Diodenverluste unvermeidlich ?

[MyCo]

@Andreas: Das steht nirgends explizit erklärt, sondern das wird immer in Diagrammen dargestellt. Im Datenblatt des IRF4905 ist das "Fig 1." mit der Darstellung von -ID gegen -VDS.
Die unterste Linie trifft zu für VGS = -4,5V, dort kannst du sehen das bei VDS = -10V ist ID = -10A, daraus ergibt sich RDS = VDS/ID = 1Ohm

[andreas]

Hallo,

man kann Datenblätter auch gründlich fehlinterpretieren. Dieses Diagramm zeigt den sinnvollen Arbeitsbereich für verschiedene Betriebswerte. Du pickst Dir dort lediglich einen völlig sinnlosen Wert deutlich außerhalb desselben heraus.

Im Diagramm ist zu lesen, daß man Gatespannungen unter 4,5 V nicht für sinnvoll hält. Und mit diesen ist auch nur ein Strom bis zu etwa 5 A nutzbar, wobei dabei ein Spannungsabfall von 0,3 V zu erwarten ist. Das sind weniger als 100 mOhm für diesen Fall.

Deine Milchmädchenrechnung kannst Du übrigens für jeden beliebigen Fet aufmachen, Du wirst immer einen völlig unsinnigen Arbeitspunkt finden können. Die Krönung ist es, nur 4,5 V Gatespannung anzusetzen für einen Arbeitspunkt, der allein über dem Fet 10 V abfallen läßt. Wer so etwas praktisch einsetzt, hat nicht nur den Fet gar nicht verstanden.

MfG. Andreas

[MyCo]

Es ging mir konkret um den Fet-Gleichrichter, der wird die meißte Zeit unter VGS=10V betrieben, das resultiert aus der sehr geringen Frequenz des Generators. Und daher kann man RDS nicht ohne weiteres als konstant annehmen.

Und wo willst du das:

Im Diagramm ist zu lesen, daß man Gatespannungen unter 4,5 V nicht für sinnvoll hält.

gelesen haben? Nur weil sie die untere Linie mit 4,5 gezogen haben? Der Fet leitet ab 2V, selbst damit kann man noch arbeiten, solange man mit VDS weit darunter bleibt.

[andreas]

Hallo,

der Fet-Gleichrichter läuft immer im Reversbetrieb und daher zunächst komplett über die Schutzdiode im Fet - bis dann der Fet angesteuert wird und die Schutzdiode parallel niederohmiger brückt (10 V über dem Fet können daher niemals auftreten, auch ganz ohne Ansteuerung). Woher Deine Spannungsangaben stammen, weiß ich nicht. Ich betreibe mein kleines Horizontal-Windrad bis zu 120 Umdrehungen ohne Last und da hat es auch deutlich mehr als 10 V erreicht. Die Frequenz liegt dann bei ca. 30 Hz.

Wenn man aus dem Bereich des konstanten DS-Widerstandes raus ist, liegt man schon im Überlastbereicht, der zu vermeiden ist.

Hersteller-Datenblätter enthalten gewöhnlich nur relevante Werte und keine exotischen Parameter. Das soll nicht heißen, daß der Betrieb außerhalb der propagierten Kurven unmöglich ist, aber man hält ihn dann nicht mehr für erwähnenswert, weil entweder deutlich überlastet oder aber so billig, daß es schon ein deutlich kleineres Teil locker bringt.

MfG. Andreas

[MyCo]

@Wolle: Das mit dem 5. Mosfet war quatsch, ich habe das noch mal durchsimuliert, und mit ein paar Änderungen funktioniert das tatsächlich.
viewtopic.php?f=19&t=878

[Wolle]

Hallo,

hab jetzt mal 3 Schaltungen aufgebaut.
Und zwar wollte ich das mit dem MosFet-Gleichrichter mal aufbauen.

Hier die Komponenten des Aufbaus.
Trafo 12V und max. 3A ( UL = 13,6V)
Lastwiderstand 4,7 Ohm +- 5%
und die verschiedenen 3 Gleichrichter.

1. Komponenten.JPG (48.05 KiB) 7865-mal betrachtet

Als erstes der von den meisten hier im Forum verwendete Schottky-Gleichrichter.
Verwendet wurden 4x SB540 Dioden und eine Kapaztät von insgesamt 14100uF (3x 4700uF).

2. Brückengleichrichter mit 4x SB540.jpg (61.33 KiB) 7866-mal betrachtet

Gemessen wurde eine Gleichspannung über den Widerstand von 13,25V.



Als zweites eine Kombination aus MosPec S30D40C (Doppeldiode, aus einen alten SNT) und 2x IRF F3205s (N-Mosfets).
Gesamtkapazität 14000uF.

Stromlufplan.png (38.05 KiB) 7855-mal betrachtet

3 Kombi Diode + N-Ch. MosFets.jpg (109.9 KiB) 7842-mal betrachtet

Hier betrug die gemessene Gleichspannung ca. 13,5V und damit 0,25V über der Spannung vom Schottky-Gleichrichter.


Als letztes dann der MosFet-Gleichrichter:

4. Mosfetgleichrichter + Diode II.jpg (68.44 KiB) 7842-mal betrachtet

Hier habe ich 2x IRF4905 und 2x IRF F3205s verwendet. Ursprünglich hatte ich andere N-Channel Mosfets verwendet ( BUZ 46N), dann habe ich aber noch eine Packung mit den F3205s gefunden und diese dann in die Schaltung gelötet. Als Diode wurde eine SB540 verwendet. Kapazität: (3x 4700uF).



Normalerweise war ja die Idee, den das entladen der Kos furch einen 5-ten Fet zu verhindern.
Ich habe aber erstmal statt dem 5-ten Fet eine einfache Schottky-Diode verwendet.
Ich dachte, das das Ergebnis dem von der "Kombi Diode + Mosfet" entsprechen würde
aber die Spannung lag bei 13,20V und damit sogar unter der von dem Schottky-Gleichrichter!

Aber warum?

Oszi mal dran gehängt und folgende Bilder kommen heraus.
Normal wie auch bei den anderen Varianten.

Gleichspannung mit Brummanteil.JPG (31.93 KiB) 7852-mal betrachtet

Nun die Spannung ohne Last und ohne Kondensatoren. Sieht auch normal aus.

gleichgerichtete Spannung ohne Last und ohne Kos.JPG (36.06 KiB) 7841-mal betrachtet

Jetzt hab ich mal das Oszi an die Anode der Diode und die Masse gehängt, das Ganze unter Last und mit den Kondensatoren dran.

gemessene Spannung von Diode (Anode zur Masse).JPG (30.21 KiB) 7854-mal betrachtet

Sieht schon etwas komisch aus aber der Mosfet-Gleichrichter sollte ja nach dem vorherigen Bild funktionieren.


Als letztes habe ich dann mal die Spannung über der Diode aufgezeichnet.

Spannung über die Diode.JPG (35.99 KiB) 7853-mal betrachtet

Da ich in der Schaltungsanalyse nicht gerade das Brain bin, muss ich leider die Interpretation den Experten hier im Forum überlassen.
Mit dem Multimeter messe ich eine Spannung von 2,4V über der Diode, obwohl es eine Schottky ist!!
Habe diese dann anschließend ausgelötet und getestet. Alles ok, am Netzteil weist diese eine Flussspannung von 0,4V auf.
Auch das Ersetzen durch eine SB350 brachte kein Erfolg, auch hier das gleiche Bild.

Warum ist die Flussspanung der Diode im Mosfet-Gleichrichter so hoch?

Grüße Wolle

[MyCo]

Die Vorwärtsspannung der Diode wird so gering wie üblich sein. Das ist auf deinem Oszi-Bildern die glatte Halbwelle im positive Bereich. Der Ausrutscher in den negativen Bereich kommt vermutlich daher, dass am Ausgang der Diode die großen Kondensatoren dafür sorgen, dass die Spannung immer größer als im Gleichrichter ist.
Das ist soweit eigentlich nicht verwunderlich.

[Wolle]

In den negativen Bereich nicht aber in die Richtung von GND.
Ich habe die 0V auf die unterste Linie des Oszis gelegt.
Das Multimeter gibt mir immer ca. 2,5V an.
Ich weiß leider nicht, ob ich so einfach die Spannung mit dem Oszi über die Diode messen kann, da diese kein Massebezug hat....
Werde das dann mal die Tage mal mit den OPV und den 5-ten Fet versuchen.
Habe aber kein Rail to Rail OPV hier, sondern nur Wald und Wiesen Modelle.
Funktionieren diese auch dafür??

MOS_Nachstufe_klein.png (61.84 KiB) 7828-mal betrachtet

Hab jetzt gelesen das es passieren könnte, das der Fet dann ständig durchgesteuert bleibt.
Also muss der Versuch erstmal pausieren, bis ich wieder eine Bestellung zusammen habe (scheiß Versandkosten immer!!!).

[MyCo]

In den negativen Bereich nicht aber in die Richtung von GND.

Ich meinte die Messung über die Diode (A->K), die Spannung an der Anode wird kleiner als die von der Kathode, in diesem Fall misst dein Oszi einen negative Spannungung.

Die Schaltung so wie sie auf der Originalseite ist, funktioniert nicht generell. Jenachdem was man für einen OPV verwendet, und wie hoch die Generatorspannung steigen kann, kann es passieren, das der Mosfet nicht geschaltet wird. In der Schaltung musst du dafür Sorgen, dass der OPV am Ausgang so hoch schalten kann, dass er die Spannung um Ausgang der Schaltung erreichen kann. Wenn dein OPV zB. nur 5V am Ausgang bringt, und dein Gleichrichter 16V am Ausgang liefern kann, dann sieht das Gate nie annähernd Source-Potential, und der Mosfet ist die ganze Zeit leitend.

In meiner Schaltung kann man nahezu jeden OPV nehmen, Single-Suppy sollte aber möglich sein, da man sonst eine negative Spannung benötigt. Bei 5V Versorgung benötigt man Rail-to-Rail, weil es sonst sehr eng wird. In der Schaltung von der Seite, brauchst du einen OPV mit mindestens 12V Versorgung, wenn du am Ausgang des Gleichrichters um die ~14V bekommen willst. Je höher die Ausgangsspannung des Gleichrichters, desto höher musst du in der Schaltung deinen OPV versorgen.

[Wolle]

Ok, das hab ich verstanden.
Könntest du mir einen OPV für die obrige Schaltung empfehlen,
oder gibt es deine Schaltung auch für Wechelstromgeneratoren?
Da nicht unbedingt alle einen Grehstromgenerator für Ihr Windrad verwenden.