Hallo ich muss einen aktiven Gleichrichter aufbauen. Dazu habe ich bereits die Schaltung auf dem rechten Bild erfolgreich simuliert. Allerdings benötige ich trotzdem eine Diode nach dem Gleichrichter, da ich einen Glättungskondensator verwenden muss. Die linke Schaltung verwendet OPV zur Ansteuerung der Mosfet. Und hier komme ich nicht weiter: Wie kann ich möglichst effizient die komplette steigende Halbwelle bis zum Scheitelpunkt durchlassen und dann sofort sperren? Punkt C in der Simulation ist der Ausgang des linken OPV, welcher scheinbar nur sehr kurz angesteuert wird. In einem anderen Thread hab ich gelesen, dass für die Ansteuerung eine Strommessung notwendig wäre Beitrag "MOSFET-Gleichrichter mit OPV" benötigte Spezifikationen der Schaltung: Spannungsbereich: ca 3-20 V max Strom: 500- 1000 mA keine fertigen ICs wie "Diode Bridge Controller" (nur OPV o.ä.) (Nachtrag: Eintrag leider ins falsche Forum gerutscht, bitte verschieben)
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Martin P. schrieb: > Schaltung auf dem rechten Bild erfolgreich simuliert. Allerdings > benötige ich trotzdem eine Diode nach dem Gleichrichter, da ich einen > Glättungskondensator verwenden muss. Eine gescheite Ansteuerung braucht das nicht. Allerdings ist die etwas komplexer als 2 einfache Komparatoren. Sowas gibt es bereits vollintegriert als IC, Analog Devices etc. haben sowas. Suche nach Power OR-ing COntroller (amerikanische Wortschöpfung) > komplette steigende Halbwelle bis zum Scheitelpunkt durchlassen und dann > sofort sperren? Man muss den Stromfluß messen.
Ja das ist das leidige Thema: Ich bekam die Vorgabe, dass das ganze ohne fertige Controller aufgebaut werden soll. Also solche, die explizit für dieses Thema entwickelt wurden. (Die rechte Schaltung gefällt mir eigentlich. Ich müsste jetzt nur irgendwie die nachgeschaltete Diode (nicht eingezeichnet) rechtfertigen. Über dieser fallen ca. 0.3 V ab. Die ganze Schaltung sollte ja ohne Dioden aufgebaut werden.) Bei der Ausführung auf der linken Seite könnte ich ja Shunts zur Strommessung verwenden. ->neg. Strom -> Mosfet sperren. Aber für eine Messung müsste ich den richtigen Mosfet ja erstmal leitend machen Kann mir hier jemand auf die Sprünge helfen?
@ Martin P. (horst_hobel) >Ja das ist das leidige Thema: Ich bekam die Vorgabe, dass das ganze ohne >fertige Controller aufgebaut werden soll. Also solche, die explizit für >dieses Thema entwickelt wurden. Und warum? Bist du Student? Dann wäre es als Studienobjekt OK. Als Industrielösung ist das Mumpitz. >(Die rechte Schaltung gefällt mir eigentlich. Ich müsste jetzt nur >irgendwie die nachgeschaltete Diode (nicht eingezeichnet) rechtfertigen. Wozu? Ein MOSFET ist schon so eine schaltbare Diode. Man muss sie nur richtig schalten ;-) >Bei der Ausführung auf der linken Seite könnte ich ja Shunts zur >Strommessung verwenden. ->neg. Strom -> Mosfet sperren. Braucht man nicht, der MOSFET ist als Shunt ausreichend. >Messung müsste ich den richtigen Mosfet ja erstmal leitend machen Nö, denn die MOSFETs arbeiten im gesperrten Zustand als passive Dioden, die fangen alleine an zu leiten. Man muss dann nur erkennen, wenn der Stromfluß negativ wird, dann muss man den MOSFET wieder schließen.
Martin P. schrieb: > Wie kann ich möglichst effizient die komplette steigende Halbwelle > bis zum Scheitelpunkt durchlassen und dann sofort sperren? Das ist doch unsinnig. 90% der steigenden Halbwelle sind ohne jeden Effekt weil die Elko-Ladespannung noch grösser ist als die Eingangswechselspannung. Du würdest den Elko bloss entladen. Ohne weitere Diode in Richtung Ladeeelko geht das so primitiv also nicht. Und am Scheitelpunkt ist definiert durch die Stelle, an der die Elkospannung wieder grösser wird als die Eingangsspannung, und der Strom in Gegenrichtung fliesst, also den Elko entlädt. Wenn die MOSFETs nicht eingeschaltet sind, ist das ja auch ein funktionierender Brückengleichrichter über die Body-Dioden der MOSFETs. Dein Einschalten in gegenpoliger Richtung verbessert ja nur den Wirkungsgrad durch Verringerung der Flussspannung. Es ist also sinnvoller, den Strom vom Dynamo (es geht sicher mal wieder um Fahrräder) zu messen. Entsteht ein positiver Stromfluss, schaltest du einen Zweig des Brückengleichrichters ein. Ändert der Stromfluss die Polarität, schaltest du wieder aus. Du schaltest NICHT die gegenteilige Polarität ein. Dann ist der Stromfluss erst mal 0. Entsteht ein negativer Stromfluss, schaltest du den anderen Zweig ein (der Stromfluss wird grösser). Sinkt der Stromfluss und dreht ins positive, schaltest du aus. Das Problem sind die unterschiedlichen Bezugspunkte. Beim MOSFET-Schalten deren Source, bei Wechselstrom eine Dynamoleitung, die mal positiver und mal negativer sind. Und der Elko ist zu Beginn leer, was nicht schlimm ist, weil bis zu dessen Aufladen auf eine ausreichende Betriebsspannung der Gleichrichter als normaler Gleichrichter wirkt. Wenn der Strom au dem Dynamo übrigens 0 ist weil alle MOSFETs gesperrt sind und die Body-Dioden nicht leiten, ist die Spannung an den Leitungen nicht definiert, weil sie keine Verbindung zur Gleichspannungsseite haben. Ein Dynamo der 0V liefert, kann also 2 Anschlüsse mit 0.5V, 2 Anschlüsse mit 3V oder 2 Anschlüsse mit 6V haben in Bezug zur Gleichspannungsseite. Eine Spannungsmessung ist daher nicht möglich. Man könnte durch einen Widerstand eine Verbindung und damit Potentialbezug herstellen, aber dann jammerst du wieder wegen ach so grosser Verluste.
Michael B. schrieb: > (es geht sicher mal wieder > um Fahrräder) Und daher gibts das vermutlich schon. http://fahrradzukunft.de/14/mosfet-gleichrichter/
Hi, Die Messlatte ist der LT4320. In 100er Stückzahlen 4€ bei Farnell. Das LT4320 Datenblatt enthält alle Informationen, die für einen Nachbau notwendig sind. Limitierung: 7V min / 72V max. Vorteil: Iq = 1,5mA Sind p/n-Kanaler erlaubt, ist die Aufgabe übersichtlich. Das ist mit der LM339 Familie und ein paar Widerständen zu lösen. Dürfen es aber nur n-Kanaler sein, dann muss eben noch eine Villard-Schaltung (mit Spannungsbegrenzung für die maximal zulässige Komparator-/Gate-Spannung) an den Wechselspannungseingang gehängt werden. Nun wird die Sache interessant, da die LM339 ab 2V laufen, d.h. diese Schaltung startet früher als der LT4320. Nachteil: - Iq höher als beim LT4320 - Flächenmäßig größer (Widerstände, Dioden, Kappas, Überspannungsbegrenzung,...) Kosten: - wahrscheinlich kein großer Kostenvorteil gegenüber LT4320 Grüße, marcus
@ Falk Brunner: Ja ich bin Student und habe dieses Projekt im Rahmen meines Studiums bekommen. >Nö, denn die MOSFETs arbeiten im gesperrten Zustand als passive Dioden, >die fangen alleine an zu leiten. Hm das versteh ich noch nicht so ganz, warum die alleine anfangen zu leiten, ich steuere sie doch über Ugs. Kannst du das kurz erläutern >Man muss dann nur erkennen, wenn der Stromfluß negativ wird, dann muss man >den MOSFET wieder schließen. Ja versteh ich. @ Michael Bertrandt >Das ist doch unsinnig. Stimmt. Hier hatte ich einen Denkfehler :) Ich dachte hier, es wäre doch schade die schöne Energie einfach zu verschwenden, die im Rest der Halbwelle steckt. (ja das war dämlich) Tatsächlich regelt sich das ja von selbst. Wenn genug Energie in den Verbraucher fließt, dann sinkt die Spannung am Kondensator und er wird auch früher wieder geladen. Das hinge also nur davon ob, um welchen Wert die Kondensatorspannung schwanken darf. Richtig? >Wenn die MOSFETs nicht eingeschaltet sind, ist das ja auch ein >funktionierender Brückengleichrichter über die Body-Dioden der MOSFETs. Oh man das ist mir peinlich. Ich hatte einfach angenommen der MOSFET sperrt dann komplett. Ok, das hab ich jetzt nachgeschlagen. Nein es geht hier definitiv nicht explizit um Fahrräder. Es geht eher um einen universell einsetzbaren Gleichrichter, welcher aber natürlich auch für Fahrräder geeignet sein könnte, aber in dieser Hinsicht bin ich noch nicht informiert. >Du schaltest NICHT die gegenteilige Polarität ein [......] Entsteht ein >negativer Stromfluss, schaltest du den anderen Zweig ein (der Stromfluss >wird grösser). Sinkt der Stromfluss und dreht ins positive, schaltest du >aus. >Das Problem sind die unterschiedlichen Bezugspunkte Hm ja das ist wirklich ein schwieriges Problem. >Ein Dynamo der 0V liefert, kann also 2 Anschlüsse mit 0.5V, 2 >Anschlüsse mit 3V oder 2 Anschlüsse mit 6V haben in Bezug zur >Gleichspannungsseite. Eine Spannungsmessung ist daher nicht möglich. Man >könnte durch einen Widerstand eine Verbindung und damit Potentialbezug >herstellen, aber dann jammerst du wieder wegen ach so grosser Verluste. Sind das fahrradspezifische Spannungen? Mit diesen Werten kann ich momentan nichts anfangen. Und wegen der großen Verluste jammere ich doch jetzt schon. :) @ Markus H. ok das hört sich vielversprechend an, aber das einzige was ich dem Datenblatt entnehmen kann, ist ein Blockdiagramm, wie soll ich davon auf eine Schaltung schließen? 7 V Mindestspannung ist außerdem viel zu hoch.
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Ich habe in den letzen Tagen versucht, eine Schaltung erfolgreich zu simulieren. Dabei hab ich das Problem auf einen Einweggleichrichter reduziert, um die Probleme aufzusplitten. Auf der rechten Seite des Bildes ist ein Gleichrichter aus dem Eingangspost (ebenfalls auf einen Einweggleichrichter reduziert). Was sind hier die Vorteile der Beschaltung als invertierender Verstärker? (Ich hatte in meinem Versuch einen einfachen Komparator im Sinn) Links ist der Eigenversuch meinerseits, den MOSFET als Shunt zu verwenden und den OPV als einfachen Komparator zur Ansteuerung zu Verwenden. Das funktioniert allerdings nur wenn ich eine separate Quelle als Versorgungsspannung verwende. Warum? In der rechten Schaltung wird der OPV doch auch aus dem Kondensator gespeist? Außerdem ist mir aufgefallen, dass der MOSFET bei mir viel zu spät schließt. Woher kommt das?
@ Martin P. (horst_hobel) >>Nö, denn die MOSFETs arbeiten im gesperrten Zustand als passive Dioden, >>die fangen alleine an zu leiten. >Hm das versteh ich noch nicht so ganz, warum die alleine anfangen zu >leiten, ich steuere sie doch über Ugs. Nö. Du steuerst den MOSFET über UGS. Die parasitäre Diode zwischen Drain und Source ist immer da. Wenn der MOSFET gepserrt ist ( UGS=0V), arbeitet sie wie eine normale Diode. Wird der MOSFET geöffnet, so schließt er seine eigene Bodydiode kurz, sprich, die Flußsspannung sinkt deutlich.
Martin P. schrieb: > Nein es geht hier definitiv nicht explizit um Fahrräder. > Es geht eher um einen universell einsetzbaren Gleichrichter, welcher > aber natürlich auch für Fahrräder geeignet sein könnte, Fahrraddynamos zeichnen sich dadurch aus, das sie mehr Stromquellen als Spannungsquellen sind. Deshalb verhalten sie sich auch beim Gleichrichten anders. Einen universellen Mosgleichrichter wird man m.E. nicht bauen können, sondern man muss diesen immer an die bestehenden Verhältnisse anpassen. Bei Spannungen >12V macht ein solcher Gleichrichter auch immer wweniger Sinn, da die Durchlass- verluste gegenüber den sonstigen Verlusten immer mehr vernach- lässigbar sind.
>Bei Spannungen >12V macht ein >solcher Gleichrichter auch immer wweniger Sinn, da die Durchlass- >verluste gegenüber den sonstigen Verlusten immer mehr vernach- >lässigbar sind. das sehe ich anders, genau dafür gibt es ja aktive Gleichrichter, die bei höheren Strömen die Verlustleistung reduzieren sollen. Kann mir trotzdem jemand erklären warum in meinem letzen Post der OPV in der rechten Schaltung als invertierender Verstärker ausgelegt ist. Wie kann er dabei den MOSFET als Schalter ansteuern?
@Martin P. (horst_hobel) >>Bei Spannungen >12V macht ein >>solcher Gleichrichter auch immer wweniger Sinn, da die Durchlass- >>verluste gegenüber den sonstigen Verlusten immer mehr vernach- >>lässigbar sind. >das sehe ich anders, Dann siehst du das falsch 8-) > genau dafür gibt es ja aktive Gleichrichter, die >bei höheren Strömen die Verlustleistung reduzieren sollen. Ja, aber die RELATIVEN Verluste des Gleichrichters sinken mit der Nennspannung des Generators! Wenn der Generator Up=5V bei 10A liefert, sind 2x1V Didoenverlust satte 40%. Bei Up= 320V und 10A sind es nicht mal 0,6%. Also wird man bei 320V bestenfalls dann einen aktiven Gleichrichter verbauen, wenn Kühlung absolut problematisch ist. Das ist aber nur bei Nischenanwendungen der Fall. >Kann mir trotzdem jemand erklären warum in meinem letzen Post der OPV in >der rechten Schaltung als invertierender Verstärker ausgelegt ist. Wie >kann er dabei den MOSFET als Schalter ansteuern? Diese Schaltungen kann man bestenfalls als Prinzipschaltbilder batrachten, real braucht man noch einiges mehr, damit es sicher und korrekt funktioniert.
>Diese Schaltungen kann man >bestenfalls als >Prinzipschaltbilder batrachten, >real braucht man noch einiges >mehr, damit es sicher und korrekt >funktioniert. Genau das muss ich wissen. Wo kann ich das nachlesen?
In den Datenblättern und Application Notes der Hersteller solcher ICs. Power ORing und active rectifier sind die Stichworte. http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/oring-and-smart-diodes-products.page http://www.diodes.com/catalog/Active_OR_ing_Controller_191 http://powerelectronics.com/news/active-oring-controller-features-high-speed-and-versatility
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