Kühlkörper Grätzgleichrichter

[Frank W. (frank_w)]

Hallo,
ich habe einen Gleichrichter KBU8G mit Siebelkos 15000uF den ich mit 6A 
Gleichstrom belaste.
Die Trafospannung ist 15V~.

Datenblatt http://www.vishay.com/docs/88658/kbu8.pdf

Wlche Spitzenströme ergeben sich und nach welcher Formel berechne ich 
den benötigten Kühlkörper(Montage senkrecht 2mm Alublech schwarz) bei 
einer Umgebungstemperatur von 40°C


Gruß Frank

[Udo S. (urschmitt)]

Frank Wa schrieb:
> Hallo,
> ich habe einen Gleichrichter KBU8G mit Siebelkos 15000uF den ich mit 6A
> Gleichstrom belaste.
> Die Trafospannung ist 15V~.
>
> Datenblatt http://www.vishay.com/docs/88658/kbu8.pdf
>
> Wlche Spitzenströme ergeben sich und nach welcher Formel berechne ich
> den benötigten Kühlkörper(Montage senkrecht 2mm Alublech schwarz) bei
> einer Umgebungstemperatur von 40°C
>
> Gruß Frank

Im Datenblatt ist eine derating Kurve, gekühlt und ungekühlt. Wenn ich 
mich nicht verlesen habe, dann kann der Gleichrichter bis knapp 45°C 
Umgebung ohne Kühlkörper bis 6A belastet werden.
Also nimm den Kühlkörper, der passt und gut montierbar ist und es sollte 
gut sein.

[Helge A. (besupreme)]

Zur Berechnung der Spitzenströme brauchst du die Impedanz deines Trafos 
und deines Elkos.

Als Anhaltspunkt: Ich habe hier einen 60VA-Trafo 12V mit Gleichrichter 
und 6600uF Elkos low-esr. In der ersten Halbwelle fließen >200A, was 
mich etwas überraschte. 30A-Schottkydioden sterben dabei, normale 
10A-Dioden funktionieren.

[Peter R. (pnu)]

Helge A. schrieb:
> Zur Berechnung der Spitzenströme brauchst du die Impedanz deines Trafos
> und deines Elkos.

Oder ein true rms-Messgerät, also ein echt den Effektivwert des Stromes 
messendes Messgerät, denn der Effektivwert ist für die Erwärmung von 
Trafo und Gleichrichter wirksam.

Der Effektivstrom im Gleichrichter dürfte etwa um den Faktor Wurzel aus 
drei größer sein als der Gleichstrom. Bei extremen 
Impedanzverhältnisssen des Trafo und des Last-C könnte es auch mehr 
sein.

Der Einschaltstromstoß ist dann ein weiteres Kapitel.

[Udo S. (urschmitt)]

Peter R. schrieb:
> Der Effektivstrom im Gleichrichter dürfte etwa um den Faktor Wurzel aus
> drei größer sein als der Gleichstrom.

Wobei es klar ist dass der Gleichrichter im Allgemeinen mit einem 
Siebelko eingesetzt wird. In dem Derating Diagramm wird auch von einem 
"average Current" gesprochen.
Es ist die Frage, wird bei der Angabe des Gleichrichters bei dem max. 
Dauerstrom die Glättung berücksichtigt, oder muss man einen zusätzlichen 
Faktor wegen dem kleinen Phasenwinkel und den entsprechenden hohen 
Stromimpulsen mit berücksichtigen.
Da bin ich im Moment auch nicht sicher.

[Helge A. (besupreme)]

Manche Hersteller geben Hinweise zum Einsatz mit Elko.
http://www.ret.hu/DataSheets/18_GRAETZ/DIO_011/kbu8.pdf Seite 2.
Falls du ungekühlt auskommst, das reduziert die Gleichrichterverluste 
ein wenig.

[U. B. (Gast)]

> denn der Effektivwert ist für die Erwärmung von
> Trafo und Gleichrichter wirksam.

Für den Transformator stimmt das (vom Skin-Effekt bei den Stromanteilen 
mit höherer Frequenz abgesehen). -

Das Ersatzschaltbild einer Gleichrichterdiode ist angenähert die 
Reihenschaltung aus einer "idealen Diode" und einem (ohmschen) 
Widerstand.
Für die Erwärmung ist daher der arithmetische Strom massgebend, der 
Effektivstrom muss i.d.R. nicht beachtet werden.
Entsprechend ist in den Specs auch dieser Strom angegeben, sowie der 
zulässige Spitzenstrom, aber nicht der Effektivwert.

[Frank W. (frank_w)]

Helge A. schrieb:
> Zur Berechnung der Spitzenströme brauchst du die Impedanz deines Trafos
> und deines Elkos.
>
> Als Anhaltspunkt: Ich habe hier einen 60VA-Trafo 12V mit Gleichrichter
> und 6600uF Elkos low-esr. In der ersten Halbwelle fließen >200A, was
> mich etwas überraschte. 30A-Schottkydioden sterben dabei, normale
> 10A-Dioden funktionieren.

Danke das hilft mir weiter.

Gruß Frank

[Udo S. (urschmitt)]

Frank Wa schrieb:
>> Als Anhaltspunkt: Ich habe hier einen 60VA-Trafo 12V mit Gleichrichter
>> und 6600uF Elkos low-esr. In der ersten Halbwelle fließen >200A, was
>> mich etwas überraschte. 30A-Schottkydioden sterben dabei, normale
>> 10A-Dioden funktionieren.
>
> Danke das hilft mir weiter.

Wobei der Spitzenstrom im Einschaltmoment wie gesagt auf die Summe der 
Innenwiderstände ankommt.
Ich gehe mal davon aus, dass der 60VA Trafo ein Ringkern ist. Wäre das 
ein geblechter EI oder gar UI Schenkeltrafo und der Ladeelko kein 
low-esr, dann dürfte der Einschaltstromstoss weniger als halb so groß 
sein.

[Marian (phiarc)]

Deswegen nimmt man als Siebelkos auch keine Low-ESR...

[Andrew T. (marsufant)]

Marian B. schrieb:
> Deswegen nimmt man als Siebelkos auch keine Low-ESR...

Du nix habe Thema verstanden .-)
Denn: Das ist falsch, wenn man keinen low ESR nimmt.
Das Gegenteil ist richtig:

Man setzt dann nur zw. Gleichrichter und Elko einen (niederohmigen) 
Widerstand. Dieser begrenzt den Spitzenstrom über den Gleichrichter.
Die nachfolgende Schaltung profitiert dann vom geringeren Ripple auf der 
Roh-DC Spannung.

Würde man non-low-ESR Elkos nehmen, hätte man einen  deutlichen Teil der 
Glättungswirkung verpatzt. Denn an den im Elko quasi eingebauten 
Widerstand kommt man (schaltungstechnisch) nicht dran .

[Gerd E. (robberknight)]

Andrew Taylor schrieb:
> Denn an den im Elko quasi eingebauten
> Widerstand kommt man (schaltungstechnisch) nicht dran .

das wär doch mal ne Marktlücke: Elkos mit extra Abgriff hinter dem ESR 
;-)

[Marian (phiarc)]

Ich denke für normale Leistungsbereiche (einstelliger Strom) wird man 
mit nicht-low-ESR-Elkos für die Siebung gut wegkommen. Die haben ja 
normalerweise immernoch einen ESR im Bereich <0.1 Ω, gerade bei größeren 
Kapazitäten.

[Harald W. (wilhelms)]

Gerd E. schrieb:

> das wär doch mal ne Marktlücke: Elkos mit extra Abgriff hinter dem ESR
> ;-)

Nun, vor vielen Jahren gab es Elkos mit Vierpolanschluss, die dann
zumindest den Einfluss der Zuleitungsdrähte minimierte.

[M. K. (sylaina)]

Helge A. schrieb:
> Als Anhaltspunkt: Ich habe hier einen 60VA-Trafo 12V mit Gleichrichter
> und 6600uF Elkos low-esr. In der ersten Halbwelle fließen >200A, was
> mich etwas überraschte. 30A-Schottkydioden sterben dabei, normale
> 10A-Dioden funktionieren.

Wieso hattest du Low-ESRs benutzt? Hatte das einen speziellen Grund oder 
lagen die nur grade in der Schublade? Ich mein, bei 5 A und 100 mΩ…also 
für gewöhnlich kann man damit locker leben für Siebelkos.

[U. B. (Gast)]

> Man setzt dann nur zw. Gleichrichter und Elko einen (niederohmigen)
> Widerstand. Dieser begrenzt den Spitzenstrom über den Gleichrichter.

Dann kann man sich auch den teureren Ringkentransformator sparen; 
einfache Trafos haben den Widerstand schon eingebaut ...

> Die nachfolgende Schaltung profitiert dann vom geringeren Ripple auf der
> Roh-DC Spannung.

Und die erhaltene Gleichspannung ist niedriger.

Simulation mit AC 10V Amplitude, Reihenwiderstand R1 = 0,1 Ohm bzw.
0,5 Ohm, Brückengleichrichter, 4,7 mF und Last 4,5 Ohm ergibt die 
angehängten Bilder.

[Marian (phiarc)]

Tipp für Spice: Spannungsquellen kann man einen Serienwiderstand intern 
hinzufügen (Rser)

Tipp für Spice: Mit .step kann man Paramater in Schritten durchlaufen

[Helge A. (besupreme)]

> Wieso hattest du Low-ESRs benutzt?

Genau für die war im Gehäuse noch Platz. Was sonst da war, wäre zu lang 
gewesen.

[M. K. (sylaina)]

Helge A. schrieb:
>> Wieso hattest du Low-ESRs benutzt?
>
> Genau für die war im Gehäuse noch Platz. Was sonst da war, wäre zu lang
> gewesen.

OK, danke dir für die Info. Platz ist auch immer ein guter Grund für 
eine Bauteilauswahl ;)