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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 400V 20KHz Rechteck zu 400 V DC Gleichrichten


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von Paul S. (paul360)


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Hallo,

ich bin neu hier im Forum, habe jedoch schon in der Vergangenheit einige 
wertvolle Tipps hier gefunden. Dafuer vielen Dank :)

Ich habe mir folgenden 12V DC zu 400V AC Inverter gekauft 
(https://www.aliexpress.com/item/32866924746.html) und hatte - wohl 
etwas naiv - angenommen, dass ich die dort erzeugte Rechteckwelle 
einfach mit einem Brückengleichrichter und Elko zu einem guten DC 
bekommen kann...
Habe auch schnelle Shotky Dioden genommen und momentan scheint es nur 
mit einer simplen Einweg-Gleichrichtung zu funktionieren...
Bei einem Brueckengleichrichter fängt das Ganze irgendwie an zu 
schwingen und wurde auch ordentlich warm...
Das ist Leistungs- und Funktionstechnisch ja nicht so prima und daher 
hier meine Frage.

Kann ich die entstandenen 400V AC Rechteck irgendwie mit passiver 
Elektronik moeglichst verlustfrei gleichrichten? Ein Oszi ist vorhanden, 
aber ich bin kein Nachrichtentechniker o.ä. und der Tietze Schenk ist 
auch eher ein Staubfänger bei mir :-/

Wenn es passiv nicht geht, was wäre ein Ansatz um eine aktive Steuerung 
dazu zu machen?

Ich habe ich einiges gelesen über Snubber usw., jedoch komme ich noch 
nicht wirklich weiter... Würde mich über einen passenden Anschubser in 
die richtige Richtung freuen :)

von Falk B. (falk)


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Paul S. schrieb:
> Kann ich die entstandenen 400V AC Rechteck irgendwie mit passiver
> Elektronik moeglichst verlustfrei gleichrichten?

Vermutlich braucht es noch eine Reihendrossel, denn ohne die gibt es 
verdammt böse Pulsströme, vor allem da das Ding nur Rechteckspanunnung 
generiert. Warum kaufst du nicht einfach ein fertiges Netzteil, das die 
richtige Gleichspannung ausspuckt?

von Paul S. (paul360)


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> Vermutlich braucht es noch eine Reihendrossel, denn ohne die gibt es
> verdammt böse Pulsströme, vor allem da das Ding nur Rechteckspanunnung
> generiert.

Danke für die Antwort. Meinst du in Reihe jeweils mit den Dioden oder in 
Riehe mit einem RC (Snubber) und parallel zur Diode(n)?

> Warum kaufst du nicht einfach ein fertiges Netzteil, das die
> richtige Gleichspannung ausspuckt?

Das Teil soll ohne Stromnetz mit 12V Batterie als Spannungsquelle für 
einen BLDC dienen.
Und bei den verschiedenen Ausgängen kann man sich gut 'hochtesten'...

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Paul S. schrieb:
> Ich habe mir folgenden 12V DC zu 400V AC Inverter gekauft

In der Produktbeschreibung steht, für elektronische Enthusiasten. Na 
dann, viel Spaß!

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Welche schnellen Dioden hast Du denn verwendet und wie aufgebaut?

mfG

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Spaß beiseite:

Paul S. schrieb:
> Habe auch schnelle Shotky Dioden genommen

Ich nehme an, SIC-Schottkydioden.

Wenn Einweggleichrichtung funzt, und Brückengleichrichtung nicht, weist 
das auf einen Sperrwandler hin. Das Foto von der Platine, die 
Leistungsangabe, und die Produktbeschreibung sprechen aber für einen 
Gegentaktwandler, bei dem ein Brückengleichrichter optimal wäre.
Ein Kondensator nach dem Gleichrichter muss nicht sehr groß sein, ein 
paar µF genügen.
Der Baustein hat einen "Feedback Input". So lange da keine Spannung 
drauf gegeben wird, sollte die PWM außer Betrieb sein, und die 
Einschaltdauer bei >90%. Da ist eine sekundäre Speicherdrossel nicht 
wirklich nötig.

Paul S. schrieb:
> Ein Oszi ist vorhanden,

Dann lass mal Bilder rüberwachsen.

von Falk B. (falk)


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Paul S. schrieb:
> Danke für die Antwort. Meinst du in Reihe jeweils mit den Dioden

In Reihe zum Speicherkondensator. Das Ding ist vermutlich eine einfache 
Halb-oder Vollbrücke, die als Flußwandler arbeitet. Naja, als 
halbfertiger, denn der Gleichrichter fehlt.

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/hdw_smps.html
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/vgw_smps.html

von Josch (Gast)


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Paul S. schrieb:
> Wenn es passiv nicht geht, was wäre ein Ansatz um eine
> aktive Steuerung dazu zu machen?

Sekundär eine aktive Gleichrichtung? Nein, zu viel Aufwand
(Du sagst "für BLDC" - geh mal genauer darauf ein, was Du
da exakt an Gleichspannung welcher Höhe hängen möchtest.)

Eine Steuerung ist da schon drin - sonst könnte man nicht
DC untersch. Höhe abnehmen ... vermute ich wenigstens.

Was hier nicht implementiert ist (man aber wohl ergänzen
könnte) ist eine Regelung - das ist nicht dasselbe...


Sven S. schrieb:
> Ich nehme an, SIC-Schottkydioden.

Weil es normale Schottky-Dioden nicht mit der für 400VDC
nötigen Sperrspannung (ich würde 600V Typen verwenden) gibt,
deshalb... bleibt nur die Frage, ob Paul das ebfs. weiß?


Falk B. schrieb:
> http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/hdw_smps.html

Eintakt? Da wolltest Du vermutlich den hier verlinken:

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/hgw_smps.html

Falk B. schrieb:
> In Reihe zum Speicherkondensator.

Genauer: Zw. +Ausgang vom Gleichrichter und + vom Elko.

Die Kapazität muß bzw. soll/darf nicht groß sein - da hat
Sven völlig recht. Angabe: Kein Schutz... sei vorsichtig,
das Ding hat (scheinbar) keinerlei Strombegrenzung.

Heißt:

Eine passende Drossel (welche, dazu bitte erst Rat suchen)
ist keine üble Idee - wenn auch nicht für die Regelung.

Und vielleicht ist schon etwas kaputt - durch z.B. zu
großen Kondensator und folglich hohe Pulsströme.



Mein Rat:

Erst mal gute Bilder (verwendetes Controller-IC und genaue
Topologie herausfinden - jede sichtbare Kleinigkeit kann
nützlich sein dazu, also aus diversen Richtungen beäugen).

von Paul S. (paul360)


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> Erst mal gute Bilder (verwendetes Controller-IC und genaue
> Topologie herausfinden - jede sichtbare Kleinigkeit kann
> nützlich sein dazu, also aus diversen Richtungen beäugen).

Erstmal nochmals vielen Dank an alle. Schon so viele gute 
'Detektivarbeit' als Rückmeldung zu bekommen, macht mich wirklich 
glücklich :)
Ich bin ab heute Nachmittag in meiner kleinen Werkstatt und werde alles 
dokumentieren und einstellen.

So viel vorab.

Der BLDC ist ein Waschmaschinenmotor - daher ist die hohe Spannung 
nötig. Ich will das Ding gerne auf 1600 U/min bekommen, daher ca 400V 
nötig. (meine Schätzung - Herstellerangaben 1200 bei 320V) Die Steuerung 
mittels PWM sollte als Ziel funktionieren.

Die Dioden sind Cree C3D03060F SiC-Diode 2A 600V SiliconCarbide Schottky 
Diode.

Ich hatte es vorher mit IRF609 (meine ich, bin nicht sicher, da gerade 
nicht vor Ort) probiert.

Als Elko hatte ich einen 47uF 400V rangehangen. Ich hatte erstmal nur 
mit dem 220V Ausgang getestet.

Ja, Vorsicht ist geboten, habe auch schon ordentlich eine gewischt 
bekommen :)

Für den Rest der schon gestellten Rückfragen muss ich selbst erstmal ein 
bischen lernen/recherchieren ;)

Danke!

von Paul S. (paul360)


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Guten Abend,

tja, was soll ich sagen. Auf einmal kein wildes Schwingen mehr...
Vielleicht hat jemand eine Idee, ob ich ein paar "Sicherheitsmassnahmen" 
einbauen kann, damit das nicht dann doch wieder passiert?
Bei 50V kann man schon eine "Tendenz" zum Schwingen erkennen?

Der Vollstaendigkeit halber meine "Untersuchung" dazu:

GZF 1000W Modul

1) HY1906 N-Channel Mosfet
https://datasheetspdf.com/pdf-file/917243/HOOYI/HY1906B/1
60V / 120 A , R DS(ON) = 6.0 mW  (typ. )   @   V GS = 10V

2) SG3525A Pulse Width Modulator Control Circuit
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/SG3525A-D.PDF

3) Transistoren PNP und NPN
http://www.mouser.com/ds/2/149/SS8550-118608.pdf
https://www.mouser.com/datasheet/2/149/SS8050-117753.pdf

Unter Trafo noch ein RC Glied

Habe einige Bilder dazu gemacht, falls sich jemand fuer das Modul 
interessiert und um die "leichte" Schwingung zu zeigen.

So oder so, vielen Dank fuer die Antworten und wenn jemand weiss, wie 
man das Ganze noch etwas Glatter bekommen kann...

von Dieter (Gast)


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Wenn das Schwingen weg ist, dann könnte das an der geringen Last der 
Messinstrumente liegen und an den Widerständen der Meßverstrippung.
Also einen Entladungswiderstand für die dicken Elkos einbauen, 
100k...1M, und ein Vorwiderstand zwischen Ausgang und Brückenschaltung 
so dass viellicht 1V abfällt, ggf. auch ein Heißleiter möglich.

von K. S. (the_yrr)


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Scheint ein Gegentaktwandler mit Mittelanzapfung zu sein, hier gibt es 
ein paar Informationen, der Schaltplan wird ähnlich sein, aber nicht 
gleich (könnten externe Treibertransistoren sein usw.)
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8_3/Kapitel8_3.html#8.4

wo hast du das Einschwingen aufgenommen, an der Ausgangsspannung? Das 
sollte so passen, was du siehst sind die (gleichgerichteten) Flanken der 
21kHz. So einfach bekommst du die nicht weg, fraglich ist auch ob das 
sein muss, wirklich groß sind die ja nicht.

Ich würd mich nicht drauf verlassen dass wirklich 1kW zwischen jeder 
beliebigen Wicklung entnommen werden können (Chinesische Watt sind oft 
(nicht immer) etwas anders als beim Rest der Welt). Du solltest die 
Leistung mal langsam hochfahren, testen könntest du z.b. mit einem 
Wasserkocher oder Heizstab falls du keine Hochlastwiderstände hast.

Paul S. schrieb:
> Der BLDC ist ein Waschmaschinenmotor
hast du dann da eine Strombegrenzung mit dabei? Denn so ganz ohne könnte 
es interessant werden was der Wandler zum Anlaufstrom sagt. Durch 
Rekuperation bremsen wird auch nicht funktionieren, da solltest du 
aufpassen was die Motorsteuerung macht.

von Paul S. (paul360)


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K. S. schrieb:
> Scheint ein Gegentaktwandler mit Mittelanzapfung zu sein, hier gibt es
> ein paar Informationen, der Schaltplan wird ähnlich sein, aber nicht
> gleich (könnten externe Treibertransistoren sein usw.)
> http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8_3/Kapitel8_3.html#8.4

Aus dem Trafo gehen die verschiedene Ausgänge aus der Sekundärseite 
direkt auf die Anschlüsse. Könnte man ggfs. als Mittelanzapfung 
nehmen... (Wobei fraglich wäre, ob man die Mitte erwischt:)


> wo hast du das Einschwingen aufgenommen, an der Ausgangsspannung? Das
> sollte so passen, was du siehst sind die (gleichgerichteten) Flanken der
> 21kHz. So einfach bekommst du die nicht weg, fraglich ist auch ob das
> sein muss, wirklich groß sind die ja nicht.

Stimmt - aber vielleicht geht ja noch was mit der Spulenidee von Falk 
oben. Mal sehen... Werde auf jeden Fall hier Bescheid geben.

> ich würd mich nicht drauf verlassen dass wirklich 1kW zwischen jeder
> beliebigen Wicklung entnommen werden können (Chinesische Watt sind oft
> (nicht immer) etwas anders als beim Rest der Welt).

Hehe, stimmt. Habe mir schon einige Videos zu Tests von 5000W Invertern 
aus China angesehen. :)))
Knaller, was da für reale Werte rauskommen... Am besten war ein Power 
Jack 5000W, welcher im ohmschen Bereich gerade mal eine Dauerlast von 
einigen 100W schaffte und im Spitzenlastbereich nicht über 3000 kam... 
(Auf der Packung stand sogar 10kw spitze)

Du solltest die
> Leistung mal langsam hochfahren, testen könntest du z.b. mit einem
> Wasserkocher oder Heizstab falls du keine Hochlastwiderstände hast.

Das mache ich.

> Paul S. schrieb:
>> Der BLDC ist ein Waschmaschinenmotor
> hast du dann da eine Strombegrenzung mit dabei? Denn so ganz ohne könnte
> es interessant werden was der Wandler zum Anlaufstrom sagt.

ja, guter Punkt. Bisher ist die Back-EMF Steuerung beim Anlaufen auch 
recht 'ruppig'. (Vielleicht nehme ich zur Stsrtopsitionserkennung auch 
die 2 eingebauten Hall-Sensoren) Ich brauche das Teil aber nicht wegen 
des guten Anlaufdrehmomentes, sondern wegen der guten Regelbarkeit bis 
1600 U/min. Es wird keine starken Lastwechsel während des Betriebes 
geben.
Ist für mich 'nur' ein guter Motor für weitere Tests als 
Maschinen/Werkzeugantrieb. Daher auch keine Bremmswirkung nötig.

von Paul S. (paul360)


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> Messinstrumente liegen und an den Widerständen der Meßverstrippung.
> Also einen Entladungswiderstand für die dicken Elkos einbauen,
> 100k...1M, und ein Vorwiderstand zwischen Ausgang und Brückenschaltung
> so dass viellicht 1V abfällt, ggf. auch ein Heißleiter möglich.

Könnte sein. Ich hatte beim Schwingen den Elko über Krokodilkabel 
angeschlossen und auch Krokodilkabel für die Brücke genommen. Also viel 
Leitung dazwischen gehabt. Auch hatte ich Krokodilklemmen-Messköpfe für 
das Oszi genommen und einen Spannungsteiler selbst dazu gemacht. So gab 
es praktisch einen Entladungswiderstand. Vielleicht hatte auch das 
Kabelgewirr die Schwingungen begünstigt.
War also prima, dass ich das für die Bilder hier ein bischen kompakter 
gemacht habe....

von Josch (Gast)


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K. S. schrieb:
> Ich würd mich nicht drauf verlassen dass wirklich 1kW
> zw. jeder beliebigen Wicklung entnommen werden können

Ganz bestimmt nicht. Der Kern dürfte ein ER49/27/17 oder
ein ETD49/25/16 sein - bei (laut Angabe) 20kHz sind hier
im Bestfall wohl rund 500W übertragbare Leistung möglich.

Das aber nur bei Aufteilung des Wickelraumes zu gleichen
Teilen auf jeweils nur eine Primär- und Sekundärwicklung
... und dann noch nur bei H- bzw- Vollbrücke primär + z.B.
Graetz Brücke sekundär, und natürlich optimalem Aufbau.


Wegen Parallelspeisung (the yrr meinte mit Mittenanzapfung
die Primärseite) würde ich an der Gesamt-Sekundärwicklung
(angebl. 420VDC, Rest wohl durch Anzapfungen dieser) wohl
nur um die 350W mögliche max. Leistungsentnahme zutrauen,
also rund 1/3 der Spec...

von Paul S. (paul360)


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> (angebl. 420VDC, Rest wohl durch Anzapfungen dieser) wohl
> nur um die 350W mögliche max. Leistungsentnahme zutrauen,
> also rund 1/3 der Spec...

Ich bin gespannt auf eigene Tests.

www.aliexpress.com/item/32888387235.html

Hier sieht es, wenn man dem "User-Review" glauben kann,
immerhin nach mind. 700 Watt aus. Steht natürlich auch nicht
da, wie lange die Leistung erbracht wurde...

von Paul S. (paul360)


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> Scheint ein Gegentaktwandler mit Mittelanzapfung zu sein, hier gibt es
> ein paar Informationen, der Schaltplan wird ähnlich sein, aber nicht
> gleich (könnten externe Treibertransistoren sein usw.)
> http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8_3/Kapitel8_3.html#8.4

Jetzt habe ich es kapiert und stimme dir zu. Ich mache noch ein 
Schaltbild dazu. Danke fuer den Link.

> wo hast du das Einschwingen aufgenommen, an der Ausgangsspannung? Das
> sollte so passen, was du siehst sind die (gleichgerichteten) Flanken der
> 21kHz. So einfach bekommst du die nicht weg, fraglich ist auch ob das
> sein muss, wirklich groß sind die ja nicht.

Stimmt. Aber eine Speicherdrossel könnte das Ganze doch, so weit ich nun 
gelesen habe, etwas geschmeidiger und zuverlässiger machen? Ich werde es 
ausprobieren.

> Ich würd mich nicht drauf verlassen dass wirklich 1kW zwischen jeder
> beliebigen Wicklung entnommen werden können (Chinesische Watt sind oft
> (nicht immer) etwas anders als beim Rest der Welt). Du solltest die
> Leistung mal langsam hochfahren, testen könntest du z.b. mit einem
> Wasserkocher oder Heizstab falls du keine Hochlastwiderstände hast.

Habe ich nun getestet und ein paar Fotos anbei. Einen Wandler habe ich 
verbruzzelt :/ Ein Mosfet loeste sich in Rauch auf. Da wurde, fiel mir 
dann auf, mit Wärmeleitpaste gespart...

Da ich jedoch (bei preiswerteren Dingen) immer nach dem Motto doppelt 
hält besser verfahre, hatte ich noch einen weiteren gekauft und konnte 
weitertesten.

Immerhin hat der 2. nach genauer Sichtkontrolle ;) doch 780Watt 
rausgehauen.
Ich konnte jedoch nur ca. 20 sec testen, da ich noch neue 
Batterieklemmen brauche... Die ca. 65A wurden meinen Billoklemmen dann 
doch zu viel und die fingen an zu qualmen :)  Die 2.5 Volt Ripple 
scheinen auch ok zu sein...

Wenn ich dickere Kabel habe und die neuen Klemmen, werde ich versuchen 
bis an die Grenze mit dem Teil zu kommen. Mal sehen, was da geht...

Ansonsten wurde in den 20 Sec der Kühlkörper ca. 40 Grad warm und 
benötigt bei dieser Leistung sicherlich eine Kühlung.

Als Last hatte ich alte Heizstäbe (ca. 100 Ohm), die ich aus Mikrowellen 
ausgebaut hatte.

Vielen Dank für eure Hilfe. Ich werde alles, was ich noch zu dem Teil 
berichten kann, auch hier mitteilen.

von K. S. (the_yrr)


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Paul S. schrieb:
> Habe ich nun getestet und ein paar Fotos anbei. Einen Wandler habe ich
> verbruzzelt :/ Ein Mosfet loeste sich in Rauch auf. Da wurde, fiel mir
> dann auf, mit Wärmeleitpaste gespart...
Mosfets kann man tauschen, sollten nur 4 gleiche sein. Könnten auch 
schlecht selektierte Mosfets gewesen sein und einer hat den Hauptteil an 
Strom getragen.

> Ansonsten wurde in den 20 Sec der Kühlkörper ca. 40 Grad warm und
> benötigt bei dieser Leistung sicherlich eine Kühlung.
Lüfter wird wohl nicht schaden, 40 Grad ist aber noch nicht wirklich 
viel, ab 100°C soltlest du dir Sorgen machen. Wenn ein lüfter dann blas 
die warme Luft nicht über die Elkos, das mögen die nicht wirklich auf 
Dauer.


Abschätzung zum Kühlkörper:
Annahme:
- 0.5A vom Treiber
- Mosfet hat fast 100nC -> ca 5-10nF Gate Kapazität im wichtigen Bereich 
(nicht ganz aus/an), mal 4 da parallele Mosfets
- 65 A Strom, 12V Spannung
- R_ds_on = 6mOhm / 4 da parallel Mosfets

Schaltverluste Mosfet:
P = V  I  (t_rising + t_falling) * f = ca. 10W Schaltverluste
statisch (Hälfte der Zeit an):
P = 0.5 * I^2 * R_on = 3W

junction Case + Wärmeleitpaste aufgerundet zu 1°C/W
aufgerundet 16W/4 * 1°C/W = 4°C ist es im Mosfet wärmer als im 
Kühlkörper

Umgebung max 30°C, Mosfet max. 150°C + Sicherheit = ca. 100°C/15W = 
7°C/W für den Kühlkörper, das sollte der wohl schaffen. Mit guter 
Wärmeleitpaste und Mosfets gut angeschraubt sollte es da keine Probleme 
geben solange der Kern nicht in Sättigung geht oder die Zuleitung zu 
dünn ist. Denn wenn der Kern sättigt hast du schnell einige 100A die 
dort Pulsartig fließen, dann wirds sehr warm im Mosfet ohne erhöhte 
Ausgangsleistung.

von Paul S. (paul360)


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> dort Pulsartig fließen, dann wirds sehr warm im Mosfet ohne erhöhte
> Ausgangsleistung.

Danke für deine Abschätzungen für die ich jedoch wieder ein paar Tage 
brauche, diese zu verstehen :) - freut mich wirklich sehr - danke!

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