Hi, Folgende Aufgabe: Ich muss max. 80V mit 10A schalten und umpolen. Ausgangspunkt ist eine Konstantstromquelle welche eine Elektrolysezelle versorgt. Bei kleineren Leistungen habe ich das mittels DPDT Relais und PFET realisiert. Nun möchte ich das mit einer H-Brücke machen. Angesteuert wird über einen µP mit 3,3 oder 5V (was auch immer Sinn macht). Da ich keinerlei Timing oder PWM Probleme zu erwarten habe, sondern nur alle paar Stunden gemütlich umpolen/schalten muss, sollte hier wohl eine einfache und günstige Schaltung möglich sein. Mein Zugang: entweder einen Vollbrücken-Gatetreiber, oder 2 Halbbrücken-Gate Treiber welche 4 NFETs ansteuern. Wenn möglich sehr gebräuchliche weit verbreitete und günstige Bauteile. Derzeit hätte ich zwei FAN7380 Half-Bride driver im Auge. Kann mir jemand helfen die korrekten FETs auszusuchen? Bzw. bin ich auch offen für andere Ideen.
Muss es unbedingt ein FET sein? Für diesen zweck tun es doch auch (Wechsel) Relais. Damit wäre es super einfach (einen kleinen Transisor als Treiber ist eventuell nötig)
Achte trotz langsamer Umschaltung auf die Totzeit, damit du keinen Kurzschluß zwischen den Spannungen machst, wenn die obere Brückenhälfte noch leitet und die untere schon leitet. Das darf nicht passieren, deshalb Totzeit. In den meisten Brückentreibern ist die schon eingebaut...
Nimm bei den lächerlichen Schaltzeiten lieber 2 Standard Schütze....das ist zuverlässig, benötigt keine wirkliche Ansteuerung und ist sehr tolerant bei Fehlern... Mosfet Module in "fertig" ist in der Klasse 100V schwierig...das ist die Grenze zu High Power IGBT Modulen...die kosten ab 100€ aufwärts - 1 Fehler in der Ansteuerung und puff... IGBT Module von zb Infineon sind als 3 Phasen Variante problemlos zu beschaffen, teils auch schon mit integriertem Treiber.
Es gibt noch einen Grund warum ich gerne Halbleiter hätte. Ich habe maximal 20-30mA zur Ansteuerung zur Verfügung. Die möchte ich wenn möglich nicht unbedingt ausreizen. Ein Relais braucht doch ein wenig mehr Strom. Ich denke es wäre auch eine elegantere Lösung mit FETs. Da mit der Totzeit ist sicher richtig. Dahingehend sollte ich eher einen High und Lowside Treiber nehmen den ich auch komplett ausschalten kann. So kann ich eine Totzeit von mehreren Sekunden ohne weiteres realisieren.
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Gegen das Relais spricht aus meiner Sicht, das es Kontaktfunken produziert. Bei Knallgas ein NoGo. Auch korrosive Atmosphäre (er hat nicht geschrieben, was er da elektrolytisch zerlegt) kann ein Problem bei Relaiskontakten sein. Bedenke beim FET, das der Einschaltstrom bei einer Elektrolysezelle höher als der Betriebsstrom ausfallen kann. Grund ist die Oberflächenverringerung von Anode und Katode durch anhaftende Gasbläschen und eine polare Gegenspannung verringert sich der fließende Strom im laufenden Betrieb nach ein paar Sekunden. Ein mech. Kontakt ist da gutmütiger, als ein Halbleiter jedweder Art. Ich habe als steuerbare Galvanikgleichrichter auch schon Thyristoren gesehen.
@TO 20..30mA sind eine wichtige Information...gut dass du das gleich am Anfang mit dazu geschrieben hast! IGBT Module etc fallen da schonmal komplett raus und du kannst dir das ganze Ding diskret aufbauen. 20mA sind quasi nichts...damit müssen die DCDC Wandler bzw Ladungspumpen gespeist werden .... Also nimm irgendwelche N Kanal FETs die passen und bau dir eine Platine. Es gibt auf dem Markt viele Treiberbausteine mit integrierter (und auch einstellbarer) Totzeit - nimm unbedingt soetwas...ansonsten musst du dich um die ganze Logik (gegenseitige Verriegelung etc) zusätzlich kümmern. p.s. die ersten Platinen werden mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit in Metalldampf übergehen - stell also sicher, dass deine DC Quelle kurzschlussfest ist...
TestX schrieb: > @TO > > 20..30mA sind eine wichtige Information...gut dass du das gleich am > Anfang mit dazu geschrieben hast! > > IGBT Module etc fallen da schonmal komplett raus und du kannst dir das > ganze Ding diskret aufbauen. 20mA sind quasi nichts...damit müssen die > DCDC Wandler bzw Ladungspumpen gespeist werden .... > > Also nimm irgendwelche N Kanal FETs die passen und bau dir eine Platine. > Es gibt auf dem Markt viele Treiberbausteine mit integrierter (und auch > einstellbarer) Totzeit - nimm unbedingt soetwas...ansonsten musst du > dich um die ganze Logik (gegenseitige Verriegelung etc) zusätzlich > kümmern. > > p.s. die ersten Platinen werden mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit in > Metalldampf übergehen - stell also sicher, dass deine DC Quelle > kurzschlussfest ist... Ich entwickle sowieso eine Platine mit dem µP und Software usw... Insofern war das eh meine Absicht. Ich werde aber diese Brücke mal auf einem Protoboard aufbauen. Werde mal mit 2 FAN7380 und 4 Stk. IRF640 anfangen, hab das Zeg schon da.. Kurschlusfest ist die Stromquelle auf jeden Fall. Hab das ungewollter Weise schon mal ausprobiert.
Markus H. schrieb: > Hi, Folgende Aufgabe: > Ich muss max. 80V mit 10A schalten und umpolen. > Ausgangspunkt ist eine Konstantstromquelle welche eine Elektrolysezelle > versorgt. > Bei kleineren Leistungen habe ich das mittels DPDT Relais und PFET > realisiert. > Nun möchte ich das mit einer H-Brücke machen. > Angesteuert wird über einen µP mit 3,3 oder 5V (was auch immer Sinn > macht). > Da ich keinerlei Timing oder PWM Probleme zu erwarten habe, sondern nur > alle paar Stunden gemütlich umpolen/schalten muss, sollte hier wohl eine > einfache und günstige Schaltung möglich sein. > Mein Zugang: entweder einen Vollbrücken-Gatetreiber, oder 2 > Halbbrücken-Gate Treiber welche 4 NFETs ansteuern. Wenn möglich sehr > gebräuchliche weit verbreitete und günstige Bauteile. > Derzeit hätte ich zwei FAN7380 Half-Bride driver im Auge. Kann mir > jemand helfen die korrekten FETs auszusuchen? > Bzw. bin ich auch offen für andere Ideen. Ich hoffe Du schaltest Deine Konstantstromquelle beim Umpolen ab.... Denn das könnte sonst einige lustige Effekte ergeben wenn Du - egal ob mit Halbleiter oder Schütz - umpolst. Denn die Stromquelle schiebt und die Spannung steigt bis zum Max-Wert wenn Du schaltest... und das kann viel mehr als die genannten 80V sein, die dann anstehen - immer mit dem Willen 10A zu treiben.... Aber egal. Bei einer Zykluszeit von Stunden und idealerweise leistungslosem Schalten würde ich einfache Relais verwenden, die Deinen Strom tragen (nicht schalten!) können. Billigst und preiswert, mit einem ULN oder sonstigem Transistor ansteuerbar und eine Lebensdauer von etlichen 100000 bis Mio Schaltzyklen ohne Kühlung und sonstigem elektronischem Schnickschnack, der bei FETs nötig ist.
Mit den 20mA einen kleinen Pufferkondensator aufladen. Dann über uC und
Kleinsignaltransistor 2 Stromstossrelais ansteuern.
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+ +
+ +
Stromstossrelais - Galvanikbecken - Stromstossrelais
- -
- -
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Wenn diese einen Wechslerkontakt haben genügen zwei und du kannst, egal
wie du schaltest, keinen Kurzschluss machen. Für 230V Relais sollte auch
die Leerlaufspannung kein Problem sein.
Ich habe 12VDC mit maximal 30mA zur Verfügung.. Mein Wunsch wäre trotzdem ein Verschleissfreies System. Relais ist somit schon mal außen vor.
Markus H. schrieb: > Ich habe 12VDC mit maximal 30mA zur Verfügung.. Mein Wunsch wäre > trotzdem ein Verschleissfreies System. Relais ist somit schon mal außen > vor. Äh... Du hast 80V und 10A... die da sind, also über eine unterdimensionierte Stromversorgung für Relais brauchst Du dir wirklich keine Gedanken machen. Aber bitte, wenn Du unbedingt willst: such Dir 20-50A/150-200V-FETs mit möglichst geringem RDSon, entsprechende Highside/Lowside-Treiber die die FETs auch statisch(!) treiben können (also mit interner Chargepump für statischen Betrieb, nicht das neumodische Zeug das darauf angewiesen ist das die Brücke ständig geschalten wird) und leg los.... Kühlung, Snubber und alles andere nicht vergessen, denn selbst wenn Du nur mit 100uHz schaltest - die jeweiligen Schaltflanken werden prinzipbedingt steil sein und das braucht bei 10A oder mehr Snubber oder ein gewises KnowHow. Ah ja - Platine mit 70uCu andenken, denn statische 10A heizen bei 35uCu mehr als bei 70u... unterschätze nicht eine 10A-Stromquelle, die mit 80V daherkommt. Beachte auch das die Verkabelung sauber sein sollte, denn durch die nicht galvanische Trennung der KSQ mit der uC-Versorgung und den auftretenden Strömen sind ggfs auch lustige Effekte möglich. Alles schon gesehen, hier elendslang diskutiert und trotzdem immer wieder falsch gemacht. Und da Du al TE diese Frage stellst: ja, das gilt auch für Dich, denn wenn DU wissen würdest wie man das löst würdest Du hier nicht fragen. Daher - Entwurf machen, herzeigen, Kritik akzeptieren, entsprechend modifizieren und mit dem Ergebnis zufrieden sein... Viel Vergnügen und Erfolg.
Markus H. schrieb: > Ich habe 12VDC mit maximal 30mA zur Verfügung.. Mein Wunsch wäre > trotzdem ein Verschleissfreies System. Relais ist somit schon mal außen > vor. Die Spannungsversorgung genügt also schon mal. Ein Relais (Eltako S12-220-230V) genügt. Kostet 50€ und hält locker 10 Jahre. Kein vernünftiger würde für diese Anwendung mit China Treibern und Mosfet selber was basteln.
Danke MiWi!! Ich werde Deine Tipps auf jeden Fall ernst nehmen. Die KSQ wollte ich nicht unbedingt zur Versorung der Elektronik nehmen, da die Spannung ja stark schwanken wird. Die KSQ hat einen eigenen 12V konstantspannungs-Ausgang der eben nicht sehr viel Strom liefert, aber ausreichend sein sollte. Aus diesem Grund die 12V 30mA... Was sagst Du zu so was wie dem FAN7380? Scheint ein sehr gebräichliches und günstiges Bauteil zu sein. Welchen Treiber meinst Du sonst zum Beispiel?
Markus H. schrieb: > Was sagst Du zu so was wie dem FAN7380? Scheint ein sehr gebräichliches > und günstiges Bauteil zu sein. Der Bootstrap Kondensator verliert durch Leckströme innerhalb weniger Sekunden seine Spannung, der Highside Mosfet fällt in einen Linearbetrieb und ist in wenigen ms kaputt. Nimm echt das Relais..
Markus H. schrieb: > Was sagst Du zu so was wie dem FAN7380? Schau mal den LTC7001 an (wenn es unbedingt mit FET sein muss....) Der ist static.
Markus H. schrieb: > Hi, Folgende Aufgabe: > Ich muss max. 80V mit 10A schalten und umpolen. Markus H. schrieb: > Ich werde aber diese Brücke mal auf einem Protoboard aufbauen. Werde mal > mit 2 FAN7380 und 4 Stk. IRF640 anfangen, hab das Zeg schon da.. IRF640 RDSon=0,18Ohm. Bei 10 A fallen über jedem FET also 1,8 Volt ab. Mal 10A sind 18 Watt, die jeder FET verheizt. Über zwei Stück fließt der Strom jeweils, also 36 Watt Verlust. Schon mal nachgeschaut wie groß der erforderliche Kühlkörper ist? Aber natürlich ist ein Schütz viel zu uncool, zu groß und verbraucht soooo viel Leistung... manoman...
sonnabend schrieb: > ist ein Schütz viel zu uncool Dann macht man das Ding cool, mit Controller Steuerung, Haltestrom Absenkung, Verriegelung, digitaler Rückmeldung, ...
Markus H. schrieb: > Danke MiWi!! > Ich werde Deine Tipps auf jeden Fall ernst nehmen. > Die KSQ wollte ich nicht unbedingt zur Versorung der Elektronik nehmen, > da die Spannung ja stark schwanken wird. Na und? Dazu sind Schaltregler erfunden worden, die aus zb. 20-200V Eingangsspannung stabile 12V erzeugen. > Die KSQ hat einen eigenen 12V > konstantspannungs-Ausgang der eben nicht sehr viel Strom liefert, aber > ausreichend sein sollte. Aus diesem Grund die 12V 30mA... > > Was sagst Du zu so was wie dem FAN7380? Scheint ein sehr gebräichliches > und günstiges Bauteil zu sein. > Welchen Treiber meinst Du sonst zum Beispiel? Nun... ich mache solche Dinge eher robust, da ich nicht mit 800W spiele sondern eher mit 200kW. Die Treiber schnitze ich aus galvanisch getrennten FET-Treibern, die "auf der anderen Seite" mit einem DCDC-Wandler versorgt werden. Zu kompliziert für Dich, Relais reichen, auch wenn Du das nicht lesen und schon gar nicht umsetzen willst. Zur frage vom FAN7380: der kann nicht statisch arbeiten, die HIP4080 sind spannugsmäßig nicht dort wo Du sie brauchst, mußt also selber weitersuchen LT ist eine gute Anlaufquelle, isolierte Treiber (für die Highside) wirst Du bei Avago (zB. ACPL-332J), TI und den sonst üblichen Verdächtigen fündig.
Andreas I. schrieb: > Für diesen zweck tun es doch auch (Wechsel) Relais. > Damit wäre es super einfach So einfach auch wieder nicht - Relais sind zum Schalten hoher DC-Ströme eher ungeeignet, solange man sie nicht extra dafür aussucht, z.B. aus dem KFZ-Bereich. Aber 80V / 10A ist schon anspruchsvoll, näheres sagt das Datenblatt (meistens nein). Die Konstantstromquelle abzuschalten vereinfacht die Auswahl, ist aber halt zusätzlicher Aufwand. Georg
georg schrieb: > Aber 80V / 10A ist schon anspruchsvoll, näheres sagt > das Datenblatt (meistens nein). FTR-J2
Andreas I. schrieb: > Für diesen zweck tun es doch auch (Wechsel) Relais. Aber nur, wenn absolut sicher niemals unter Last geschaltet wird. Relais, die 80 Volt DC abschalten können, gibt es nicht an jeder Straßenecke. Markus H. schrieb: > mit 2 FAN7380 und 4 Stk. IRF640 anfangen Warum wollen die Bastler immer IRFx40 einsetzen, die vom Design her für analoge Anwendungen vorgesehen sind? Für Schaltbetrieb heißt das Suchwort "LogicLevel FET". Es könnte schwierig werden, einen zu finden, der die geforderte Spannung verträgt.
Manfred schrieb: > Andreas I. schrieb: >> Für diesen zweck tun es doch auch (Wechsel) Relais. > > Aber nur, wenn absolut sicher niemals unter Last geschaltet wird. > Relais, die 80 Volt DC abschalten können, gibt es nicht an jeder > Straßenecke. Dann gehst halt 2 Ecken weiter. Oder list das DB von dem bereits genannten Typ.
Manfred schrieb: > Für Schaltbetrieb heißt das Suchwort "LogicLevel FET". LogicLevel bezieht sich auf die Steuerspannung, keineswegs aber auf das Schaltverhalten. Der einzige Vorteil besteht darin, dass man sie direkt vom uC ansteuern kann. Die Werte wie z.b. Rdson sind um einiges schlechter als bei einem vergleichbaren "normalen" Mosfet
Manfred schrieb: > Aber nur, wenn absolut sicher niemals unter Last geschaltet wird. > Relais, die 80 Volt DC abschalten können, gibt es nicht an jeder > Straßenecke. Wieso denn abschalten? Wenn er meine Lösung mit zwei Wechsler nimmt, dann fließt der Strom wenige ms nach dem Umschalten über den anderen Kontakt weiter. Da muss kein Lichtbogen gelöscht werden. Zusätzlich könnte man einen Kondensatoren parallel zum Relais legen
Schön langsam denke ich auch an ein Relais. Aber Stromstoßrelais? Gibts da was günstiges kleines für die Leiterplatte? 12V..! Andererseits, warum sollte es nicht auch funktionieren wenn ich zwei P-FETs als High Side Schalter einsetze? Klar, die müssen schon nen niedrigen RDSon haben, aber da gibts sicher was... Totzeit kann ewig sein. Ich schalte im ausgeschalteten Zustand alle FETs aus. Für die eingeschaltete Zeit aktiviere ich diagonal (Vollbrücke) den oberen P-FET und den gegenüber liegenden unteren N-FET. Ich brauche dann noch eine Logik, welche verhindert dass der P und N-FET auf einer Seite komplett durchschaltet. Eine simple Lösung wäre mir natürlich am liebsten. Wegen Snubber... muss ich das auch bei einer nicht-induktiven Last berücksichtigen?
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