Diodenverluste unvermeidlich ?

[Bernd]

Es ist richtig das Halbleiterdioden nie ganz gleich sind.... zumindest wird das bei diesen Bauteilen immer
wieder unterstellt. Ob bei Dioden heutiger Fertigung immer noch so grosse Unterschiede auftreten wie
vor vielen Jahrzehnten halte ich zumindest für fraglich. Ich glaube es kommt sehr auf das "wie stark unterschiedlich" an.
Ich denke da wird oft dramatisiert. Auch für LEDs wird z.B. davon abgeraten sie in Reihe oder parallel zu schalten,
obwohl das wohl schon jeder mit Erfolg gemacht haben dürfte.

Teils kann man im Datasheet auch die maximale Streuung nachlesen.
Stammen die Dioden aus der gleichen Charge ist die Streuung nach meiner Einschätzung wahrscheinlich sehr gering.
Ich persönlich habe noch nie feststellen können das eine LED schneller druchbrennt als eine andere
oder eine Art Sollbruchstelle bildet, egal ob in Reihe oder parallel.

Ich denke das die Unterschiede bei Bauteilen einer Charge weit geringer sind als oft angenommen wird.
Wenn man die Belastbarkeit vielleicht nicht einfach mal der Anzahl der Dioden nehmen kann, nur "ein bisschen mehr"
Belastbarkeit als eine einzelne Diode ist es glaube ich auch nicht. Wer Bedenken hat schaltet halt noch eine weitere Diode parallel.
Arbeiten in Jack Inverter oder anderen Geräten nicht auch Dioden oft aus Belastungsgründen parallel ?
Mindestens sinkt bei Parallelschaltung der Strom pro Diode und dadurch geht auch der stromabhängige
Spannungsverlust ein wenig zurück.

Alternativ könnte man bei zuviel Bedenken weitere Dioden parallel schalten oder auch einzelne Hochstromdioden
einsetzen welche aber leider meist recht hohe Durchlassspannungen haben.

Grüsse

Bernd

[windstav]

Hallo,
mein Englisch ist nicht so gut , aber es scheint interessant.

http://www.thetaeng.com/FETBridge.htm

Gruß
Stav

[jb79]

Die Idee ist nicht neu, hat aber einen entscheidenden Haken:
Man kann die Schaltung nur benutzen, wenn hinten kein Kondensator dranhängt der die Spannung glätten soll, die Dioden leiten nämlich während der kompletten Halbwelle und nicht nur solange die Spannung im Kondensator kleiner ist als die Eingangsspannung. Der Kondensator wird also gleich wieder entladen.
Man bräuchte also jetzt hinten wieder eine Diode, die das Entladen des Kondensators verhindert.

[windstav]

Hallo Jürgen,

und wenn man keinen Kondensator benutzt?
Hätte man bei kleinen Anlagen mit niedrigen Leistungen Vorteile?

Gruß
Stav

[MyCo]

Das ist wie es scheint ein sehr primitiver Synchrongleichrichter, neben dem Kondensatorproblem hat man da allerdings auch noch das Problem, das man Power-Mosfets benötigt, und bei denen ist Ugs meistens ~10V oder höher (ausgenommen bei Logic-Level, dann hat man aber auch andere Probleme).

Ich habe vor kurzem mal ein 80+ PC Netzteil auseinandergenommen (Also Wirkungsgrad >80%), die haben da alle Dioden-Brücken durch Synchrongleichrichter ersetzt, das ist sehr interessant, weil die nicht anderes gemacht haben als da wo die Dioden früher waren, haben sie Mosfets eingelötet, an die eine winzige Platine angelötet wurde. Die Schaltung enthält einfach nur einen IR1167, und ist im Prinzip genauso bestückt wie im Datenblatt:
http://www.irf.com/product-info/datashe ... 7aspbf.pdf

Leider habe ich nur 2 dieser Platinen gefunden, sonst hätte ich das spasseshalber mal ausprobiert.

[jb79]

@windstav: Dann hast du eine pulsierende Gleichspannung, die an eine Batterie angeschlossen diese nicht laden würde, weil sich die Batterie wie ein Kondensator verhält.
Wenn man direkt einen Motor, eine Heizschlange oder etwas in der Art betreibt dem die pulsierende Gleichspannung nix ausmacht, dann geht das vielleicht.
Für alle anderen Anwendungen muß man verhindern daß der Strom zum Gleichrichter bzw. weiter zum Generator zurückfließen kann wenn die Generatorspannung geringer wird als die Spannung hinter dem Gleichrichter, also die Spannung an der Last. Dafür bräuche man eine zusätzliche Diode hinter dem Gleichrichter.

Mit dem IR1167 könnte man die Steuerung der zusätzlichen Diode realisieren.

btw: Schaltnetzteile haben sekundärseitig meistens keine Diodenbrücken (B2) sondern nur zwei Dioden, die als Mittelpunktschaltung arbeiten (die dicken Teile mit 3 Anschlüssen). Sowas kann man mit 2 Fets, 2 Steuer-ICs und ein paar Zusatzteilen natürlich auch nachbauen und damit die Gleichrichtverluste enorm reduzieren.

Eine Idee die ich noch hätte wäre, direkt hinter dem Gleichrichter einen DC/DC Wandler zu schalten. Ich weiß aber nicht, wie sich der verhält, wenn man ihn mit pulsierender Gleichspannung füttert. Es würden da ohnehin nur ein Boost oder ein Boost/Buck (invertierender) Converter in Frage kommen , weil sich sonst der Kondensator am Ausgang wieder durch den Gleichrichter entladen könnte. Boost und invertierender Wandler haben eine Diode so vor dem Kondensator, daß sich eine Entladung verhindern läßt.

@MyCo: Besorg dir mal 4 Mosfets, schalte die wie beschrieben in eine Brücke zusammen und häng dahinter dein Modul dran. Parallel dazu schalte ne normale Gleichrichterbrücke aus 4 Dioden an die selbe Generatorwicklung und miß dann mal, um wieviel die Spannung mit der "Synchrongleichrichtung" höher ist.

[MyCo]

@jb:
Ich bin mir nicht sicher, ob der IR1167 mit der Mosfet-Brückenschaltung funktioniert. Der benötigt schließlich die Drain und Source-Spannungen des Mosfets als Referenz. Ich dachte bei der Verwendung eher an 3 dieser Regler kombiniert mit 3 Mosfets (also jede Phase einmal). Was mich an der Sache allerdings stört, ist das der Regler selbst mit VCC an seiner selbst erzeugten Ausgangsspannung hängt. VCC muss zwischen 12 und 18V (20V abs.max) liegen, dh. der Generator müsste sehr zuverlässig sein
Mosfets habe ich ich hier zu hauf rumliegen, also aufbauen könnte ich die Schaltung, nur testen kann ich's nicht. Der Generator den ich hier habe liefert nicht die nötige Spannung, sondern liegt weit darunter. Aus dem selben Grund bin ich gerade am Bauen eines Ladereglers mit einem Spannungswandler (wie du erwähntest), allerdings ist es ein SEPIC, und der benötigt einen großen Eingangskondensator. Das funktioniert soweit schon, muss das ganze nur noch aufräumen und programmieren.

[Wolle]

hab gerade mal im Netz nen bissschen gesucht und eine Kombi aus Dioden und Mosfet gefunden.
So kann der Ko geladen werden und sich nicht wieder über den Gleichrichter entlädt.
Das Problem mit der max. UGS bleibt leider bestehen.
Ist nur nen Beispiel, die MOSFETS und Dioden müssen angepasst werden, also mir geht es nur um das Prinzip!

11111111111111.png (27.25 KiB) 8476-mal betrachtet

Oder wenn man den MosFet-Gleichrichter aufbaut und hinter dem Gleichrichter statt der Diode noch ein MosFet verwendet und den Ko auf zuladen??
Wie die entsprechende Ansteuerung des 5-ten Fets aussieht, weiß ich leider auch nicht.

In dem LinK: http://www.thetaeng.com/FETBridge.htm werden als Symbol selbstleitende Fets verwendet, das ist doch falsch, oder?

Grüße Wolle

[bernhard8]

Nur als Idee: hab mir dazu auch schonmal Gedanken gemacht.

Man könnte in den Zweig einen Hallsensor zur Strommessung einsetzen. Die Ansteuerung kann dann darauf reagieren sodass der Strom nur Richtung Verbraucher fliessen kann. Dadurch könnte man verhindern dass der Mosfet leitend bleibt und Strom "gegen Diodenrichtung" fliessen kann. Ist natürlich aufwendiger (3x Hallsensor).

Zum Auswerten braucht man noch Komparatoren und eventuell Mosfet Treiber.

[MyCo]

@Wolle: Lässt man den Fet in dem Bild weg und nur noch die Avalanchediode davon stehen, hat man einen ganz normalen Brückengleichrichter, mehr wird da auch nicht passieren.

Ich bin mir auch nicht sicher, ob es überhaupt sinnvoll ist, P-Mosfets zu verwenden um Dioden zu ersetzen. RDSon ist bei denen gigantisch, ich glaube da ist jede einfache Siliziumdiode effektiver... ich gebe zu, ich hab's noch nicht durchgerechnet

@bernhard: Das Problem bei dem Strommessen ist, wenn der Mosfet offen ist, fliesst kein Strom, also egal was du an Spannung angelegt bekommst, messen kannst du's nicht mehr.