Servus beieinander,
zu meinem Projekt:
ich plane eine Mehrfachsteckdose mit mittels uC einzeln schaltbaren
Dosen.
(2 Dosen sollen auch für Lampen dimmbar sein, aber das ist ein anderes
Thema)
nun mache ich mir natürlich Gedanken über die Schaltung. Relais als
schalter kommen wegen verschleiß eher nicht in Frage. Daher bin ich bei
Triacs gelandet. Doch leider kenne ich mich mit diesen nicht so gut aus
und habe keinerlei Ahnung was alles zu beachten ist.
- Als erstes kommt mir natürlich die Frage ob sie sich überhaupt als
schlichte "Schalter" eignen?
- Dann die Frage, mit wieviel Verlustleistung zu rechnen ist? und das
sowohl im ein- als auch im aus-zustand?
(im Aus-zustand ist natürlich viel mehr der leckstrom interessant)
Angesteuert hätte ich den Triac, einen TIC226, mittels einem Optokoppler
MOC3042.
Aus den Datenblättern werde ich bezüglich meiner Fragen nicht schlau,
daher wäre ich euch ausserst berbunden, wenn ihr mir erklären könntet
welche Werte nun entscheidend sind und für was genau sie stehen.
Die prinzipielle funktionsweise eines Triac sit mir ja klar, aber die
bezeichnungen der Werte im Datenblatt klären mich irgendwie trotzdem
nicht auf.
Ich danke auch schonmal für eure Hilfe.
Alles, was im Datenblatt als Kenngrößen angegeben wird, zu erklären wäre
zu umfangreich. Welche Werte genau sind Dir denn unklar? Wir können uns
ja dann einen nach dem anderen vornehmen.
Allgemein gibt es aber noch andere Möglichkeiten die
Leistungsansteuerung zu machen. Zum einen gibt es da die sogenannten
SSRs (Solid-State Relay). Ihr Vorteil liegt in der einfachen Ansteuerung
(i.d.R. gilt es nur eine interne LED, also eigenltich auch nichts
anderes als einen Optokoppler, zum Leuchten zu bringen). Häufig schalten
diese Module immer nur im Nulldurchgang.
Ob allerdings das schaltende Element ein Triac ist sei dahingestellt.
Man kann dies auch mit einem Power-MOSFET in einer Gleichrichterbrücke
realisieren. Das wäre dann übrigens die von mir bevorzugte Variante für
eine, mit einem µC gesteuerte, Phasenan- bzw. abschnittsteuerung.
Natürlich ist dann auch noch die Detektion der Nulldurchgänge zur
Synchronisation zwingend erforderlich.
Beim schlichten Betrieb als Schalter wäre das allerdings etwas overkill.
Bezüglich der Verlustleistung ist diese im 'ausgeschalteten' Zustand
vernachlässigbar. Lediglich das Schalten unter Last mit endlicher
Geschwindigkeit sorgt für Verluste und natürlich die '(Peak) On-State
Voltage' (VTM), die man mit der VCEsat bei Bipolartransistoren
vergleichen könnte. Bei gegebenem Laststrom und dem entsprechenden
Spannungsabfall gibt's dann entsprechende Verlustleistung, die es gilt
an einem Kühlkörper wegzubringen. Beim TIC226 sind es z.B. max. 2,1V für
VTM. Würde jetzt kontinuierlich ein Strom mit einem Effektivwert von 8A
fließen, so werden 16,8 Watt in Wärme umgesetzt. Das kann ein
TO-220-Gehäuse ohne Kühlkörper nicht 'wegbringen' und würde zwangsläufig
den Hitzetod sterben.
> Alles, was im Datenblatt als Kenngrößen angegeben wird, zu erklären wäre> zu umfangreich. Welche Werte genau sind Dir denn unklar? Wir können uns> ja dann einen nach dem anderen vornehmen.
Ich glaube mir wäre schon recht viel geholfen, wenn ich die ganzen
Indixe kennen würde. (DRM bei Repetitive peak off-state current, GTM
bei Peak gate trigger current, TM bei Peak on-state voltage, und TRM bei
Critical rise of commutation voltage)
Und bei den Diagrammen: was ist Gate Forward Voltage? ist das gate nicht
uninteressant? oder ist das dann die Zündspannung am gate?
Solid State Relais klingt interessant, aber die Triacmetode gefällt mir
gerade besser, weils nich teurer is und diskret aufgebaut den selben
nutzen... (ich will ja was lernen und vielleicht bleibts so noch
modifizierbar für evtl. später mal umrüsten auf
phasenabschnittsdimmung...)
Jep, die genau diese analogie zu VCEsat (VTM) habe ich gesucht gehabt,
ursprünglich. mit 1,6V bzw. max. 2,1V kann ich was anfangen.
Zwar rechne ich im worst case mit nicht mehr als 4A aber schadet ja
nicht.
Ich danke für die Hilfe!
Ja richtig im Datenblatt vom MOC3042 steht ne schöne Schaltung drin, nur
erklärt mir die keine Verlustleistungen, Spannungsabfälle etc.
Trotzdem Danke für den Hinweis.
Und wenn mir noch jemand die Indexe erklären will...
Ich Danke euch!!
PS: Danke für die Links, da hab ich wieder ein paar
Gute-Nacht-Lektüren...
intelligente Steckerleiste schrieb:
>> Alles, was im Datenblatt als Kenngrößen angegeben wird, zu erklären wäre>> zu umfangreich. Welche Werte genau sind Dir denn unklar? Wir können uns>> ja dann einen nach dem anderen vornehmen.> Ich glaube mir wäre schon recht viel geholfen, wenn ich die ganzen> Indixe kennen würde. (DRM bei Repetitive peak off-state current, GTM> bei Peak gate trigger current, TM bei Peak on-state voltage, und TRM bei> Critical rise of commutation voltage)> Und bei den Diagrammen: was ist Gate Forward Voltage? ist das gate nicht> uninteressant? oder ist das dann die Zündspannung am gate?
Da jedes Baby einen Namen braucht, hat man eben mehr oder weniger
sinnvolle Indizes vergeben. Wenn Du aber mal in den Datenblättern
nachschaust, wirst Du feststellen, daß alle auch mit einem kurzen Satz
beschrieben sind. Ein gutes Zeichen dafür, daß jeder Hersteller hier
ggf. seine eigenen Abkürzungen benutzt. Bei vielen wird es zwar
identisch sein, aber genormt nach DIN oder ISO so-und-so sind die
Bezeichnungen aber (noch) nicht.
Wichtig ist also nur, welche technischen Daten die Werte um- bzw.
beschreiben. Dabei sind die angegebenen 'Test Conditions' u.U. zu
beachten. Häufig präzisieren diverse Diagramme diese Angaben bei
unterschiedlichen Bedingungen (z.B. den Verlauf über die Temperatur,
usw.).
Da Du ja angegeben hattest, daß Dir die Funktion eines Triacs bekannt
ist, ging ich nicht auf die Beschreibung des Parameters selbst ein -
oder ist es (auch) das, was Du erklärt haben möchtest?
> Solid State Relais klingt interessant, aber die Triacmetode gefällt mir> gerade besser, weils nich teurer is und diskret aufgebaut den selben> nutzen... (ich will ja was lernen und vielleicht bleibts so noch> modifizierbar für evtl. später mal umrüsten auf> phasenabschnittsdimmung...)
Um es (später) umrüsten zu können, solltest Du genau überlegen wo Du die
(dann) universelle 'Schnittstelle' vorsiehst, um es später einfach
'pimpen' zu können. :)
Was ich noch loswerden wollte:
Viele Ansteuerschaltungen pulsen (mit mehreren Kilohertz) die Gates der
Triacs zum Zünden anstatt nur eine simple Gleichspannung anzulegen. Das
ist energetisch günstiger. Die Hai-Tech-Steuerungen :) überwachen sogar,
ob der Triac/Thyristor gezündet hat und stellen dann auch sofort die
Gatesteuerung ein. Er bleibt ja dann leitend bis der Haltestrom
unterschritten wird.
Apropos Haltestrom - dies ist genau der Grund, warum ich gern
Power-MOSFETs in einer Gleichrichterbrücke einsetze. Hier hat man die
volle Kontrolle, auch wenn die Last sehr klein ist (wie z.B. bei
Glimmlampen) und möglicherweise nicht einmal der Haltestrom erreicht
wird.
>>> Alles, was im Datenblatt als Kenngrößen angegeben wird, zu erklären wäre>>> zu umfangreich. Welche Werte genau sind Dir denn unklar? Wir können uns>>> ja dann einen nach dem anderen vornehmen.>> Ich glaube mir wäre schon recht viel geholfen, wenn ich die ganzen>> Indixe kennen würde. (DRM bei Repetitive peak off-state current, GTM>> bei Peak gate trigger current, TM bei Peak on-state voltage, und TRM bei>> Critical rise of commutation voltage)>> Und bei den Diagrammen: was ist Gate Forward Voltage? ist das gate nicht>> uninteressant? oder ist das dann die Zündspannung am gate?>> Da jedes Baby einen Namen braucht, hat man eben mehr oder weniger> sinnvolle Indizes vergeben. Wenn Du aber mal in den Datenblättern> nachschaust, wirst Du feststellen, daß alle auch mit einem kurzen Satz> beschrieben sind. Ein gutes Zeichen dafür, daß jeder Hersteller hier> ggf. seine eigenen Abkürzungen benutzt. Bei vielen wird es zwar> identisch sein, aber genormt nach DIN oder ISO so-und-so sind die> Bezeichnungen aber (noch) nicht.> Wichtig ist also nur, welche technischen Daten die Werte um- bzw.> beschreiben. Dabei sind die angegebenen 'Test Conditions' u.U. zu> beachten. Häufig präzisieren diverse Diagramme diese Angaben bei> unterschiedlichen Bedingungen (z.B. den Verlauf über die Temperatur,> usw.).>> Da Du ja angegeben hattest, daß Dir die Funktion eines Triacs bekannt> ist, ging ich nicht auf die Beschreibung des Parameters selbst ein -> oder ist es (auch) das, was Du erklärt haben möchtest?
Oh ich glaube hier ist mir die Beschreibung des Parameters nicht genug,
um herauszufinden was er mir angibt und was der Index zu bedeuten hat.
Mein Verständnis beschränkt sich eher auf "Wikipedia-wissen", nicht
gerade tiefgreifend.
Und Google will mir auch nicht die richtigen antworten geben.
Ich wäre hier also doch noch sehr sehr dankbar um die grobe
Beschreibung, oder evtl. Vergleiche mit Bipolar-transitoren etc.
dankbar.
Denn z.B. Latching current will mir einfach nicht verraten was es
bedeutet.
>> Solid State Relais klingt interessant, aber die Triacmetode gefällt mir>> gerade besser, weils nich teurer is und diskret aufgebaut den selben>> nutzen... (ich will ja was lernen und vielleicht bleibts so noch>> modifizierbar für evtl. später mal umrüsten auf>> phasenabschnittsdimmung...)>> Um es (später) umrüsten zu können, solltest Du genau überlegen wo Du die> (dann) universelle 'Schnittstelle' vorsiehst, um es später einfach> 'pimpen' zu können. :)
Hier hätte ich ganz simpel den Optokoppler gegen einen ohne
Nullpunktserkennung ausgetauscht und käme so recht einfach mit einem
kleinen Software-upgrade zu meinem pimp
> Was ich noch loswerden wollte:> ...> Apropos Haltestrom - dies ist genau der Grund, warum ich gern> Power-MOSFETs in einer Gleichrichterbrücke einsetze. Hier hat man die> volle Kontrolle, auch wenn die Last sehr klein ist (wie z.B. bei> Glimmlampen) und möglicherweise nicht einmal der Haltestrom erreicht> wird.
Hmm du machst mich auf diese Methode heiß! ich hab mal durchgerechnet
und bin darauf gekommen, dass bei entsprechender Auswahl an
Gleichrichter und FET abenfalls ein recht geringer Spannungsabfall
(Verlustleistung) erreicht werden können. Ich möchte mir nämlich
keineswegs Gedanken über eine ineffiziente Steckerleiste gedenken machen
müssen. D.h. 1% Verlust von 220V sind das äußerste meiner Gefühle und
das lässt sich mit dieser Methode ja durchaus erreichen.
Lediglich der Preis ist geringfügig bis deutlich höher.
Darf ich bei der Gelegenheit mal fragen welche Bauelemente du hier so
einsetzt/empfehlen kannst?
Oje-oje. Als hätt' ischs net geahnt.
Aber gut, dann lass uns mal beginnen:
- Repetitive state-off current, ist der Strom, der im ausgeschalteten
Zustand des Triacs max. fließen würde. Im Datenblatt (kurz DB) zum
TIC226 von Power Innovations ist er z.B. mit ±2mA bei 110°C
Gehäusetemperatur, 0A Gatestrom und der nominellen Betriebsspannung,
z.B. beim M-Typ mit 600V, angegeben.
- Peak gate trigger current, ist der Strom, der ins Gate hinein- oder
herausfließen kann (also das was die Gate-Treiberschaltung aufzubringen
in der Lage sein sollte). Dieser Wert ist stark vom Quadranten abhängig
in dem der Triac betrieben wird, d.h. wie gerade die Polung der Spannung
über dem Triac ist und ob die Gate-Spannung gegenüber A1 (aka MT1) pos.
oder neg. ist.
- Peak on-state voltage (VTM), ist die Spannung, die bei gegebenen Strom
über den Triac abfällt, wenn er durchgesteuert ist. Im Prinzip
vergleichbar mit Vcesat bei Bipolar-Transitoren (hatte ich zwar schon in
einem vorherigen Post erwähnt, aber der Vollständigkeit halber hier
nochmal).
Oooops, wir haben ja schon 17:00 Uhr. Sorry, da ich leider einen Termin
wahrzunehmen habe, würde ich die Beantwortung der restlichen Punkte auf
Morgen verschieben - ich das ist okay?!
Also, tschau mit au.
Sorry, aber ist das nicht wie mit Kanonen auf Spatzen schießen?
>ich plane eine Mehrfachsteckdose mit mittels uC einzeln schaltbaren>Dosen.
Triacs sind doch für sowas gemacht.
>- Als erstes kommt mir natürlich die Frage ob sie sich überhaupt als>schlichte "Schalter" eignen?
Ja. Warum sollten sie denn nicht?
- Dann die Frage, mit wieviel Verlustleistung zu rechnen ist? und das
sowohl im ein- als auch im aus-zustand?
Natürlich ist das Datenblatt zu beachten was die Maximalleistung angeht.
Aber die Verlustleistung (=Wärmeentwicklung) ist im Normalfall minimal.
Ich schalte bei mir im Garten vier 500Watt Baustrahler; die Triacs
werden dabei noch nicht mal handwarm. Da erhöhten Schaltungsaufwand zu
treiben nur "weil man es kann" ist Unsinnig.
So, bin wieder online.
Ein paar Antworten stehen ja noch aus.
- Critical rate of rise of off-state voltage, gibt die maximale
Geschwindigkeit an, mit der die Spannung am Triac (also über A1 & A2,
aka MT1 & MT2) im nichtleitenden Zustand, sich ändern darf, ohne das der
Triac sich selbst triggert und damit leitend werden würde. Dies ist
interessant für z.B. Spikes auf der Netzzuleitung, die dann ggf. durch
LC-Tiefpässe und Snubber gefiltert werden sollten, um ein zuverlässiges
Arbeiten zu gewährleisten.
- Critical rise of cummutating voltage, ist die max.
Spannungsgeschwindigkeitsänderung die den Triac noch nicht zündet, wenn
induktive Lasten geschaltet werden, weil der Strom und die Spannung
nicht in Phase sind und beim Stromnulldurchgang noch eine Spannung
vorhanden ist. Sollte diese Spannung dann über A1 & A2 (aka MT1 & MT2)
zu schnell ansteigen, kann es dazu führen, das der Triac sich selbst
wieder in den leitenden Zustand versetzt.
- Latching current, ist der Strom, der fließen muß (d.h. durch A1-A2
bzw. MT1-MT2), damit der Triac leitend bleibt, wenn der Gatestrom
weggenommen, d.h. auf Null reduziert wurde.
Ich denke jetzt haben wirs's aber, oder fehlt noch was?
Um nochmal auf das von "Natürlich" gesagte einzugehen, kann ich nur
folgendes sagen:
Es ist schon richtig, daß Triacs einen guten 'Schalter' für
netzspannungsführende Geräte sind, aber sie haben ihre speziellen Vor-
und Nachteile. Die Vorteile sind offensichtlich ihre simple Beschaltung
und die gute Potentialtrennung mit Optokopplern zur Steuerschaltung.
Bezüglich der dv/dt-Parameter ist häufig eine gute Entstörung der
Netzwechselspannung nötig und mit kleinen Lasten (also z.B. alles was im
einstelligen bzw. unteren zweistelligen Watt- bzw. Voltamperebereich
liegt, taugen sie überhaupt nicht.
Wer nur rein ohmsche Lasten im Hundertwattbereich damit schalten will,
wird tatsächlich kaum etwas kostengünstigeres im Solid-State-Bereich
finden. Kostengünstigere Relais mit ihren beweglichen Teilen zählen hier
ja nicht dazu.
Mit der Power-MOSFET-in-der-Gleichrichterbrücke-Methode kann ich immer
und unter (fast) allen Umständen dann schalten, wann ich es für richtig
halte oder die Aufgabe es erfordert. In Verbindung mit einem µC ist es
eine reine Softwaregeschichte eine Impulspaketsteuerung, Phasenan- oder
abschnittsdimmung, etc., etc, p.p. zu machen. Die
Nulldurchgangsdetektierung zur Netzsynchronisierung ist auch relativ
einfach hinzubekommen.
Die (Wärme-)Verluste bei dieser Art der Ansteuerung halten sich
ebenfalls in Grenzen. Zum einen sind immer 2 Dioden vom
Brückengleichrichter leitend und verursachen so mind. 1,4V oder mehr
(u.a. stromabhängig, d.h. Datenblatt zum Gleichrichter konsultieren) an
Spannungsabfall. Hinzu kommt dann noch der Abfall über den leitenden
MOSFET, was sich bei geschickter Auswahl und max. angepeiltem Strom auch
bei vielleicht 1...2V einpendelt. Die benötigten Hochvolt-MOSFETs haben
ja leider selten einen Rdson im unteren, d.h. ein- bis max.
zweistelligen, Milliohm-Bereich. Im Endeffekt halten sich also die
Verluste bei beiden Methoden mehr oder weniger die Waage.
Danke Danke! vorallem an Raimund Rabe ein dickes Danke!!!
jetz kann ich endlich auch mit Triacs umgehen. Naja , zumindes verstehe
ich jetzt was im Datenblatt Sache ist. Ich Danke dir vielmals!
Leider hat mich deine Idee mit dem FET wieder etwas von meinem Ziel
entfernt, denn das klingt mir fast noch schöner/pimpbarer als die
Triac-Schaltung.
Lediglich bin ich jetzt auf eine Schaltung im Forum gestoßen, bei der 2
FETs die in Reihe geschaltet werden, wobei die beiden Sourcen und die
beiden Gates zusammengeschaltet werden. Siehe link.
Beitrag "Re: Dimmer mit FET realisieren"
Was ist nun besser? die Gleichrichter-Methode oder die mit 2 FETs?
mir persönlich taugt ja schon die mit den FETs besser, da ich hier
(glaube ich) weniger Verluste habe.
Was meint ihr?
Aaaaalso 'intelligente Steckerleiste', ich habe über's Wochenende
nochmal meine alten Unterlagen ausgebuddelt und nachgesehen. Ich hatte
damals doch tatsächlich BU508 (also die üblichen
Zeilentrafo-Schalttransistoren) genommen und nicht einen MOSFET als
Schaltelement in der Diodenbrücke. War damals wohl zumindest günstiger
als die ersten Hochvolt-MOSFETs. :-)
Allerdings konnte ich keine Notiz mehr finden, warum ich nicht die
Antiserienschaltung von MOSFTEs gewählt hatte. Meine Vermutung ist, daß
es unter dem Gesichtspunkt der Erhältlichkeit und auch des Preises
geschah - dies hat sich ja mittlerweile mindestens egalisiert bzw. zu
Gunsten der MOSFETs entwickelt. Aber das sind ja genau die Punkte die
sich jeder Entwickler beim Design stellen muß: Availability (of
components), (low) sales price, reliability, size, (power) economy, ...
(die Auflistungsreihenfolge spiegelt übrigens nicht die Wertigkeit
wieder)
Mein Credo ist eigentlich zu sagen, daß es kein 'besser' gibt, sondern
nur ein 'gut' bis 'sehr gut' für den angestrebten Anwendungsfall. Die
eierlegende Wollmilchsau, die unter allen Umständes alles besser kann,
existiert meines Erachtens nicht. Es gibt keinen Vorteil, den man nicht
irgendwo anders mit einem Nachteil erkaufen müßte. Darum gilt es
abzuwägen, was man eigentlich erreichen will und welchen Aufwand man
treiben möchte/darf.
Was ich noch nicht so genau gelesen habe: welche Last soll den hier
überhaupt geschaltet werden ? Ein paar Elkos als Verbraucher könnten
duchaus mit ihrem Einschaltstrom manchen Halbleiter schnell zum Raucher
machen...
Um nochmal auf das Datenblatt zurückzukommen. Wieviel Watt müssen die
330 und 360 Ohm denn Vertragen?
in der annahme das beide etwa gleich sind fallen über jeden ca. +-110V
ab. Bei 220 V/690 Ohm ca 0.3 Ampere macht das ca 110V * 0.3A ca 40Watt
(tolle Handwärmer wären das!?) Oder was sehe ich da falsch?
Ich weis zwar nicht genau wieviel Ohm nen triac im durchgeschaltetten
Zustand hat aber meine Annahme mit 40Watt ist daneben. Aus den einfachen
Grunde heraus das sich der Gesamtstrom bezogen auf den Spannungsabfall
der parallelen Triacs hauptsächlich auf den Zweiten Triac verteilt.
In der neuen Annahme das es blos 10 Ohm(wahrscheinlich viel weniger)
sind und ein 1000Watt Verbraucher drannhängt ist die Leistung über den
MOC Strang dennoch blos 2 Watt, verteilt auf 2 Widerstände und den MOC!
Der 1000Watt Halogenstab kommt dabei zwar blos auf 690Watt aber is schon
recht so,
