Hoge stroom solid-state schakelaar

Nee, dat gaat helaas niet werken zo; als de netvoeding uit is, of de uitgangsspanning daarvan lager is dan de accuspanning (een volle 12V accu geeft 12.8V, tijdens het laden is de spanning nog hoger), zullen de body diodes van de MOSFETs bij de voeding in geleiding gaan, zodat daar alsnog spanning staat, en mogelijk een stroom gaat lopen, afhankelijk van de exacte uitvoering van de voeding.

Waarom wil je eigenlijk zowel de + als de - van de accu en voeding schakelen? Een van de twee lijkt me toch voldoende, waarbij het schakelen van de + misschien het meest voor de hand ligt, maar het schakelen van de - (oftewel low-side) vaak eenvoudiger is met MOSFETs e.d.

Wat is er mis met een 40A automotive relais? Als je het ruststroom verbruik te groot vindt, kun je altijd nog een weerstand in serie zetten, parallel met een condensator. Door de condensator loopt er kortstondig een grotere stroom zodat het relais aantrekt, en eenmaal aangetrokken wordt de stroom beperkt door de weerstand. Als je het relais zo plaatst dat die ruststroom alleen loopt als de netvoeding aan is, lijkt dat me sowieso geen probleem eigenlijk.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op dinsdag 22 april 2014 00:45:41 (26%)

Kan de spanning v/d voeding verhoogd worden naar 13.8V?
In dat geval kan je de accu zondermeer op de voeding aansluiten.
Zorg er dan wel voor, dat er geen stroom van de accu naar de voeding kan terugvloeien, wanneer de voeding uitgeschakeld wordt.

Met twee losse relais krijg je toch geen kortsluiting? In alle 4 scenarios onderbreek je immers altijd de stroomkring.

Verder zou ik ook alleen de plus schakelen.

Bedankt voor jullie antwoorden.

@SparkyGSX
Ik was al bang dat ik iets over het hoofd zou zien.... Idd die body-diodes gooien roet in het eten. Alleen de + of de - schakelen is misschien een optie, maar ook dan zit ik met die diodes toch?

De oplossing met een relais met condensator en weerstand zou evt nog een optie zijn.

@K7Jz
Je hebt gelijk. Ik heb het nog even uitgetekend, als één vd twee relais blijft 'hangen' dan heb ik een + (of -) van de voeding en een - (of +) van de accu. Resultaat: vreemde situatie maar zeker geen gesloten stroom-kring.

@pros
Zou mooi zijn idd. Maar de voeding is 12V gestabiliseerd. Deze kan niet gemakkelijk worden gemodificeerd. En in mijn situatie wil ik dat ook zeker niet.

Zou er echt niet een mogelijkheid om dit op een of andere manier wel met MOS-FETS op te lossen? Eventueel met alleen 1 pool geschakeld?

Hmmmmmm. bij N-FETS staan de body-diodes in sperrichting als ik het goed heb? Dus als ik alleen de GND lijn schakel zou ik het probleem niet hebben?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op woensdag 23 april 2014 19:07:19 (8%)

Het probleem blijft altijd dat ze in een van beide richtingen kunnen geleiden door de body diode. Het lijkt me nogal logisch dat MOSFETs meestal zo ingezet worden dat de body diode in de normale situatie spert, anders zou je niet zoveel aan de MOSFET hebben natuurlijk. Er zijn natuurlijk wel uitzonderingen te bedenken, zoals de gelijkrichterbrug met lage verliezen e.d., maar dat zijn uitzonderingen.

Je kunt een paar dingen doen om dat op te lossen; je zou een gewone (schottky) diode in serie op kunnen nemen, zodat die de stroom door de body diode tegen zou houden, maar dan zou je bij normaal gebruik dus altijd zo'n 0.5V verliezen over de diode. Je kunt ook 2 P-channel MOSFETs in tegengestelde richting in serie kunnen zetten, dus met de sources en gates aan elkaar, en de beide drain aansluitingen als in- en uitgangen. De body diodes staan dan in tegengestelde richting, en kunnen dus nooit tegelijk in geleiding gaan. Van de sources naar de gates zet je een weerstand, zodat de MOSFETs altijd gaan sperren als er geen aansturing is. Als je nu de beide gates (die aan elkaar zitten) naar de ground trekt, gaan ze beide in geleiding. Als het een beetje redelijke MOSFETs zijn, en de stroom niet al te hoog, verlies je daar bijna geen spanning, en worden ze dus ook nauwelijks warm.

Er bestaan ook bistabiele relais, die gebruiken alleen stroom bij het omschakelen. In elk geval goed verkrijgbaar met een 16A SPDT contact: TE relays (voorheen Schrack), RT1 serie.
Ik heb er zelfs een gevonden met 50A contact, maar die heeft een 24V spoel: http://nl.farnell.com/dold-soehne/ob-5693-11-9005l1-dc-24v/relay-pcb/d…

De methode die Sparky aangeeft wordt ook wel toegepast in sommige optocouplers (o.a. deze). Bij hogere stromen zie ik eigenlijk alleen een enkele FET gebruikt worden in SSRs.

Latching relay gebruiken, 50A versie kost ongeveer 5 Euro.

http://www.rwrelay.cn/tradeDetails.aspx?tid=210&&lang=1&&a…

50A bij 250VAC; dat ding is dus binnen no-time aan barrels als je er een substantiële DC stroom mee gaat onderbreken, ook als het maar 12V is, zeker als de last inductief zou zijn.

als je een relais hebt met wisselcontact.

dan sluit je de accu aan op NC en DC voeding op NO.
de spoel sluit je aan op je DC voeding.
de common gaat naar je apparaat.

voeding niet aangesloten: contact gesloten, device werkt op accu.

voeding aangesloten, relais verbruikt stroom, maar accu word niet ontladen.

Op 23 april 2014 08:05:52 schreef SparkyGSX:
50A bij 250VAC; dat ding is dus binnen no-time aan barrels als je er een substantiële DC stroom mee gaat onderbreken, ook als het maar 12V is, zeker als de last inductief zou zijn.

Idd, de TS kan beter zoiets als dit gebruiken.

tja.... waren die er alleen maar in wissel uitvoering.... en een latch uitvoering daarvan helemaal, maar helaas.

@SparkyGSX
De belasting is eerder inductief dan capacitief (een soort moederboard, maar niet standaard ITX/ATX)

Maar dat antiseriele mosfet circuit heeft evt wel mijn interesse.
Ik kan alleen niet helemaal begrijpen hoe deze werkt. Ik begrijp wel dat als je de gates naar 0 trekt dat ze gaan geleiden. ik begrijp ook dat ze standaard niet geleiden als de gates via een weerstand naar de sources (via de diodes) + 12v kunnen krijgen en daardoor sperren.
Maar wat ik niet helemaal begrijp is: hoe de twee anti-serieel gechakelde mos (als 1 geheel gezien) een stroom kunnen schakelen.
Ook een mos-fet laat toch maar in 1 richting stroom door? of zit er daar juist fundamenteel naast?

Maar mocht dat zo zijn, mag hij dan zowel in de "normale doorlaatrichting" even veel stroom handlen als in zijn "sperrichting"?

Bedankt al vast voor al jullie ideeën tot zo ver!

Nee, dat is nou juist het leuke van een MOSFET: als je hem aanstuurt, kan hij in beide richtingen even goed stroom doorlaten! Dit in tegenstelling tot IGBT's en bipolaire transistors.

OK! bedankt!
Even resumerend. Als ik dus nu in mijn schema de enkele mos-fets vervang door 2 anti-serieel geschakelde exemplaren en de gate aansturing wat verander dan zou het dus wel kunnen gaan werken? Zelfs in de dubbelpolige variant?

Dat zou kunnen, als je voor de low-side N-channel MOSFETs gebruikt, maar ik snap niet waarom je nu toch weer zowel de + als de - wilt gaan schakelen.

Hoe wordt die accu eigenlijk geladen? Misschien kan het veel eenvoudiger, door de voeding op 13.8V te zetten, en in de + van de accu een diode en weerstand parallel te zetten. door de diode kan de accu het board voeden, maar alleen als de voeding uit is, want de accu geeft je maximaal 12.8V, en daar moet de spanningsval over de diode nog vanaf. De weerstand dient dan om de laadstroom te beperken, zodat de voeding tegelijk de accu kan laden en het board kan voeden. De meeste schakelende voedingen doen niet moeilijk over een spanning op de uitgang terwijl er geen ingangsspanning is, al heb ik hier recentelijk wel iets gehoord over een soortgelijke situatie waarbij de voeding stuk ging (mogelijk was dat een lineair exemplaar). Je kunt natuurlijk altijd een diode in serie met die voeding opnemen om dat te voorkomen.

SparkyGSX,

maar ik snap niet waarom je nu toch weer zowel de + als de - wilt gaan schakelen.

De enige reden die ik eigenlijk kan bedenken is dat ik in een metalen kast niet helemaal zeker van mijn zaak ben dat alle circuits helemaal gescheiden zijn. De bedoeling is dat het circuit nog wordt uitgebreid met een 2e (externe) 12V voeding en dat e.e.a. samen met een aantal andere printen aan het chassis geschroefd worden. Die printplaten hebben hun bevestigingsgaten meestal ook allemaal aan GND hangen (maar meten is weten hé?). Op deze manier ontstaat er één groot GND netwerk. Dat wilde ik zien te voorkomen, maar ik weet niet of dat terecht is?

Misschien maak ik me hier zorgen om niets?

De voeding is een standaard ATX voeding (die eigenlijk voor noodbedrijf gaat dienen straks) De voeding wordt met een weerstand belast om 'op gang' te komen. De externe 12V voeding gaat straks als hoofdvoeding dienen.
Het mainboard komt uit een soort industrieel NAS-achtig apparaat (uit de grote vaart) en gaat als nas server dienen.

De accu wordt geladen vanaf één van beide voedingen (of beide via 2 diodes) met een step-up converter, althans dat is de bedoeling. Deze converter kan dan 13,8V bij max 2A leveren wat voldoende moet zijn om een accu op te laden maar een hogere spanning dan 12V heb ik standaard nergens ter beschikking.

http://www.conrad.nl/ce/nl/product/504209/
Auto-relais 12 V/DC GoodSky GRL-S-112DF 12 V/DC 1 wisselaar (NO) 40 A/(NC) 30 A 12 V/DC

helaas wel continu 150 mA nodig als de bekrachtigd wordt
ik weet dat Hella ze ook in het programma heeft

[Bericht gewijzigd door Peter112 op vrijdag 25 april 2014 13:19:16 (14%)

Peter, Hier heb toch vrij lang naar gezocht.... bedankt voor de link!

Het is in zo'n situatie niet echt gebruikelijk om de ground ook te schakelen; veel voedingen (in ieder geval ATX voedingen e.d.) hebben hun ground aan de randaarde, en dus aan hun behuizing zitten, dus het is bijna niet mogelijk om die te onderbreken, zonder ook meteen je veiligheidsaarde te verliezen. Er zijn ook maar weinig situaties denkbaar waarbij het noodzakelijk of zelfs ook maar wenselijk is om de ground te onderbreken; het geeft vaak juist meer problemen dan het oplost.

Een voorbeeld daarvan is dat een apparaat waarvan je de randaarde hebt losgemaakt (wat op zich al een gevaarlijke situatie is) gaat zweven op ongeveer 115VAC, als er nog wel een netfilter in zit. Je MOSFETs zouden die spanning dus ruimschoots moeten kunnen sperren, en omdat het AC is, ontkom je dan ook niet aan een seriediode, of 2 MOSFETs in anti-serie.

Ik zou die ground dus gewoon overal doorverbinden, dit kan meestal helemaal geen kwaad, als het niet over hele lange afstanden gaat.

Je kunt die beide voedingen gewoon een diode in serie geven; degene met de hoogste uitgangsspanning zal dan de stroom leveren, dus een voeding die geen ingangsspanning krijgt, zal helemaal niets doen.

Bij de accu kan dat niet zomaar; zelfs met een diode in serie zou de accuspanning tijdens het laden 13.8V moeten worden, en daarmee is de spanning dus hoger als die van de 12V voedingen, en zou de acculader dus altijd het systeem gaan voeden. Nu kan dat natuurlijk prima, als de acculader genoeg stroom kan leveren om zowel de accu te laden als het systeem te voeden.

Sterker nog; dat lijkt me de simpelste oplossing; een accu met een acculader als voeding. Zodra de netspanning wegvalt, neemt de accu het over, zonder dat je daar iets voor hoeft te doen. Een eventuele extra noodvoeding kun je alsnog met een diode in serie aansluiten.

Het is natuurlijk wel belangrijk dat de voeding van dat ATX board geschikt is voor een ingangsspanning van 11V (lege accu) tot 14.4V (maximale laadspanning), maar als die bedoeld is voor gebruik in een auto zou dat goed moeten komen.

Ik zou er nog wel een circuit bij zetten om je accu te beschermen tegen diepteonlading; als de accu leeg is, moet je de verbruiker afschakelen (eventueel eerst een waarschuwing geven, zoals een UPS ook doet), anders gaat je accu stuk.

Toch even een kleine opmerking: serieel gaat over datacommunicatie, onderdelen schakel je gewoon in serie. Nu geen belangrijke bron van verwarring, maar wel een verkeerde gewoonte die een andere keer misschien voor misverstanden zorgt.

Wat betreft de angst voor het ontstaan van een 'ground netwerk', is die normaalgesproken onterecht. In computers is het eigenlijk altijd zo opgezet en heeft bovendien de printplaat ook nog 1 of meer groundplanes intern.

Last van aardlussen zou je eigenlijk alleen op de signaalbussen kunnen hebben, en die zijn zo ontworpen dat dat in de praktijk 'gewoon werkt', uitgezonderd soms de audio-uitgang als je daar geaarde randapparatuur aan hangt, maar dat kan je dan weer zelf verhelpen.

SparkyGSX,

Bedankt (ook Maarten...) voor je uitvoerige antwoord.
Ik vond het vooral lastig in te schatten hoe e.e.a. zich zou gedragen als alles aan elkaar zou worden geknoopt. Je verhaal heeft hierin wel aardig wat duidelijkheid gebracht.
Ik ben er denk ik dan wel uit; Ik ga kijken dat ik een volledig schema kan gaan maken deze week waarbij:

1. ik alleen de + ga schakelen
2. de accu voeding inteken
3. de MB voeding inteken
4. diepontladings circuit inteken

Wordt in de eerste instantie wel eerst een blokschema denk ik.