Hallo liebes Forum,
im Zuge meines Thesis setze ich mich mit einer Schaltung auseinander mit
der es möglich sein soll 1500V und 8A zu schalten. Würde mich sehr
freuen, wenn ihr mir euren Senf hinzugeben könntet, ob das so wie
aufgebaut funktionieren kann. Ein Paar Infos:
-Es soll möglich sein, über A1 und A2 bis zu 1500V AC/DC und 8A zu
schalten (nicht gleichzeigt).
-Relaiskontakte in Reihe um geforderten Spannungsabstand zu
gewährleisten. Relais deswegen, um eine möglichst niederohmige
Verbindung herzustellen (zwingend nötig).
-Die MOSFETs (STP15N80K5, Q1-Q4). Um K1 nicht unter Last zu schalten
(Schutz der Kontakte). Antiparallel wegen AC und das ganze doppelt weil
sie "nur" bis 800V gehen.
-OK1, OK2 und Galv. getrennter DC-DC-Wandler (V1) um Steuerkreis sicher
vom Lastkreis zu trennen.
Habe auch mal die Datenblätter angehängt, falls jemand gucken möchte, ob
die Dimensionierung hin haut :)
Gruß
Addi
Danke schon mal für euer Feedback
Was mir auf die Schnelle auffällt:
Ist dir bewusst, dass du Q2 und Q3 über gnd_hv
kurzgeschlossen/überbrückt hast?
Am ULN passen Ein- und Ausgang nicht zusammen.
Warum benötigst du bei 8A so eine niederohmige Verbindung? Verwende doch
komplett Mosfets/IGBTs statt des Relais, dann hast du keine Probleme mit
Kontaktwiderständen.
Markus M. schrieb:> Ist dir bewusst, dass du Q2 und Q3 über gnd_hv> kurzgeschlossen/überbrückt hast?
So isset. Deswegen würde sich die Spannungsfestigkeit der FETs nicht
addieren, wie Addi es vielleicht gehofft hat.
Zu den bereits erwähnten Mängeln: über den Optkoppler kannst man die
FETs zwar einschalten, aber es gibt keine Möglichkeit sie wieder
auszuschalten.
Addi J. schrieb:> wenn ihr mir euren Senf hinzugeben könntet, ob das so wie aufgebaut> funktionieren kann.
Nein.
Du brauchst 2 HV Versorgungen. Und man sollte die MOSFETs nicht nur über
den Optokopplertransistor einschalten können, sondern sie auch
ausschalten können, also das Gate entladen. Dein erster Versuch mit
MOSFETs zu arbeiten ?
Beachte bei 1500V dass ein schnell geschalteter MOSFET eine gigantische
dU/dt bekommt, z.B. 10000V/us und das einerseits die MOSFETs zerstört
dann über die Gate-Drain Kapazität in den Ansteuerkreis rückkoppelt, und
starke EMV Störungen verursacht.
Beachte weiterhin, dass deine Schaltung keine Massnahme enthält, damit
sich die Sperrspannung gleichmässig auf die MOSFETs aufteilt, ein
Spannungsteiler aus Widerständen und für den HF Teil Kondensatoren wäre
hilfreich.
Das Relais hallte ich für überflüssig.
MaWin schrieb:> damit sich die Sperrspannung gleichmässig auf die MOSFETs aufteilt
Das ist mindestens beim Ein- und Ausschalten niemals gegeben. Denn mit
100% Sicherheit werden die Fets nicht gleichzeitig umschalten.
> Beachte bei 1500V dass ein schnell geschalteter MOSFET eine gigantische> dU/dt bekommt, z.B. 10000V/us und das einerseits die MOSFETs zerstört> dann über die Gate-Drain Kapazität in den Ansteuerkreis rückkoppelt, und> starke EMV Störungen verursacht.
Ich bin mir auch sicher, dass da bis zum praktischen Gerät (abgesehen
von den fehlenden "Mosfet-Gate-Entladewiderständen") noch ein paar
Spulen und Kondensatoren fehlen.
Ich würde auf jeden Fall empfehlen, die Versorgungsspannung langsam
höher zu drehen und nicht mit dem Prototypen gleich eine 12kW Quelle
schalten zu wollen...
Lothar M. schrieb:> Das ist mindestens beim Ein- und Ausschalten niemals gegeben.
Daher Kondensatoren in den Spannungsteiler, die verbessern die
Spannungsaufteilung in den Transienten.
Michael B. schrieb:> ek13 schrieb:> Wäre vielleicht einfacher als HV Schalter>> Schaltet der auch Wechselspannung ?
na klar, mit einer Graetzbrücke davor...
Addi J. schrieb:> -Relaiskontakte in Reihe um geforderten Spannungsabstand zu> gewährleisten. Relais deswegen, um eine möglichst niederohmige> Verbindung herzustellen (zwingend nötig).
Nenn mal die Bezeichnung des Relais für 1500V/8A DC.
Fehlt mal wieder das wichtigste. Gehts ums Einschalten oder Ausschalten?
Wie sieht die Last aus? Mit Relais kann man induktive Lasten direkt
recht problemlos einschalten aber nicht ausschalten. Mit Mosfets oder
IGBT hast Du das gleiche SOAR und Avalanche Problem beim Ausschalten.
Einschalten ist nur bei kapazitativen Lasten problematisch. Also etwas
mehr zu der Story bevor man hier wirklich helfen kann.
Wow, danke für die Menge an Antworten/Anregungen :)
Bevor ich zu den einzelnen Vorschlägen doofe Fragen stelle, versuche ich
mich erst etwas in die genannten Themen auseinander zu setzen.
Aber schon mal ein paar offenen Fragen:
-Das Ganze soll eine Widerstandsdekade werden. Der gezeigt Teil soll
dann den eingedellten Wdst. nach außen schalten. Somit werden
hauptsächlich Ohmsche Lasten geschaltet. Allerdings können natürlich
auch noch Kapazitäten und Induktivitäten von Außen an die Dekade
angelegt werden.
-Verbindung muss deswegen so niederohmig wie möglich sein um auch kleine
Widerstände relativ genau einstellen zu können.
-Schaltgeschwindigkeit spielt keine Rolle
-1500V und 8A sollen nicht Gleichzeitig möglich sein. Aber beides bei
Beachtung der entsprechenden Leistungsgrenzen der verbauten Komponenten.
Mekde mich bald wieder ;)
> Schaltgeschwindigkeit spielt keine Rolle
Doch mit Sicherheit. Denn wenn du zu schnell schaltest, sterben deine
Transistoren wegen der Spannungswechsel. Und wenn du zu langsam
schaltest, überhitzen sie.
Sind die 1500V der normale Betriebsfall oder eine Sandsackspec.?
Widerstände sind das harmloseste, das Du mit Relais schalten kannst. Mit
den Leckströmen der Mosfets handelst Du dir jede Menge Ungenauigkeiten
ein. Wieviel Millionen mal soll den geschaltet werden, das sich der
Aufwand lohnt?
@stefanus: So war das nicht gemeint. Ich meinte, das es für die
Anwendung keine Rolle spielt. Die Anregung von MaWin diesbezüglich waren
mir nicht bewusst und werde es natürlich berücksichtigen, so dass sich
die Zeiten entsprechend der Anforderungen ergeben.
@chris111: 1500V wird eher die Ausnahme sein. Es sollte aber eine
universelle Dekade werden von Kleinspannungen bis 1,5kV eben .Um vom
Widerstandswert so klein wie möglich zu werden und auch auf dauer zu
bleiben, möchte ich Relais mit Goldkontakten verwenden. Und wenn diese
selbst nur einmal mit größeren Spannungen geschaltet werden, kann diese
Beschichtung dabei drauf gehen (laut meinen Informationen). Deswegen der
ganze Aufwand. Der Bypass könnte aber ja ebenso mechanisch unterbrochen
werden um das Problem mit den Leckströmen zu umgehen.
Schaltung.png
(9,6 KB)
