Hallo liebes Forum,
es sollen Kondensatoren geladen werden. Natürlich geht das mit einem
Lastwiderstand, aber dann ist die Ladekurve eben exponentiell. Deshalb
war meine erste Idee mit einem Schalter kleinere Lastwiderstände
parallel zuzuschalten und somit den Ladestrom wieder anzuheben, sobald
eine entsprechende Ladung im Kondensator ist.
Da das mit Schaltern nicht so elegant ist, kann man es auch mit Relais
machen. Das hab ich auch mal simuliert und es funktioniert laut
Simulation gut (die Ladezeit wird deutlich kürzer, die Leistungen sind
nicht zu hoch für die Widerstände).
Nun wäre es noch eleganter das Ganze so zu realisieren, dass der
Ladestrom begrenzt wird. Dazu hab ich mir folgende Schaltung ausgedacht
(siehe Schaltplan). Leider funktioniert das laut Simulation nicht so wie
geplant. Eine Alternative wäre natürlich mit einem Shunt den Ladestrom
zu bestimmen und mit einer entsprechenden Elektronik irgendwie zu
regeln.
Ich glaube aber, dass das gar nicht nötig ist und es auch mit dem
vorgeschlagenen Schaltplan möglich sein müsste.
Die Idee ist, dass ein Mosfet immer mehr Strom durchlässt, je mehr
Spannung am Kondensator anliegt. D.h. das Gate wird parallel an den zu
ladenden Kondensator geschlossen und vor Drain wird der kleinere
Ladewiderstand gehängt.
Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mir helfen könnt und hoffe nicht
gegen irgendwelche Regeln zu verstoßen, wegen hoher Spannung etc.
> Der Beitrag scheint Spam zu enthalten: "p e n i s"
Das sagt mir genug... :-/
Prawda schrieb:> Die Idee ist, dass ein Mosfet immer mehr Strom durchlässt, je mehr> Spannung am Kondensator anliegt.
Auf dem Bild sehe ich, dass der Strom exponentiell abnimmt und passend
dazu die Spannung exponentiell steigt. Fazit: deine Schaltung
funktioniert nicht... :-/
> Das hab ich auch mal simuliert und es funktioniert laut Simulation gut> und hoffe nicht gegen irgendwelche Regeln zu verstoßen
Was soll denn diese abstruse Schaltung, wo ein Mosfet-Gate irgendwie in
der potentialfreien Luft rumgammelt? Meinst du etwa tatsächlich, diese
ominöse simulierste Schaltung wird im echten Leben auch nur 1 einziges
Mal funktionieren?
Ich versteh deine Schaltung nicht, aber das Mosfet Gate hängt über dem
Kondensator in der Luft und deswegen funktioniert der nicht.
Wie wärs einfach mit der Konstantstromquelle? Da kannst du den
Laderstrom dann ganz konkret einstellen. Und über einen Komparator auch
die Endspannung.
Dass diese Schaltung nicht funktioniert, sogar in der Simulation ist mir
auch aufgefallen. Dass der Strom exponentiell abfällt (nachdem er in
einer steilen Flanke ansteigt) ist mir auch aufgefallen. Wenn alles
funktionieren würde, dann würde ich hiier nicht fragen ;-)
Ist beim Mosfet nicht die Spannung UGS entscheidend für den Strom der
zwischen DS fließt? Dementsprechend habe ich Gate-Source parallel zum
Kondensator gesetzt. Es müsste also zwischen Gate und Source die
Spannung abfallen, die auch am Kondensator anliegt?
Prawda schrieb:> Es müsste also zwischen Gate und Source die> Spannung abfallen, die auch am Kondensator anliegt?
Wenn das der Fall wäre, dann wäre etwa bei 20V der Mosfet hinüber. denn
das ist üblicherweise der Maximale Wert für Ugs, bevor die Sperrschicht
durchschlägt... :-o
> Ist beim Mosfet nicht die Spannung UGS entscheidend für den Strom der> zwischen DS fließt?
Ein gut Stück weit stimmt das...
Allerdings sollte hier recht genau auf die Polarität geschaut werden!
Das Stichwort ist schon gefallen:
du willst eigentlich eine Konstantstromquelle
>Wenn das der Fall wäre, dann wäre etwa bei 20V der Mosfet hinüber. denn>das ist üblicherweise der Maximale Wert für Ugs, bevor die Sperrschicht>durchschlägt... :-o
Naja deshalb habe ich ja einen Kondensator davorgeschaltet. Damit dieser
als Spannungsteiler agiert und ich so den Anteil der Spannung die am
Gate abfallen soll, einstellen kann. Es war nur eine Idee, um von der
diskreten Schaltung mit Relais wegzukommen.
Ich habe die Schaltung modifiziert und jetzt funktioniert sogar die
Simulation. Kondensator als Spannungsteiler war nur wenig sinnvoll.
Dank geht an diesen Faden:
Beitrag "LED-Konstantstromquelle"
Macht das jetzt soweit Sinn? Der Aufbau wird natürlich in ein
Acrylgehäuse gepackt, aufgrund der lebensgefährlichen Spannungen und
Energien. Eine sichere Entladeschaltung muss auch noch eingebaut werden.
Der MOSFET IRFBE20 soll dann tatsächlich ein IRFPC50 sein.
Es verbleibt ein Problem:
Der MOSFET verträgt 600V und 11A laut Datenblatt. Da die Kapazitäten
recht groß sind, erwarte ich auch keine Spannungsspitzen beim Laden
(korrekt? oder unsinnige Annahme?). UGS ist maximal bei 11V und der
Strom maximal bei 1A. Soweit also alles in Ordnung.
Allerdings ist die Leistung am MOSFET zu Beginn fast 400W. Er verträgt
aber nur 180W. Nun könnt ihr mir vielleicht sagen, ob die 180W im
Datenblatt angegebene Maximalleistung sich auf das bezieht, was mit dem
Gehäuse (TO-247AC) ohne Weiteres möglich ist, oder ob die 180W die
absolute Obergrenze sind, die mit idealer Kühlung erreicht werden
können?
Prawda schrieb:> Nun könnt ihr mir vielleicht sagen, ob die 180W im> Datenblatt angegebene Maximalleistung sich auf das bezieht, was mit dem> Gehäuse (TO-247AC) ohne Weiteres möglich ist, oder ob die 180W die> absolute Obergrenze sind, die mit idealer Kühlung erreicht werden> können?
Oder gewinnt.
Ah, Danke. D.h. ich muss die Widerstände ändern, so dass weniger
Leistung verbraten wird.
Alternativ kann ich einen dickeren MOSFET besorgen oder 2 Parallel und
das 2 mal hintereinanderschalten - ist sowas sinnvoll?
Prawda schrieb:> Alternativ kann ich einen dickeren MOSFET besorgen oder 2 Parallel und> das 2 mal hintereinanderschalten - ist sowas sinnvoll?
Normalerweise nein, insbesondere das Hintereinanderschalten sicher
nicht. Denn du bekommst die Spannungen gar nie & nimmer "gerecht"
verteilt.
In der Praxis nimmt man dann den nächstgrößeren Transistor...
BTW: Woher nimmst du 1F mit 400V?
Und: Warum nimmst du nicht eine getaktete Stromquelle?
Da sind die Verluste dann "zweitrangiger"... ;-)
Das habe ich schon befürchtet, dass es da ähnliche Probleme gibt, wie
bei der Reihenschaltung von Kondensatoren (wenn man in der Nähe von Umax
ist).
Das nächstgrößere Bauteil der Wahl wäre dann ein IGBT? In meinem Fall
verhält der sich wie ein MOSFET, glaube ich. Müsste also funktionieren.
Naja 1F sind es nicht, nur 0,1F. Die werden durch Parallelschalten von
450V Kondensatoren erreicht.
Getaktete Stromquelle klingt toll, aber ist das im Bereich von 400V
sinnvoll umsetzbar? Kosten? Bauteile? Auch wenn es erstmal nur
(euer Forum kann Latex, sehr geil) sein werden, stell ich mir das
problematisch vor. Aber wahrscheinlich hab ich auch einfach zu wenig
Plan, was das genau ist.
@ Prawda (Gast)
>Naja 1F sind es nicht, nur 0,1F. Die werden durch Parallelschalten von>450V Kondensatoren erreicht.
Gerade für sowas nimmt man einen Schaltregler, hier als Sperrwandler.
Der hat u.a. die schöne Eigenschaft, als annähernd ideale
Konstantstromquelle zu arbeiten und damit die Verluste beim Laden zu
Minimieren. Kann man mit einem einfachen NE555 + MOSFET + bissel
Krümelkram aufbauen. OK, einen kleinen Trafo mit Ferritkern braucht man
noch.
>problematisch vor. Aber wahrscheinlich hab ich auch einfach zu wenig>Plan, was das genau ist.
In der Tat. Und was macht ein Mensch wie du mit einer Kondensatorbank
von 100mF und 400V? Das macht ordentlich BUMM beim Kurzschluss. Dort
sind immerhin 8000J drin!
MFG
Falk
Prawda schrieb:> Getaktete Stromquelle klingt toll, aber ist das im Bereich von 400V> sinnvoll umsetzbar?
Jeder Umrichter und Wechselrichter, jede leisungsstarke Servoachse ist
so aufgebaut...
> Kosten?
Nachrangig.
Mal ehrlich: wer 100mF 400V-Elkos einkauft, wird doch nicht ernsthaft an
50€ für eine sinnvolle Stromquelle bankrott gehen... ;-)
> Bauteile?
Bei diesen Spannungen: IGBTs
>hier als Sperrwandler
Ich werde mir das morgen mal zu Gemüt führen und simulieren und
vielleicht sogar verstehen ;-)
>Bei diesen Spannungen: IGBTs
Das war die Vermutung
>Nachrangig.>Mal ehrlich: wer 100mF 400V-Elkos einkauft, wird doch nicht ernsthaft an>50€ für eine sinnvolle Stromquelle bankrott gehen... ;-)
Bankrottgehen sicher nicht. Prinzipiell ginge es auch einfach mit einem
10KOhm Vorwiderstand, dann dauert das Laden eben lange, das wäre auch
kein Untergang. Der ganze Aufwand wird hauptsächlich deshalb betrieben,
weil es mich interessiert und die Lösung mit einem simplen Vorwiderstand
eben nicht sehr elegant ist. 50 min Ladezeit wären aber auch kein
Untergang.
Die Schaltung, die laut Simulation schonmal funktioniert lädt dann in
unter 15 min und kostet max. 5€. Wenn man nen dickeren IGBT nimmt,
kostet sie 15-20€ und läd in 5 min.
Wenn ihr mir etwas noch Schöneres zeigt, schaue ich mir das natürlich
auch gerne an und wenns mir gefällt, darfs auch gerne 50€ kosten. Aber
Grundvoraussetzung ist immer, dass ich die Schaltung verstehe. Wenn die
Schaltung für 50€ schöner, eleganter und weniger "flame-würdig" ist, ich
sie aber nicht verstehe, dann ist es in meinen Augen Schwachsinn sie in
einem Projekt zu realiseren, das dem eigenen Spaß und Verständnis dient.
>In der Tat. Und was macht ein Mensch wie du mit einer Kondensatorbank>von 100mF und 400V? Das macht ordentlich BUMM beim Kurzschluss. Dort>sind immerhin 8000J drin!
Gut, es werden erstmal nur 5,2kJ sein, da nur mit 325V geladen wird (und
diese Spannung wird wohl auch erst nach deutlich längerer Zeit erreicht
werden, als bis jetzt errechnet). Trotzdem eine relativ hohe Energie,
geb ich zu ^^
Hinauslaufen wird das in erster Instanz auf das Sprengen von Drähten und
später auf den Bau einer Railgun.
Drinbevor:
Diskussion über den Sinn dessen und ob jemand, der nicht sämtliche
Schaltungen schon kennt, erstmal auf nem Steckbrett BJTs stecken
sollte...
Du kannst FETs auch parallel schalten, sind dann sogar
selbststabilisierend (also die Leistung auf den verschiedenen FETs
gleicht sich aus).
Mich würde auchmal interessieren was du mit den 8000J machst, das ist
mehr als die doppelte Energie einer Gewehrkugel. (Btw. schon 50J sind im
blödesten Fall tötlich)
Ok, zu spät gesehen. Naja da man dich vermutlich nicht dran hindern
kann, sei auf jeden Fall sehr vorsichtig. Dein Körper ist auch ein
toller Draht der gesprengt werden kann.
>Die Schaltung, die laut Simulation schonmal funktioniert lädt dann in>unter 15 min und kostet max. 5€. Wenn man nen dickeren IGBT nimmt,>kostet sie 15-20€ und läd in 5 min.
Das bezog sich auf die Schaltung mit 1F Kapazität. Tatsächlich werden es
nur 100mF sein, ich muss mich also korrigieren. Dementsprechend wären
mit dieser sehr einfachen Schaltung die Ladezeiten schon recht niedrig.
>Mich würde auchmal interessieren was du mit den 8000J machst, das ist>mehr als die doppelte Energie einer Gewehrkugel. (Btw. schon 50J sind im>blödesten Fall tötlich)
Ok ich pass auf :)
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