, um den Zwischenkreis abzuschalten, falls Überspannung kommt 
(aus egal welcher Richtung).

RoJoe schrieb:
> Es gibt auch Kondensatoren (Elkos) mit 400V oder 450V "Sperrspannung".

Schon klar ;) aber so einen habe ich momentan nicht. Ich kann mich nur 
dessen bedienen, was in der Bastelkiste rumliegt. Ein guter RIMA mit 
1000 µF und 350 VDC eben.
Gast #3934942
Lesenswert?

Schau dir genau die Kennlinien an!

IGBTs sind gewöhnlich nur als SSchalter, nicht aber für den 
Linearbetrieb spezifiziert, und ausserdem zeigen sie, genau wie (andere) 
Bipolartransistoren den Second-Breakdown, durch den ab einer gewissen 
Spannung die zulässige Verlustleistung stark reduziert wird.

Der mit 1500W, 8A, 125W spezifizierte BU508A z.B. darf bei 300V nur noch 
mit etwa 25mA entsprechend 7,5W, bei 400V gar nur mit 15mA entsprechend 
6W belastet werden.
OP #3934950
Lesenswert?

Gibt es denn irgendeine andere Möglichkeit, eine Spannungsschwelle zu 
erkennen und dann mit einem Mosfet/Transistor einen Widerstand hart 
dazuzuschalten?

Wenn ich zwei Spannungsteiler mache, einen für nen OpAmp und einen, um 
die Spannung herunterzuskalieren und zu vergleichen, dann müsste das 
doch auch in etwa gehen...
OP #3935029
Lesenswert?

Wenn ich als "Einschaltpunkt" 350V nehme, dann wäre das ein Faktor 10:1 
- das würde bedeuten, der Ausschaltpunkt wäre bei 100 V ... viel zu 
niedrig eigentlich.

Wenn ich hier ne 18 V Z-Diode nehme [17.82 ... 18.18 V], hätte ich nen 
Bereich von 329 V bis 354 V abgedeckt, inklusive ner Toleranz von 5% ... 
dann müsste ich nur noch irgendwas finden, um den Transistor 
scharfkantig anzusteuern, damit er nicht in den Linearbetrieb kommt und 
wegbrennt.
Gast #3935050
Lesenswert?

Sunny J. D. schrieb:
> dann müsste ich nur noch irgendwas finden, um den Transistor
> scharfkantig anzusteuern, damit er nicht in den Linearbetrieb kommt und
> wegbrennt.

Bei Diac oder Glimmlampe hättest Du ne Hysterese von ca. 25V.
Wenn das zuviel ist, kannst Du Dir aus PNP und NPN nen Diac nachbilden 
mit Wunsch-Hysterese.

(Kollektor des einen an die Basis des anderen, mit 10V-Zener an die 
Basis des einen zB. "zündet" die Schaltung bei 10,6V und "verlöscht" bei 
ca 1,2V.
Basisableitwiderstand an den anderen Transistor.)

Diese Schaltung sitzt dann in der Zenerdioden-Kette.
Strombegrenzungswiderstand für die Kette nicht vergessen.
Gast #3935586
Lesenswert?

Matthias Sch. schrieb:
> Eine sehr steile 'Zenerdiode' stellt auch der gute alte TL431 dar

Damit könnte man den Feinabgleich in der Zenerkette machen.
Der TL431 darf aber nicht mehr als 36V Uka.

Bei Verwendung von Diac oder Glimmlampe in der Zenerkette
muss so dimensioniert werden, dass bis Unterschreitung des Haltestroms
der Transistor voll eingeschaltet bleibt.
Andernfalls würde er sich im linearen Bereich "festkrallen".

Beim Selfie-Diac kann der minimale Haltestrom Ihmin mit den 
Basis-Ableitwiderständen programmiert werden.
R = 0,6V / Ihmin
Gast #3935729
Lesenswert?

Bremschopper werden, wie der Name schon sagt getaktet betrieben. Das 
heist die werden nicht bei Spannung X ein- und bei Spannung Y wieder 
ausgeschaltet sondern je nach Ansteuerung mit einer festen oder gar 
einer variablen Pulsweite getaktet.

www

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren