Leistungsgleichrichter mit geringem Leckstrom (<0,1µA)

Benedikt H. OP #3980883
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Guten Nachmittag!

Für mein Projekt (eine elektronische Last) benötige ich als 
Eingangsstufe einen Gleichrichter. Die Last hat folgende 
Spezifikationen:
1mV - 60V
1µA - 5A
bei max. 100W
(alles Bipolar, jedoch nicht für Wechselstrom)

Geregelt wird alles über einen Leistungsmosfet, dieser Teil funktioniert 
schon recht gut, der Spannungsabfall am Dioden-Brückengleichrichter wird 
mit einer variablen Spannungsquelle (Step-Down) kompensiert.

Problematisch ist lediglich der Leckstrom der Gleichrichterdioden, 
welcher laut Datenblatt bis zu 200µA/Diode betragen kann. Somit komme 
ich natürlich nie auf den 1µA Minimalstrom.
Daher meine Frage: Wie kann ich den Gleichrichter am Eingang optimieren?
MOSFETs kommen aufgrund der "geringen" Ugs (<<60V) wahrscheinlich nicht 
in Frage.

Danke im Voraus für alle produktiven Ideen!
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MaWin Gast #3980934
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Benedikt H. schrieb:
> Danke im Voraus für alle produktiven Ideen!

Kannst du völlig vergessen, es gibt keine Leistungsgleichrichter mit so 
geringem Leckstrom.

Du kannst 2 MOSFETs antiseriell schalten um Wechselstrom blockieren und 
durch aufsteuern des MOSFETs regeln zu können.

Aber auch sperrende MOSFETs lassen noch einige uA durch, vor allem wenn 
sie heiss sind, also vorher Leistung verbraten mussten. Immerhin kannst 
du bis -20V ans Gate geben um maximal zu sperren.

Die Ansteuerschaltung wird natürlich aufwändiger, aber von nichts kommt 
nichts.
Aber auch jetzt "der Spannungsabfall am Dioden-Brückengleichrichter wird
mit einer variablen Spannungsquelle (Step-Down) kompensiert" treibst du 
ja immensen Aufwand (der dann entfällt).
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FelixW Gast #3980999
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Benedikt H. schrieb:
> Für mein Projekt (eine elektronische Last) benötige ich als
> Eingangsstufe einen Gleichrichter. Die Last hat folgende
> Spezifikationen:
> 1mV - 60V
> 1µA - 5A
> bei max. 100W
> (alles Bipolar, jedoch nicht für Wechselstrom)

Uns was ist mit den anderen Eigenschaften?
Frequenz, Auflösung, Genauigkeit, Änderung du/dt, di/dt.

Für mich hört sich das nach einer schlecht gestellten Aufgabenstellung 
an.

Kurze Ideensammlung:
a) Relais -> Bereichsumschaltung
b) extra Buchsen -> andere Halbleiter
c) Leckstrom Messen -> Leckstrom durch Stromquelle kompensieren (Achtung 
Temperatur!)

Wenn du Doppeldioden in einem Gehäuse hast, kannst du mit der 2. Diode 
den Leckstrom messen.

Grüße aus der Leistungselektronik
Felix
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Benedikt H. OP #3981087
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Also erst einmal danke für die vielen schnellen Antworten.

Der Dynamikbereich dieses Gerätes ist wirklich enorm, das ist mir 
bewusst. Vielleicht ein wenig weiter ausgeholt:

Für meine Abschlussarbeit entwickle ich zusammen mit einem Schulkollegen 
für eine Hardwareentwicklungs-Firma eine elektronische Last. Sinn des 
Ganzen ist es zum Beispiel im einfachsten Fall die Leistung eines 
"Batterie-Adapters" zu prüfen für verschiedene Ströme.
Meine Last soll auf konstante(n) Strom/Spannung/Widerstand regeln, bzw. 
einen IC nachbilden können (mit Standbystrom und Strom im aktiven 
Modus). Die Wertebereiche sind, wie schon beschrieben:
1mV - 60,0V
1µA - 5,00A
0,1Ohm - 10,0Mohm
(je +-1% +- 1mV / 1µA bzw. 0,1Ohm Genauigkeit)
das ganze bis 100W
Einregelzeit <20µs (jedoch noch verhandelbar)

Die Regelung übernehmen drei verschiedene PI-Regler, deren Ausgänge über 
einen Analogschalter mit dem Gate des Leistungs-MOSFET verbunden sind. 
Dieser Leistungsmosfet reguliert dann Strom/Spannung auf den gewünschten 
Wert.

Die Spannungsmessung funktioniert über 2 Ranges (1mV-150mV & 120mV-60V)
Die Strommessung über 4 (1µA-50µA, 47µA-250µA, 220µA-12mA & 10mA-5A)
Ausgang von U/I-Messung ist jeweils zwischen 10mV und 4,096V 
(idealerweise)

Prinzipiell funktionieren soweit alle Teilschaltungen, lediglich dem 
Leckstrom der Gleichrichterdioden habe ich nicht genug Aufmerksamkeit 
gewidmet.

(achja was die schnellen Änderungen am Leistungs-MOSFET betrifft: durch 
den FET werden zusätzlich konstante 10mA gepumpt, hauptsächlich um mit 
der Drain-Source-Kapazität keine Probleme zu bekommen)

LG
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Lupf Gast #3981096
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Hallo Benedikt,

>Ein durchschittlicher akademischer Furz mit ueberzogenen Spezifikationen
>gepaart mit marginalstem Wissen.

>Kannst du völlig vergessen, es gibt keine Leistungsgleichrichter mit so
>geringem Leckstrom.

Die üblichen Antworten, wie man sie hier im Forum kennt :(

eine MSRD620 (6A, 200V Diode) hat bei 25Grad und 60V einen typischen 
Leckstrom von 0.006µA. Maximal 0.3µA.

Wichtig ist, dass die Diode kalt bleibt.

Da du wahrscheinlich nie gleichzeitig im unteren µA und bei vollem Strom 
arbeitest könnte es gut gehen. Nach einen 5A Messung, musst Du halt erst 
warten.

Also gut kühlen.
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