Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dioden in Diodenkaskade werden heiß


von Christian H. (hauckchr)


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Hallo zusammen,

habe ein Problem mit dem Heißwerden einer Diodenkaskade. Ziel ist es, 
bei einer Stromstärke von 1,5 A ca. 10 V Spannung zu vernichten. Hierfür 
sind 14 Dioden (Standard-Gleichrichterdioden 3 A) in Reihe verschaltet. 
Mir ist klar, dass es hier zu 0,8 V * 1,5 A * 14 Watt Verlustleistung 
kommt, die Kaskade wird auch sehr schnell sehr heiß, so dass man die 
Finger davonlassen muss. Was ich allerdings nicht verstehe: Verwende ich 
bloß eine Diode und lass hierüber auch die 1,5 A fließen, wird diese nur 
Handwarm. Aber hier müßte doch auch 0,8 V * 1,5 A Watt entstehen, nicht 
weniger als bei jeder Einzeldiode oben. Der Effekt ist also: Umso mehr 
Dioden in der Kaskade, umso heißer wird hierin bei gleichem Strom EINE 
Einzeldiode.

Kann mir das jemand erklären?

Grüße Chris

von Amateur (Gast)


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Standard-Gleichrichterdioden und 0,8V Durchlassspannung passen nicht 
zusammen. Kontrollier das mal, das sollten mehr sein.

von dsg (Gast)


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Wie stellst du den Strom ein, Vorwiderstand?

von Achim S. (Gast)


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Christian H. schrieb:
> Verwende ich
> bloß eine Diode und lass hierüber auch die 1,5 A fließen, wird diese nur
> Handwarm.

Echt nur handwarm bei 1,5A? Was für eine Diode nutzt du denn.

Zur eigentlichen Frage: die einzelne Diode wird Wärme über ihre 
Anschlussdrähte los (in eine Platine oder in eine lange "kalte" 
Kupferleitung: die wirken wie eine Art Kühlkörper).

Wenn du viele Dioden nebeneinander betreibst, dann teilen diese sich den 
insgesamt verfügbare "Kühlkörper": statt eine "kalten Kuperleitung" 
sieht die Diode direkt an Anschlussbein schon die nächste Diode, die 
genau so stark heizt.

von Stefan F. (Gast)


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Deine Diode leitet ihre Abwärme nicht nur über ihr Gehäuse ab, sondern 
auch über die Anschlussdrähte.

Bei 10 Dioden in Reihe hast du aber nur zwei Anschlussdrähte, die Wärme 
nach außen abführen. Deswegen werden sie heißer.

14 Watt ist ja auch nicht gerade wenig. Da muss man sich schon gedanken 
um eine gute Kühlung machen.

von Flip B. (frickelfreak)


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Die heizeb sich gegebseitig, die LP kann bei einer einzelnen weitaus 
besser kühlen.

von Christian H. (hauckchr)


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Die sind alle auf der Leiterplatte montiert, sowohl die Kaskade, als 
auch die einzelne Diode. Die Anschlussdrähte sind relativ lange und 
gleich lang bei Einzeldiode und Kaskade. Die Dioden sind also nicht 
direkt miteinander verbunden.

von Christian H. (hauckchr)


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Ok, einleuchtend. Die Dioden sind auf einer Lochraster montiert, d.h. 
Beinabstand von Diode zu Diode nur ein Loch.

von Achim S. (Gast)


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und wie groß ist in der Kaskade der Abstand auf der Leiterplatte 
zwischen zwei Dioden?

Oder anders gefragt: wie viel Leitplattenfläche hat die Einzeldiode als 
Kühlkörper zur Verfügung, wie viel Leiterplattenfläche haben die 10 
Dioden zusammen als Kühlkörper?

von Rechner (Gast)


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Wieviel ist nochmal 0,8V * 1,5A ???

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan U. schrieb:
> Bei 10 Dioden in Reihe hast du aber nur zwei Anschlussdrähte, die Wärme
> nach außen abführen. Deswegen werden sie heißer.

Richtig, WENN man den Aufbau sehen würde, den uns Christian NATÜRLICH 
nicht gezeigt hat (als ob nicht jeder inzwischen ein Smartphone mit 
Kamera hätte, eventuell hat er ja die Anschlüsse lang gelassen).

von dsg (Gast)


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also ich vermute dein Aufbau hat unterschiedliche Ströme,  je nachdem ob 
du eine oder mehrere Dioden dranhast, daher nochmal: wie ist der 
Konstantstrom eingestellt?

von Achim S. (Gast)


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schlechtes Timing: mein letzter Beitrag hätte vor deinem letzten 
Beitrag kommen sollen :-)

von Christian H. (hauckchr)


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Die Dioden sind 1N 5059 2 A, habe auch mit 1N 5402 3 A experimentiert, 
gleiches Ergbenis.

von Christian H. (hauckchr)


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Konstantstrom über Labornetzteil, konstant 1,5 A

von Christian H. (hauckchr)


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Dioden stehen "in Reihe" zueinander 
Loch-Diode-Loch-Loch-Diode-Loch-Loch.... Die beiden Löcher sind normal 
miteinander verlötet. D.h. seitlich kann die Wärme von jeder Diode 
ungehindert weg, Luft zwischen Diode und Platine ca. 7 mm

von Christian H. (hauckchr)


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Dioden sind liegend montiert, d.h. lange Anschlussdrähte, Diodenkörper 7 
mm Luft zur Platinenoberseite.

von dsg (Gast)


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ok, also LAbornetzteil dann diretk einmal:

eine Diode gibt x Verlustleistung

10 Dioden müssen 10-fache Verlustleistung geben, weil 10fache Spannung, 
das sollte das Labornetzteil bestätigen.

vlt kann dein Netzteil irgendwas nicht, den Strom bei der höheren 
Spannung oder sowas, test mal mit einer und zwei Dioden.

Dein Denkansatz stimmt schon, Fehler ist dann irgendwas in der 
Ausführung, sollte aber leicht rauszutesten sein wenn du mal weniger 
Dioden anschließt.

von Christian H. (hauckchr)


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Ja, und an allen Dioden der Kaskade (gemessen) fallen ca. je nach 
Temperatur 0,85 V ab. Das gleiche bei der Einzeldiode.

Habe jetzt mal eine Einzeldiode OHNE Leiterplatte mit gleich langen 
Füßen getestet: Wird nur so warm, dass man sich die Finger nicht 
verbrennt.

Versuchs jetzt mal mit weniger Dioden.

von Falk B. (falk)


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@ Christian Hauck (hauckchr)

>habe ein Problem mit dem Heißwerden einer Diodenkaskade. Ziel ist es,
>bei einer Stromstärke von 1,5 A ca. 10 V Spannung zu vernichten.

Das ist keine Diodenkaskade sondern einfach eine Reihenschaltung.

>Mir ist klar, dass es hier zu 0,8 V * 1,5 A * 14 Watt Verlustleistung
>kommt, die Kaskade wird auch sehr schnell sehr heiß, so dass man die
>Finger davonlassen muss.

Ja, so macht man das nicht. Nutze ein Leistungs-Z-diode und einen 
passenden Kühlkörper.

>weniger als bei jeder Einzeldiode oben. Der Effekt ist also: Umso mehr
>Dioden in der Kaskade, umso heißer wird hierin bei gleichem Strom EINE
>Einzeldiode.

Weil die Kühlung über die Anschlüsse fehlt, siehe Artikel oben.

von Christian H. (hauckchr)


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Noch ein Hinweis: Der Temperaturanstieg der Kaskade geht rasend schnell 
(konstant 1,5 A), die Erwärmung einer Einzeldiode auch bei 1,5 A geht 
sehr langsam.

von Christian H. (hauckchr)


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Das Problem ist, dass ich einen E-Motor (vorwärts/rückwärts) betreiben 
muss und der soll erst bei 10 V Speisespannung loslaufen, danach soll 
die Spannung aber linear zur Speisespannung ansteigen.

von Christian H. (hauckchr)


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Sprich was ich brauche ist eine Schaltung, die konstant ca. 10 V 
Spannung verbrät. PWM wäre auch eine Möglichkeit, das übersteigt aber 
leider meine Elektronikkenntnisse.

von Falk B. (falk)


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@ Christian Hauck (hauckchr)

>Das Problem ist, dass ich einen E-Motor (vorwärts/rückwärts) betreiben
>muss und der soll erst bei 10 V Speisespannung loslaufen, danach soll
>die Spannung aber linear zur Speisespannung ansteigen.

Warum auch immer das nötig ist. Dann bau dir eine bipolare 
Leistungs-Z-Diode mittels Transistor und passenden Kühlkörper.

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm

Die Schaltung kann man deutlich vereinfachen, einfach einen 9,1V Z-Diode 
an die Basis, fertig.

von Christian H. (hauckchr)


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Hätte auf der Platine noch viel Platz, Dummy-Leiterbahnen an die 
Lötstellen der Dioden anzulöten quasi als "Kühlkörper".

Kannst Du das mit der Leistungs-Z-Diode bitte nochmal genauer erklären 
oder gibt es hier eine einfache Schaltung?

von Christian H. (hauckchr)


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D.h. der Transistor macht erst bei 9,1 V auf und es fallen an der 
Z-Diode immer die 9,1 V ab?

von Christian H. (hauckchr)


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Und dann das Ganze duplizieren für Vorwärts/Rückwärtslauf.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

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Siehe Anhang. Für D1-D4 kann man auch einen intergierten 
Brückengleichrichter nehmen.

von Falk B. (falk)


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@ Christian Hauck (hauckchr)

>Hätte auf der Platine noch viel Platz, Dummy-Leiterbahnen an die
>Lötstellen der Dioden anzulöten quasi als "Kühlkörper".

Das wäre hier wirklich dumm(y). Ein echter Kühlkörper ist deutlich 
besser.

von Christian H. (hauckchr)


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Wenn ich die Schaltung richtig verstehe: Ab 9,1 V Speisespannung macht 
der Transistor auf und es liegen am Ausgang dann aber ja auch die 9,1 V 
an. Was ich bräuchte, wäre, dass sobald 9,1 V Speisespannung erriecht 
sind der Transistor aufmacht, am Ausgang dann aber 0 V anliegen und bei 
weiterer Steigerung der Speisespannung die Ausgangsspannung linear dazu 
ansteigt. --> D.h. z.B. bei 18 V Speisespannung würden am Ausgang nur 
ca. 9 V ankommen.

von Falk B. (falk)


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@ Christian Hauck (hauckchr)

>Wenn ich die Schaltung richtig verstehe: Ab 9,1 V Speisespannung macht
>der Transistor auf und es liegen am Ausgang dann aber ja auch die 9,1 V
>an.

Es gibt keinen Ausgang, nur die zwei "Kabel" am Eingang. Der 
Spannungsabfall dort liegt bei konstant 10V in beiden Polaritäten. 
Einfach in Reihe zum Motor schalten.

> Was ich bräuchte, wäre, dass sobald 9,1 V Speisespannung erriecht
>sind der Transistor aufmacht, am Ausgang dann aber 0 V anliegen

Nö, denn dann würde der Motor ja plötzlich die volle Spannung sehen und 
recht schnell laufen.

> und bei
>weiterer Steigerung der Speisespannung die Ausgangsspannung linear dazu
>ansteigt. --> D.h. z.B. bei 18 V Speisespannung würden am Ausgang nur
>ca. 9 V ankommen.

Eben das tut die Schaltung, sie "subtrahiert" konstant 10V. Wie ein 
Z-Diode halt.

von dsg (Gast)


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Macht keinen Sinn, was du schreibst, entweder deine Last will bei 0V 
anfangen ( sich zu drehen , oder ähnliches) oder eben bei 10V.

Was du beschreibst, soll bis 10 V stillstehen und anschließend angehen 
aber das wiederum bei erneut 0V, bzw ein bisschen drüber.

von Christian H. (hauckchr)


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Ok, super Danke für die schnelle Hilfe!!!

von Christian H. (hauckchr)


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Hallo Falk,

eine Frage habe ich noch: Welche Z-Diode genau soll ich am besten 
nehmen? Mit der obigen Bezeichnung kann ich nciht soviel anfangen. 9,1 V 
ist klar, aber ist sonst noch was zu beachten? Hast Du einen Vorschlag?

Grüße Chris

von Falk B. (falk)


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@Christian Hauck (hauckchr)

>ist klar, aber ist sonst noch was zu beachten? Hast Du einen Vorschlag?

Es geht nahezu jede beliebige mit der passenden Spannung und 0,5 oder 
1,3W.

von Christian H. (hauckchr)


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Ok, danke!

von Stefan F. (Gast)


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Egal ob die die Spannung mit einer Diodenkette, Zenerdiode oder 
Transistorschaltung "verheizt" - die zu verheizende Energiemenge bleibt 
die gleiche.

Die Temperatur der Bauteile hängt von ihrer Oberfläche und dem Luftstrom 
ab.

Bei Bauteilen die man an einen Kühlkörper schrauben kann, kann man 
leicht die Oberfläche vergrößern. Aber vielleicht hast du auch die 
Möglichkeit, die Luft-Zirkulation zu optimieren. Zum Beispiel, indem du 
einen Ventilator an die Motorachste anbringst, welcher wiederum die 
Dioden kühlt.

Einige Haartrocker und Staubsauger machen das so.

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