Gegeben ist folgendes: eine Handvoll neuer Li-Ion Akkus (eine kann bis 30A belastet werden) und 2x 650F Kondesatoren in Reihe. Diese zwei Kondensatoren würde ich gerne aus den Li-Ion-Akkus (kann ich als xPxS noch zusammenschalten) laden. Balancer zu entwerfen/einzusetzen ist jetzt nicht das Problem, sondern woher einen solch hohen Strom nehmen? Um das schnell zu laden muss der Spannungswandler wohl 30-50A liefern. Was wäre da als (günstiger) DC-DC-Wandler am besten geeignet? Bisher hatte ich zwei Ideen: 1. einen Step-Down-Wandler auf Basis eines http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm25116.pdf entwerfen. 2. Zwei von den hier https://hz.aliexpress.com/item/4000088983424.html einsetzen - dann kann man sich sogar die Balancer sparen. Für die erste Idee spricht, dass man das für einige Dutzend Ampere entwerfen kann, es jedoch wirklich kompliziert wird. Für das zweite Spricht die Größe und der Preis der Module, jedoch regeln die Module kein Strom und Supercaps verhalten sich am Anfang der Ladung bekanntlich wie ein Kurzschluss. Gibt es weitere Ideen?
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Alexander B. schrieb: > Gibt es weitere Ideen? 3. Widerstand. Gleichzeitig wird deine Wohnung geheizt.
Alexander B. schrieb: > woher einen solch hohen Strom nehmen Du willst ihn offenbar aus den Akkus nehmen, mehr als die liefern kriegst du nicht. Die Frage ist auch, wie niederohmig dein Superkondensator ist, ob der überhaupt mit 30A geladen werden kann. Üblich zum Kondensatorladen (Blitzlichtelko) sind Sperrwandler. Step down nimmt man eher einen Widerstand.
Ja, man könnte tatsächlich zwei von diesen billigen Modulen aus Aliexpress nehmen, jeweils einen 1-Ohm-Hochlastwiderstand und das wars. Gleichzeitig wird die Wohnung beheizt. Maximalstrom ist nicht das Problem. Man kann die auch mit paar Hundert Ampere laden - es handelt sich um diese hier: https://www.tecategroup.com/products/data_sheet.php?i=TPLH-3R0%2F650SL60X51 Es müsste doch spezielle Wandler geben, oder nicht? Ich meine Superkondensatoren gibt es nicht seit gestern. Würde mich wundern wenn noch niemand etwas entwickelt hat (fertige Module?) um solche Supercaps mit paar Dutzend Ampere zu laden.
Alexander B. schrieb: > Es müsste doch spezielle Wandler geben, oder nicht? Hast du das nicht schon vor langer Zeit mal gemacht? Mit dem Schweißgerät? So eine Ladung macht jeder Schaltregler mit Strombegrenzung, egal ob Step Up oder Down. Der Step Down ist dabei auch deutlich effizienter als ein einfacher Widerstand, denn der verheizt beim Laden genau soviel Energie wie im Kondensator landet, Wirkungsgrad 50%.
Ja, stimmt genau. Nur damals war es ein ganz normaler Kondensator aus dem Auto-HiFi-Bereich (also ca. 16V 1-2 F). Hier Beitrag "1F-Kondensator laden & entladen" Schweißgerät. Alles richtig. Habe damals das Schema von so einem Gerät https://www.ebay.de/itm/253063970671 1:1 übernommen und war zufrieden. Der 2F-Kondensator wurde immer wieder nach jedem Schweißvorgang mit 5-8A (weiß nicht mehr) nachgeladen und das war mir schnell genug (man will ja nicht zu lange warten um den nächsten Schweißpunkt zu setzen). Nur damals waren es nur 2F - das kann man natürlich relativ schnell laden. Hier ein Bild von der Bauteilpositionierung von damals von dem fertigen Gerät (also das Teil habe ich oben auf den Kondensator aufgesetzt). Heute ist es ein Supercap (bzw. zwei in Reihe). Wird ein mobiler Punktschweißgerät. Habe einen https://www.mouser.de/datasheet/2/609/LTM8055-8055-1-1271874.pdf dafür probiert, aber der braucht echt ewig zum laden (wobei ich den LTM8055 nicht an die Leistungsgrenze probiert habe). Bin gerade auf dem hier stehen geblieben https://hz.aliexpress.com/item/4000088928562.html das scheint die günstigste Lösung zu sein.
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Alexander B. schrieb: > Gleichzeitig wird die Wohnung beheizt. Dann wäre aber ein Lüfter auch noch sinvoll.
Alexander B. schrieb: > Wird ein mobiler Punktschweißgerät. Immer noch nicht gelernt, dass sich direkte Kondensatorentladungen dafür nicht eignen und man Trafos nimmt damit man auf der Eingangsseite kleinere Ströme bei höherer Spannung schaltet ? http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21.11
Ich schalte schon lange hohe Ströme bei kleiner Spannung mit einer Handvoll MOSFETs. Die werden dabei nicht mal lauwarm. Gab nie Probleme. Mit einem Trafo könnte man es auch machen. Aber ich denke das ist reine Geschmackssache. Keine der beiden Varianten ist besser oder schlechter. Nur anders mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen.
Maxim B. schrieb: > Alexander B. schrieb: >> Gibt es weitere Ideen? > > 3. Widerstand. Gleichzeitig wird deine Wohnung geheizt. Die wird so oder so geheizt, egal welchen Widerstand er da einsetzt, notfalls übernehmen diesen Job die Innenwiderstände der Akkus und der Kondensatoren. Da kommt er nur drum herum wenn er einen Schaltwandler verwendet der die Spannung runtersetzt und den Strom regelt.
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Ja, das mit der Spannungsregelung sollte man unbedingt noch hinzufügen. Klingt dieser hier https://power.murata.com/pub/data/power/okr-t30-w12.pdf nicht genau nach dem was ich suche? 30A Ausgang, aber Spannung kann mit einem Poti zwischen 0,5 und 6 Volt eingestellt werden. Also müsste man doch bloß irgendwas dazu bauen, was diesen Widerstand in Abhängigkeit vom Strom verändert. Falls jemand einen Schaltungsvorschlag hat dann nur her damit.
MaWin schrieb: > Alexander B. schrieb: >> Wird ein mobiler Punktschweißgerät. > > Immer noch nicht gelernt, dass sich direkte Kondensatorentladungen dafür > nicht eignen und man Trafos nimmt damit man auf der Eingangsseite > kleinere Ströme bei höherer Spannung schaltet ? > > http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21.11 Mal kurze Frage: Wieso bezieht sich die FAQ auf eine Thyristor-Schaltung? Ich meine: Wenn man wirklich leistung schalten will, dann nimmt man doch kein Schaltelement, bei dem irgendwas um die 0,8V abfallen, oder? Moderne Mosfet können locker 100A schalten, und haben einen RDSon von vielleicht 5mOhm. 10 Stück davon parallel kann theoretisch 1000A schalten bei nunmehr 5µOhm. Wenn das nicht reicht, halt nochmal x parallel...
Martin S. schrieb: > Moderne Mosfet ... haben einen RDSon von vielleicht 5mOhm. > 10 Stück davon parallel ... nunmehr 5µOhm. Bitte noch mal nachrechnen.
Ich habe hier etwas weiter gesponnen. Wenn ich jetzt zwei Kondensatoren habe (die evtl. in Reihe geschaltet sind oder auch nicht) und eine Konstantstromquelle müsste es doch möglich sein die Kondensatoren abwechselnd zu laden. Also nehme ich meine Konstantstromquelle (die nur 0,1V - 2,5V liefert) und schließe die zunächst an den einen Kondensator an, dann an den anderen und das möglichst schnell. Also habe ich mir eine Elektronik überlegt, die genau das für mich macht (siehe Bild). Wenn ich also der einen Seite (auf dem Bild) sagen wir mal +10 Volt gebe und der anderen gleichzeitig -10 Volt und paar Millisekunden später (könnte man billig mit einem NE555 realisieren) genau andersherum müsste es doch gehen mit nur einer Stromquelle zwei Supercaps zu laden. Was denkt ihr über den Schaltungsvorschlag? Würde das funktionieren oder habe ich da einen Denkfehler drin?
Dann kannst du auch gleich die beiden oberen P-MOSFET's in deiner H-Brücke weglassen und die Caps mit ihrer positiven Platte direkt an Plus schalten. In der Plusleitung befindet sich dann nur eine einzige Strombegrenzung.
Ja, stimmt, wenn ich die später nicht in Reihe schalten will könnte ich die beiden P-Channel-Mosfets auch weglassen. Ich glaube ich habe mich unglücklich ausgedrückt. Ich will die in Reihe schalten und dann doppelte Spannung abnehmen. Also mit/auf 2,5V jedes davon laden und 5V abnehmen (also 5V auf Knopfdruck abnehmen). Hier ein neuer Versuch. Würde das funktionieren?
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Gut dass du noch den Schalter nachträglich eingezeichnet hast, sonst würde sich einer der beiden Caps am Ende des Ladevorgangs schlagartig über die MOSFET's entladen, je nach dem ob dann die oberen, oder die unteren eingeschaltet sind. Da nützen dann auch nicht anti-in-Serie geschaltete MOSFETS, wegen der Bodydiode. Und gar keine Ansteuerung bedeutet ein eventuelles Floaten. Am besten nach dem Laden die Betriebsspannung komplett von der Brücke trennen und dann erst den Schalter umlegen!
In der Version ohne Schalter: wohin "würde sich einer der beiden Caps am Ende des Ladevorgangs schlagartig über die MOSFET's entladen"? Das blicke ich gerade nicht.
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Die Gateanschlüsse dürfen in deiner Schaltung Ausnahmsweise einfach zusammengeschaltet werden, weil in der Plusleitung sowieso noch eine Strombegrenzung rein kommt. Damit entfällt schon mal die aufwändige Gateansteuerung mit Tastlücken.
Alexander B. schrieb: > In der Version ohne Schalter: wohin "würde sich einer der beiden > Caps am Ende des Ladevorgangs schlagartig über die MOSFET's entladen"? > Das blicke ich gerade nicht. Im ersten Moment passiert da nix. Erst wenn am Ende der Ladung die beiden Steuereingänge gleichzeitig entweder high oder low sind, dann knallt es. Vermeiden kannst du das, wenn sichergestellt ist, dass die Eingänge nie gleiches Potential haben können. Am einfachsten mit einem Inverter vor dem zweiten Eingang, der vom ersten Eingang unzertrennbar angesteuert wird. Dann hätte die ganze H-Brücke nur noch einen Steuereingang.
Martin S. schrieb: > Mal kurze Frage: Wieso bezieht sich die FAQ auf eine > Thyristor-Schaltung? Ich meine: Wenn man wirklich > leistung schalten will, dann nimmt man doch kein > Schaltelement, bei dem irgendwas um die 0,8V abfallen, > oder? Wieso denn nicht? Wenn Du eine Elko-Batterie, die auf 400V geladen ist, mittels Thyristor auf den Impulstrafo schaltest, dann fallen bei 100A vielleicht 2V am Thyristor ab. Das bedeutet: 398V * 100A = 39'800W werden vom Trafo aufgenommen, 2V * 100A = 200W verheizt der Thyristor. Wirkungsgrad: 99.5% (!!). Den 100A-Puls schaltet ein einzelner Thyristor im TO220. Wenn der Trafo 200:1 untersetzt, hat man lastseitig 2V / 20'000A zur Verfügung. Der Thyristor hat einen "Widerstand" von 0.02 Ohm; Impedanzen werden mit dem Quadrat des Übersetzungs- verhältnisses transformiert. Auf der Lastseite wirken also 20'000µOhm / (200^2) = 0.5µOhm (!!). [Für die ganz genauen: Ich weiss, dass der gezündete Thyristor kein ohmscher Widerstand ist. Das ist aber für diese Näherungsbetrachtung zur Abschätzung der Verluste egal.] > Moderne Mosfet können locker 100A schalten, Sicher. Um damit 20kA schalten zu können, brauchst Du 200 Stück. Selbst 10kA und 200A-FETs sind noch 50 Stück. > und haben einen RDSon von vielleicht 5mOhm. Klar. Um mit Thyristor+Trafo konkurrenzfähig zu sein, musst Du 10'000 Stück (!!) parallelschalten. Bei FETs mit 0.5mOhm brauchst Du immer noch 1000 Stück. Oder umgekehrt: Bei 50 FETs mit 0.5mOhm landest Du bei 10µOhm. Das ist zwanzigmal schlechter als die Thyristor- Lösung.
Ja, gut. Dass die beiden Steuereingänge nie gleichzeitig HIGH oder LOW sein dürfen - daran habe ich gedacht. Wie wäre es mit zwei Mosfet-Treibern wie den MCP1407 und MCP1406? Den kenne ich mittlerweile ganz gut. Ab einer bestimmten Steuerspannung schaltet er seinen Output auf HIGH und unter einer bestimmten Steuerspannung auf LOW. Die Mosfets brauchen so nie einen Pull-Down-Widerstand, da der MCP1407 immer nur HiGH oder LOW kennt (vorausgesetzt der wird mit seiner Versorgungsspannung versogt). Den MCP1406 habe ich widerrum nie benutzt, aber laut Datasheet macht er das gleiche wie der MCP1407, nur dass sein Ausgang invertiert ist. Wo ich mir nur sorgen mache ist die Umschaltung: es wird doch so sein (wenn man die Schaltvorgänge in einer extremen Zeitlupe betrachtet), dass für ein paar Nanosekunden während der Umschaltung des gemeinsamen Inputs von HIGH auf LOW sich die Ausgänge doch überschneiden. Keine Ahnung wie kritisch das ist. Würde die Schaltung so funktionieren? Fall ja: was kann optimiert werden? Es muss sowas wie die genannten beiden Mosfet-Treiber als ein Chip geben.
Oder könnte man das evtl. ausschließlich mit N-Kanal-Mosfets realisieren? Vielleicht habe ich irgendwo wieder einen Denkfehler.
So müsste die fertige Schaltung aussehen, falls ich kein Fehler gemacht habe. Habe ich damit nicht eine Ladungspumpe und Spannungsverdoppler gebaut? Irgendwie kann man seine Beiträge nur innerhalb 60 Minuten bearbeiten :-(
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Brauchst dafuer eine Hilfsspannung von mindestens 4.5V. ICM7555 wegen der Offsets der Ausgaenge. Die Schaltung kennt aber nicht den dritten Zustand, dass alle Mosfets geschlossen sind.
Ich dachte meine Konstantstromquelle ist 0,1V - 2,5V während ich den MCP14E11 und NE555 mit 12V oder 15V (irgendwas in dem Dreh) versorge. Meinst du das mit "Hilfsspannung von mindestens 4,5V"? Wenn ich es richtig verstanden habe schlägst du vor den NE555 durch ICM7555 zu ersetzen. Warum? Was sind "Offsets der Ausgänge"? Und das mit dem dritten Zustand, dass alles Mosfets geschlossen sind - der darf ja nie eintreten.
Alexander B. schrieb: > Ich dachte meine Konstantstromquelle ist 0,1V - 2,5V während ich > den MCP14E11 und NE555 mit 12V oder 15V (irgendwas in dem Dreh) versorge. > Meinst du das mit "Hilfsspannung von mindestens 4,5V"? Die Angabe fehlte mir, da ich dachte, das soll aus einer Li-Zelle direkt mitversorgt werden. > Wenn ich es richtig verstanden habe schlägst du vor den NE555 durch > ICM7555 zu ersetzen. Warum? Was sind "Offsets der Ausgänge"? Bei 12...15V zwar jetzt weniger Probleme möglich, aber ... Wenn der NE555 bei Low Level Output Voltage nach dem Datenblatt bei der Streuung gerade beim maximalen Wert liegen sollte, kann es knapp werden, vor allem wenn noch Störungen übers Layout einwirken sollten. > Und das mit dem dritten Zustand, dass alles Mosfets geschlossen sind - > der darf ja nie eintreten. Dann darfst Du auch nie bei noch geladenen Elkos die Betriebsspannung von der Schaltung nehmen. Mußt noch nachsehen, welcher von den Typen MCP14E von 3...11 beim Einschalten im unkritischen Zustand in Verbindung mit dem 555 ist.
Was genau sollen die zuletzt diskutierten Schaltungen überhaupt machen? SuperCaps gepulst hart an die Akkus legen...? Das Konzept hat (und macht evtl. künftig noch mehr...) Löcher - oder nicht?
Was die Schaltung machen soll? Habe ich weiter oben geschrieben. Punktschweißgerät will ich bauen. Den Schaltungsteil mit Arduino usw. habe ich hier jetzt nicht abgebildet. Ich will zwei Supercaps abwechselnd mit 2,5V laden. Dann will ich die für paar Millisekunden in Reihe schalten und da wo im Bild 5V steht - da kommen die beiden Schweißelektroden hin. Ja, ich weiß, dass man das normalerweise anders macht: Man nimmt zwei (oder drei) Supercaps, schaltet sie fest in Reihe und lädt sie einfach mit 5V (oder 7,5V) auf. An jeden davon kommt dann noch eine Balancerschaltung hin, die die überschüssige Energie in Wärme verwandelt falls einer der Supercaps anfängt sich auf über 2,5V aufzuladen. Und erst ganz unten an den untersten (an den Minuspol) kommen die Handvoll N-Kanal-Mosfets hin, die die paar Hundert Ampere für paar Millisekunden schalten. So habe ich das auch schon erfolgreich gebaut und das funktioniert ohne Probleme. Mich würde aber interessieren, ob es auch anders geht. Ob man die Mosfets nicht auch zwischen den beiden Caps platzieren kann und ob es nicht gehen würde sie abwechselnd von nur einer Konstantstrоmquelle aufzuladen. Bestimmt hat das Konzept Löcher. Daher frage ich hier ja auch im Forum was andere (klügere) Köpfe dazu sagen.
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