Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Supercap Ladeschaltung mit Mosfets ausserhalb des SOA.


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Heinz-Peter (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

ich habe hier eine Strombegrenzungsschaltung zum Laden zweier SuperCaps.

Der Ladestrom beträgt knapp 4.4A, die Spannung 5V.

Das ganze wollte ich mit zwei Parallelgeschaltenen Mosfets realisieren, 
da einer wohl zu schwach ist.

Laut datenblatt könnte ich die Mosfets jedoch nur mit 800mA betreiben um 
in der Safe Operating Area zu bleiben. Ich betreibe sie jedoch mit bis 
zu ~2.2A für knapp  15 Sek. Meint ihr das klappt? Die Supercaps werden 
nur alle paar Stunden einmal geladen, es ist also kein Dauervorgang. Für 
welchen fall gelten die SOA? Auf Platine gelötet, ohne Kühlkörper etc?

Oder sollte ich vielleicht noch einen dritten Mosfet hinzufügen (in die 
Platine geht die Wärme eh).

Grüße,

Heinz.

: Verschoben durch Moderator
von Mosfetversteher (Gast)


Lesenswert?

Heinz-Peter schrieb:
> Laut datenblatt könnte ich die Mosfets jedoch nur mit 800mA betreiben um
> in der Safe Operating Area zu bleiben. Ich betreibe sie jedoch mit bis
> zu ~2.2A für knapp  15 Sek. Meint ihr das klappt?

Was denkst Du weshalb die Hersteller den Bereich SOA so genannt haben?

von Sven K. (satirebird)


Lesenswert?

> Meint ihr das klappt?

Eher nicht. Die Transistoren werden über kurz oder lang sterben.

Dann solltest du eine "richtige" Strombegrenzung verwenden. Deine 
simulierte Schaltung ist nur eine Einschaltstrombegrenzung. Wenn C1 
schon durch irgend welche Umstände etwas aufgeladen ist, funktioniert 
die "Begrenzung" nicht mehr und es fließen viel höhere Ströme. (Je 
nachdem wie gut die 5V Quelle ist.) Dann hängt der Strom sehr stark von 
den gewählten Transistoren und der Temperatur ab, da die Gate-Spannung 
nicht geregelt wird. In der Praxis denke ich, dass es so nicht gut 
funktionieren wird.

Bemerkung: Bedenke auch, das die FETs eine Body-Diode haben und der 
Strom auch "rückwärts" fließen kann.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Heinz-Peter schrieb:
> Ich betreibe sie jedoch mit bis
> zu ~2.2A für knapp  15 Sek. Meint ihr das klappt?
Laut Tabelle "Absolute Maximum Ratings" kannst du ihm knapp 13A(ab) für 
"b. t = 10 s" zumuten, wenn du ihm "a. Surface mounted on 1" x 1" FR4 
board" bietest. Aber das ist der Schaltbetrieb, mit geringer Uds. Und 
diesen Wert findet man dann auch im SOA-Diagramm eben bei geringer Uds.

> Für welchen fall gelten die SOA?
So wie es aussieht ebenfalls für 70°C und 1x1 Quadratzoll Kupfer.

: Bearbeitet durch Moderator
von Heinz-Peter (Gast)


Lesenswert?

Hallo alle!

Vielen Dank für die hilfreichen Antworten!

Sven K. schrieb:
> Dann solltest du eine "richtige" Strombegrenzung verwenden. Deine
> simulierte Schaltung ist nur eine Einschaltstrombegrenzung. Wenn C1
> schon durch irgend welche Umstände etwas aufgeladen ist, funktioniert
> die "Begrenzung" nicht mehr und es fließen viel höhere Ströme. (Je
> nachdem wie gut die 5V Quelle ist.)

Du hast recht. Die Schaltung scheint ziemlich instabil zu sein. Ich habe 
die Eingangsspannung einmal um 0.5V erhöht und der Strom rast nur so in 
die Höhe.

Hast Du zufällig einen Link zu einer (simplen?) Strombegrenzung? Die 
meisten Schaltungen, die man online findet schalten nur die Low Side, 
ich benötige jedoch die High Side. Wobei, wenn ich gerade noch einmal 
Überlege, sollte es auch mit der Low Side funktionieren...

Lothar M. schrieb:
> Und
> diesen Wert findet man dann auch im SOA-Diagramm eben bei geringer Uds.
>> Für welchen fall gelten die SOA?
> So wie es aussieht ebenfalls für 70°C und 1x1 Quadratzoll Kupfer.

Danke, gut zu wissen. Das ist leider auch recht an meinem Arbeitspunkt. 
Aber wie ich bemerkt habe, funktioniert meine Schaltung sowieso nicht 
stabil.


Meine Alternative wäre sonst die CAPs über Lastwiderstände zu laden, und 
dann (sobald geladen) die Widerstände mit einem paralleln FET kurz 
zuschliessen. Aber die Ladekurve ist dann viel länger (da nicht mit 
Konstantstrom geladen wird).

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

pnp-Transistor mit B an S des Mosfet, C an G, E an R5 links.
Evtl. auch einen kleinen R (1k oder so) in die B-Leitung einschleifen.
R5 dann so groß machen, daß der pnp bei gewünschtem Strom mit Leiten 
anfängt. Also z.B. 1Ohm für rund 700mA.

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Ich würde einen Schaltregler (Buck) als Stromquelle beschaltet 
verwenden.

Dann wird der FET nur noch im Schaltbetrieb verwendet und deutlich 
effizienter ist es auch noch.

von noreply@noreply.com (Gast)


Lesenswert?

Bei 5 Volt gehe ich von 2 Supercaps aus.

Ich würde für einen Sperrwandler plädieren, 2 x max 2,5 Volt und 
Strombegrenzung. Da hat man gleich das balancing erledigt.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


Lesenswert?

Heinz-Peter schrieb:
> Hast Du zufällig einen Link zu einer (simplen?) Strombegrenzung?

Suche mal nach Stromspiegel.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.