mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET 500V TO220 Isolationsabstand Abwärtswandler


Autor: Philipp M. (spannungsabfall)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich möchte ein Schaltnetzteil (Abwärtswandler) bauen das aus 325V 
gleichgerichteter Netzspannung ca. 50-200V erzeugt.

Als Schalter wollte ich einen MOSFET mit 500V UDSmax nehmen (z.B. IRF 
840).
Dieser kommt in einem TO220-Gehäuse.

Nun stelle ich mir die Frage wie ein Bauteil, das theoretisch bis zu 
500V schalten kann, in einem Gehäuse ist bei dem die Kupferflächen der 
Anschlüsse kaum 2 mm auseinander liegen. Ich habe im Hinterkopf, dass 
man bei Netzspannung auf einer Platine einen Isolationsabstand von 3-5 
mm einhalten soll. Liege ich da falsch oder gilt das vllt. nur für 
leitende Teile die berührt werden können?

Hat jemand sonst noch Tipps zum oben beschriebenen Vorhaben? 
Fachliteratur wie. z.B. Tietze-Schenk oder "Schaltnetzteile und ihre 
Peripherie" hab ich schon gelesen.

Wenn ich einen Kondensator mit gleichgerichterter Netzspannung lade (325 
V) brauche ich dann in jedem Fall eine Ladeschaltung oder erst ab einer 
gewissen Kapazität? Ginge da eine 2-Pol-Konstantstromquelle 
(selbstleitender Fet mit Widertstand)oder wird das bei besagter Spannung 
ein Problem? Strom brauche ich im Betrieb ca. 500 mA.

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philipp Meißner schrieb:
> Wenn ich einen Kondensator mit gleichgerichterter Netzspannung lade (325
> V) brauche ich dann in jedem Fall eine Ladeschaltung oder erst ab einer
> gewissen Kapazität?

Du brauchst nur einen Vorwiederstand der dafür sogt, dass beim 
Einschalten der Netzgleichrichter nicht zerstört wird.
Und deine Ausgangsspannung hat keine Netztrennung! Mal ehrlich, lass 
lieber die Finger von den Projekt. Nach dem was du schreibst ist das 
noch eine Nummer zu groß.

Autor: Klaus Ra. (klara)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Philipp,
Epcos hat als Strombegrenzer spezielle Heissleiter.

Epcos Heißleiter B57 364 HEISSLEITER,
EINSCHALTSTROMBEGRENZER,
S3 S364
10 Ohm, kalt
Conrad Best.-Nr.: 500657 - 62, 1,93Euro
[Epcos Teilenummer: B57364S100M]

Der Einschaltstrom kann schon 30A und mehr betragen. Das vertragen die 
Elkos aber. Ich glaube Epcos gibt dazu auch Hinweise auf den 
Datenblättern. Viel problematischer sehe ich den späteren normalen 
Ladevorgang. Alle 10 ms kommt so eine Halbwelle. Man hat also eine 
Spitze die den Elko auflädt und dann überbrückt der Elko das 
Spannungstal. Je besser die Siebung ist desto geringer ist die 
Entladespannung aber dafür ist auch die Ladezeit um so kürzer. So kommt 
es das für einen Zeitraum von 10 ms der Elko in 2-3 ms geladen werden 
muss. Das bedeutet, er muss in dieser kurzen Zeit grob das 3-5 fache des 
Nennstromes aufnehmen. Deshalb setzt man gerne eine Leistungsfaktor- 
Vorregelung (PFC) ein.
Noch einen gut gemeinten Rat. Wenn Du so ein Schaltnetzgerät selber 
bauen willst dann beschäftige Dich erst einmal mit LTSpice. Ein 
Oszilloskop wirst Du auch benötigen.
Gruss Klaus.

Autor: GB (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philipp Meißner schrieb:
> ich möchte ein Schaltnetzteil (Abwärtswandler) bauen das aus 325V
> gleichgerichteter Netzspannung ca. 50-200V erzeugt.

Was meinst Du mit Abwärtswandler, Step-Down ohne Isolation oder 
Sperrwandler mit Isolation?

>
> Als Schalter wollte ich einen MOSFET mit 500V UDSmax nehmen (z.B. IRF
> 840).

Hängt von der Topologie ab, ob der Spannungsfest genug ist.

Philipp Meißner schrieb:
> Nun stelle ich mir die Frage wie ein Bauteil, das theoretisch bis zu
> 500V schalten kann, in einem Gehäuse ist bei dem die Kupferflächen der
> Anschlüsse kaum 2 mm auseinander liegen. Ich habe im Hinterkopf, dass
> man bei Netzspannung auf einer Platine einen Isolationsabstand von 3-5
> mm einhalten soll. Liege ich da falsch oder gilt das vllt. nur für
> leitende Teile die berührt werden können?

Nein, deshalb macht man oft eine Isolierhülse um eins der Beine und 
Schlitzfräsungen zwischen den Beinen in die Leiterplatte (Verlängerung 
der Kriechstrecken)in die Leiterplatte.

Autor: Philipp M. (spannungsabfall)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ein ein reiner Vorwiderstand wäre schädlich für den Wirkungsgrad aber 
das mit den Heißleitern klingt interessant, das schaue ich mir mal genau 
an.

Das ein solches Netzteil kein Spielzeug ist, ist mir klar. Ich hatte 
eigentlich vor die Sicherheit auf mechanischem Wege zu gewährleisten 
(Sicherheitslaborbuchsen) und zusätzlich eine Kurzschlusserkennung 
einzubauen. Allerdings habt ihr recht, dass es wohl besser wäre eine 
primärgetaktete Topologie zu verwenden und so durch eine 
Potentialtrennung die Sicherheit zu erhöhen. Ich hoffe das wird nicht 
allzu aufwändig (Trafo auftreiben) und es wirkt sich nicht zu schädlich 
auf die EMV-Charackteristik aus.

Ein Oszilloskop ist vorhanden und ich habe auch bereits reichlich 
experimentiert und das ganze Konzept mit Kleinspannung aufgebaut und 
gründlich analysiert.

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philipp Meißner schrieb:
> Ein ein reiner Vorwiderstand wäre schädlich für den Wirkungsgrad

Naja, aber doch nur im Verhältnis Betriebsstrom/zulässiger Pulsstrom des 
Gleichrichters. Beispiel: Gleichrichter z.B. GBU4x hält 4A dauernd und 
150A Puls aus (vom Grenzstromintegral jetzt mal abgesehen), dann 
brauchst du einen Vorwiderstand von 2,2Ohm.

> aber das mit den Heißleitern klingt interessant

Aber der muss doch auch ordentlich Verluste machen, um heiß zu sein.

Autor: Blitz (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde das mit einem Ladewiderstand machen, der nach erreichen einer 
gewissen Spannung per Relais oder MOSFET überbrückt wird.

500V würde ich erstmal nicht nehmen, sondern ruhig einen 600V Typ, wobei 
da ein IGBT schon besser ist. Lieber etwas überdimensionieren als 
Durchschläge! Nimm auch lieber TO-247


Gruß Knut

Autor: Fralla (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Ich würde das mit einem Ladewiderstand machen, der nach erreichen einer
>gewissen Spannung per Relais oder MOSFET überbrückt wird.
richtig, so wirds oft gemacht, der Widerstand kann auch ein NTC sein.

Da die Leistung wohl nicht im mehrstelligen kW Bereich liegen wird, 
würde ich Mosfets nehmen, am besten 600V Typen die gibts zu hauf un 
billig, zb ein oder zwei 199m Coolmos C6. (bald gibts 22m/600V).

Pinabstand der TO-220 ist kein Problem für die Spannung, es gibt 
unzählige Netzteile aller Art wo in der PFC Stufe ein Fet in TO-220 
werkt. Auf der Leiterplatte kannst das mittlere Bein ja ausstellen.

"Schaltnetzteile und ihre
Peripherie*" ist was für die blutigen Anfänger, aber wesentlich Themen 
wie Regelung fehlen.

Autor: Seppl (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aber ist es deshalb Legaler? Es werden auch 90V Fets in TO-220 verkauft, 
vl nicht für Europäer, ok die können kaufen ja, aber verbauen? , mit dem 
Üblichen IN.... Zeigs? gehts dannn nicht?
Und @fralla, warum reitest du jedem SNT Thread am Regeln herum?, fällt 
mir und vl anderen auf...

Autor: Philipp M. (spannungsabfall)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also erstmal vielen Dank an alle.
Ich werde nun vermutlich einen IRFP450 (500V TO247) oder einen IRFPC 50 
(600V TO247) einsetzten. Zusammen mit einem Schutzlack habe ich dann ein 
gutes Gefühl bezüglich des Spannungsabstands.

Gerne würde ich ja einen im TO252 (D-PAK) einsetzten weil ich mir das 
Bohren ersparen würde. Aber da ist der Spannungsabstand nur knapp größer 
als bei TO220. Wenn meint das ginge, wäre das interessant zu hören.

Da ich, wie ihr trefflich erkannt habt, ein Anfänger auf dem Gebiet der 
SNTs bin werde ich bei der Topologie eines Abwärtswandlers 
(Buck-Converter) bleiben. Jedoch werde ich zusätzlich einen kleinen 
Trenntrafo einsetzten. Das ist zwar teuer ab laut meinen Recherchen ist 
recht kompliziert einen passenden Übertrager für ein Primärgetaktetes 
SNT zu beschaffen.

Ansteuern werde ich den MOSFET mit einem ATmega-µC. Als Treiber dient 
ein AVAGO Optokoppler mit eingebauter Treiberstufe für FETs bzw. IGBTs. 
Ein kleiner Trafo liefert die potentialgetrente Spannungsversorgung für 
den Treiber.

Was die Regelung angeht mache ich mir keine großen Sorgen. Mit AVRs habe 
ich inzwischen viel Erfahrung und für irgendwas müssen 3 Semester 
Regelungstechnik doch gut gewesen sein. Vermutlich wird die Schaltung 
wegen der hohen Spannung eh im lückenden Betrieb arbeiten. Wenn ich 
nicht entweder die Spule sehr groß oder Frequenz sehr hoch wähle. Und 
dann ist das Ganze nach meinem Verständniss ja nurnoch eine Art PWM bei 
der die Spule den Stromanstieg beim Einschalten etwas reduziert.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.