Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zwei MOSFET in Serie - warum??


von Volker A. (pfriemler)


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In einer Powerstation werden am Lade-Eingang zwei N-MOSFET in Serie 
verwendet. Warum?
Gesucht werden vor allem praktische Erfahrungen, Sicherheitsregeln 
etc...

a) Betriebssicherheit?
Falls einer der MOSFETs durchlegiert, bleibt der Ladeeingang mit dem 
Akku verbunden und könnte eine gefährliche Überladung auslösen.
Ähnliche Diskussion: Beitrag "Serielle MosFets schalten (für hohe Sicherheit bei Boostwandler)"

b) Spannungsfestigkeit?
Die verwendeten N-MOSFET haben VDSmax=30V und Id=60A (continuos). 
Zugelassen sind Solarzellen mit einer Leerlaufspannung bis 40V und 
120Watt (entspricht bei Ladeendspannung von 16,8V ca 7,2A). Keine 
Regelung, geschweige denn MPPT.

Frage 1: Gibt es weitere mögliche Gründe für dieses Layout?
Frage 2: Wenn sichergestellt ist, dass die Ladespannung am Eingang 25V 
nicht übersteigt, wie bedenklich ist es, wenn man einen der beiden 
MOSFETs (wie rosa angedeutet) funktionslos macht und überbrückt?
Frage 3: Wäre es sinnvoll, die vorgesehene Option zu bestücken, die bei 
einem vergleichbaren größeren Gerät offenbar verwendet wird?

Weitere Infos/Hintergründe:
zu a) Beim untersuchten Gerät ist tatsächlich einer der Mosfets 
"durchgegangen" und die Reihenschaltung hat schlimmeres verhindert.
zu b) Das mitgelieferte Netzladegerät liefert knapp 5A (spezifiziert 
4,7A) bei bis zu 17,8V (spez. 17.5V). 10A am Labornetzteil werden 
klaglos und ohne signifikante Mehrerwärmung akzeptiert. Das größere 
Gerät verwendet ein nominell mit 7,2A spezifiziertes Ladegerät und es 
sind keine größeren Solarzellen erlaubt, trotz Bestückungsoption und 
doppelter Akkukapazität.
Man verzeihe mir, dass ich diese Detailfrage erneut stelle. Mehr Infos 
in diesem Beitrag: Beitrag "BMS Powerbank Charge gegrillt - was tun?"

von Georg M. (g_m)


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MOSFET Body-Diode

von Stephan (stephan_h623)


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Volker A. schrieb:
> In einer Powerstation werden am Lade-Eingang zwei N-MOSFET in Serie
> verwendet. Warum?

Ziemlicher Unfug würde ich sagen.
Mich wundert, dass der untere kaputtgegangen ist.
Der obere bekommt bei jedem Schaltvorgang deutlich mehr ab. Sowohl an 
Sperrspannung als auch an Verlustleistung während des Linearbetriebs.

von H. H. (Gast)


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Volker A. schrieb:
> In einer Powerstation werden am Lade-Eingang zwei N-MOSFET in Serie
> verwendet.

Wohl doch antiseriell.

von Michael B. (laberkopp)


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Volker A. schrieb:
> In einer Powerstation werden am Lade-Eingang zwei N-MOSFET in Serie
> verwendet. Warum?

Weil ein MOSFET nur in 1 Richtung sperrt, in der anderen leitet seine 
interne Diode.

Aber dein Schaltplan ist falsch. So falsch, dass du mit ihm nie 
verstehen kannst, warum da 2 sind.

https://eoutlet.2023shoponline.com/content?c=li%20ion%20battery%20protection%20ic&id=2

von Stefan K. (stk)


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H. H. schrieb:
> Volker A. schrieb:
>> In einer Powerstation werden am Lade-Eingang zwei N-MOSFET in Serie
>> verwendet.
>
> Wohl doch antiseriell.

Auf den Bildern im anderen Thread des TO 
Beitrag "BMS Powerbank Charge gegrillt - was tun?" sieht das nicht 
antiseriell aus.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Stefan K. schrieb:
> Auf den Bildern im anderen Thread des TO
> Beitrag "BMS Powerbank Charge gegrillt - was tun?" sieht das nicht
> antiseriell aus.

Dann wohl doch Gürtel+Hosenträger.

von Volker A. (pfriemler)


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Ziemlicher Unfug, meine erste Schaltung, stimmt. Ich habe Drain und 
Source vertauscht, jetzt sollte es richtig sein. Oder?
Aber die beiden MOSFET sind definitiv seriell, nicht antiseriell. Und 
der Ladezweig geht auf den Last(-), nicht auf Batterie(-).

Und der Lade(+) geht genau genommen nicht direkt auf den Akku, sondern 
nimmt einen Umweg über das Mainboard. Ich denke, darüber wird die 
Station beim Anschluss eines Laders auch aktiviert und die Ladeleistung 
gemessen. Auf jeden Fall sorgt der Teil dafür, dass man an der 
Ladebuchse außen trotz der Body-Dioden in den Mosfets keine Spannung 
messen kann.

Die eigentlich erwartete Antiseriellschaltung am Ladeeingang ist damit 
auch vorhanden: der Ladestrom läuft "rückwärts" durch die 
Lastausgangs-Mosfets zur Batterie.

Wie sieht die Sache jetzt aus? Also hinsichtlich der obigen Fragen bzgl. 
Spannungsfestigkeit und Sinn der Serienschaltung und mit welchem Risiko 
man einen MOSFET weglassen kann?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Einen 510k kann man gar nicht sehen, und die beiden Gatewiderstände sind 
beide 100 Ohm.

Hat der BMS-Controllerchip denn keinen Namen?

von Rainer W. (rawi)


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Volker A. schrieb:
> Ziemlicher Unfug, meine erste Schaltung, stimmt. Ich habe Drain und
> Source vertauscht, jetzt sollte es richtig sein. Oder?

Genau das passiert, wenn man den Schaltplan derart chaotisch zeichnet. 
Sortiere mal die Spannungen (positiv oben, negativ unten).

von Volker A. (pfriemler)


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H. H. schrieb:
> Einen 510k kann man gar nicht sehen, und die beiden Gatewiderstände sind
> beide 100 Ohm.
Doch, aber auch das ist falsch :-( wenn man richtig ins Foto reinzoomt, 
meine ich mich erinnern zu können, dass es nicht R9 (510k), sondern R10 
(5,1k) ist, der in Serie zu den 4x100 Ohm zu den Gates der Mosfets 
liegt.

> Hat der BMS-Controllerchip denn keinen Namen?
Sicher, aber ich kenne ihn nicht. Tut das was zur Sache bezüglich meiner 
Fragen?

von Volker A. (pfriemler)


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Rainer W. schrieb:
> Genau das passiert, wenn man den Schaltplan derart chaotisch zeichnet.
> Sortiere mal die Spannungen (positiv oben, negativ unten).
Ach, wenn es danach geht, dann habe ich in meinem Leben schon sehr viele 
unsortierte Schaltpläne gesehen. Aber prinzipiell gebe ich Dir recht, 
der rechte Teil sollte horizontal gespiegelt ein. Ich war im ersten 
Entwurf gewohnheitsmäßig von einer Last statt einer Quelle ausgegangen.

von H. H. (Gast)


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EOT

von Rick (rick)


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Volker A. schrieb:
> Tut das was zur Sache bezüglich meiner
> Fragen?
Ja, sonst würde er nicht danach fragen...

von Volker A. (pfriemler)


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Neuigkeiten: Der BMS-Chip ist ein PT6004N. Und ich habe den zur 
Zerstörung des einen Mosfets führenden kritischen Betriebszustand 
gefunden. Da der Effekt nicht losgelöst, sondern nur im Zusammenhang mit 
den übrigen Bauteilen der Powerstation auftritt, habe ich das Ergebnis 
dort gepostet:
Beitrag "Re: BMS Powerbank Charge gegrillt - was tun?"

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