Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Anschaltstrombegrenzung bei grosser Kapazitaet


von Horst (fnx)


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Hi,
vorneweg sorry für die wahrscheinliche Doppelung, unter den unzähligen 
Beiträgen zum Thema Anlaufstrom habe ich leider nichts passendes 
gefunden.

Folgendes Szenario: Ich möchte ein Gerät mit folgenden Parametern 
schalten.
- Betriebsspannung 20-30V
- Betriebsstrom bis ca. 20A, aber erst einige Sekunden nach Anlegen der 
Spannung
- Eingangselkos mit grob gemessen ca. 1-2mF (die auch immer leer gezogen 
werden). Die sind direkt am Anschluss und machen die Probleme.
- Keine Induktivitaet, Abschalten ist kein Problem.
- Masse gekoppelt, also zwangsweise high side-Trennung erforderlich

Geschaltet werden soll statisch, mehrmals am Tag. Derzeit macht das ein 
30A-Relais, ich befürchte aber das wird das nicht all zulange mitmachen.

Mein Versuch war nun high side einen IRF4905 (P-channel, 74A, 220A peak) 
dafuer zu verwenden. Da statisch, hatte ich nur einen großen 
1k-Spannungsteiler + Zener mit einem n-FET gegen GND als Gatetreiber 
verwendet, also recht langsam.
Der IRF hat sich dabei sofort den Kanal reingebrannt und war 
dauerleitend.

Und hier wäre jetzt die Frage, wie kann ich das schöner machen? Bringt 
es was, den FET-Treiber schneller zu machen oder ist das wegen dem 
höheren Impulsstrom sogar schlechter?
Hatte noch die Idee, einen zweiten P-FET mit ~100 Ohm 
Leistungswiderstand ein paar Sekunden vorher einschalten zu lassen um 
die Bank aufzuladen.

: Verschoben durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


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Horst schrieb:
> Und hier wäre jetzt die Frage, wie kann ich das schöner machen?

Du könntest deinen Kondensator über einen Widerstand aufladen, den du 
später überbrückst.
Wie hoch ist der Betriebsstrom, nachdem der Elko aufgeladen ist und 
bevor die 20A fließen?

von Falk B. (falk)


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Horst schrieb:
> Und hier wäre jetzt die Frage, wie kann ich das schöner machen?

Laden mit Vorwiderstand, der dann per Relais kurzgeschlossen wird. Ist 
die klassische Lösung für eine Einschaltstrombegrenzung.

> Bringt
> es was, den FET-Treiber schneller zu machen

Nö.

> oder ist das wegen dem
> höheren Impulsstrom sogar schlechter?

Eben. Denn beim Laden eines Kondensator wird die gleiche Energie im 
Vorwiderstand (oder MOSFET) umgesetzt, die im Kondensator gespeichert 
wird.

E = 0,5  C  U^2 = 0,5  2mF  30V^2 = 0,9J.

Klingt nicht viel, schafft aber ein normaler MOSFET Nicht als 
Pulsenergie im Linearbetrieb.

> Hatte noch die Idee, einen zweiten P-FET mit ~100 Ohm
> Leistungswiderstand ein paar Sekunden vorher einschalten zu lassen um
> die Bank aufzuladen.

Genau. Man kann es auch mit einem MOSFET allein machen, wenn der als 
Konstantstromquelle beschaltet wird. Dauert etwas länger, dafür 
überlebt der MOSFET. Mit nur 1A Ladestrom sind deine 2mF in 60ms 
geladen.

von Horst (fnx)


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Okay danke, das hilft schonmal!

@rawi: ca. 500mA fuer 1-2 sec typischerweise, aber auch erst nach 
erreichen von ca. 20V. Bis 20V könnte ich ihn sogar geladen halten.

Falk B. schrieb:
> Genau. Man kann es auch mit einem MOSFET allein machen, wenn der als
> Konstantstromquelle beschaltet wird. Dauert etwas länger, dafür
> überlebt der MOSFET. Mit nur 1A Ladestrom sind deine 2mF in 60ms
> geladen.

Meinst du, die MOSFET als Konstantstromquelle laufen lassen und dann 
nach einer Zeit das Gate extra runterziehen, damit er voll 
durchschaltet?
Überlege gerade wie man alle 3 Zustände (aus, CC, an) mit nur einem FET 
realisieren könnte...
Ansonsten werde ich dann wohl die Variante FET + Vorwiderstand und 
Brueckenrelais mit Einschaltverzoegerung nehmen.

von Andrew T. (marsufant)


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Horst schrieb:
> Ansonsten werde ich dann wohl die Variante FET + Vorwiderstand und
> Brueckenrelais mit Einschaltverzoegerung nehmen.

Besser: Man(n) nimmt 2 FET,

ein FET der hart den Vorwiderstand schaltet.
der zweite der zeitverzögert den ersten FET und dne Vorwiderstand 
überbrückt.

also FET #2 macht das was Dein Brückenrelais macht.

Ist elegant, lautlos und verschleissfrei.

Bitte vermeide Krampflösungen die mit einem FET und nötiger SOA 
auskommen sollen.

von Bauform B. (bauformb)


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Horst schrieb:
> Überlege gerade wie man alle 3 Zustände (aus, CC, an) mit nur einem FET
> realisieren könnte...

Mit einer etwas aufwendigeren Ansteuerung. Dafür gibt es spezielle ICs, 
so in der Art vom LTC4364. Der kann noch mehr und wird deshalb nicht als 
Hot Swap Controller beworben, aber TI hat auch welche. Und es gibt FETs, 
die für Linearbetrieb optimiert sind, z.B. "NextPower Live" von NXP.

von Falk B. (falk)


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Horst schrieb:
> Überlege gerade wie man alle 3 Zustände (aus, CC, an) mit nur einem FET
> realisieren könnte...

Indem man ein Schaltnetzteil aufbaut. Der MOSFET schaltet mit vielen 
kHz, eine Drossel begrenzt den Stromanstieg, bei Maximalstrom schaltet 
der MOSFET ab. Wenn der Kondensator voll ist, schaltet der MOSFET 
dauerhaft ein.
Ist aber unüblich und eher aufwändig. Lohnt sich hier eher nicht.

von Horst (fnx)


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Ah, hot swap controller ist ein gutes Stichwort wenn ich das mal in 
professionell brauche.

Aber sonst ja, nachdem die FETs und der Rest hier ohnehin rumliegen wird 
das wohl der einfachste Weg sein fuer den Zweck. Danke an alle!

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