Inschakelstroom beperken

Beste,

Ik heb 2 omvormers liggen.

24vdc->230ac 500w
84vdc -> 3fase voor een brushless motor

Beide hebben het probleem dat zodra ik de accu aan de regelaar koppel er een behoorlijke vonk ontstaat in de stekker ivm de condensatoren.

Nu had ik het lumineuze idee om de condensatoren via een weerstand te laden en die weerstand na een x tijd te overbruggen met een MOSFET. Geen piekstroom meer en dus geen vonk meer, maar wel maximaal vermogen met minimaal verlies door de MOSFET (zie tekening)...

Nu blijkt dit niet, of in elk geval veel minder goed, te werken dan ik verwacht had. De schakeling doet wat hij moet doen. Na ongeveer 1 seconde wordt de MOSFET geschakeld. Maar bij het aansluiten vonkt het toch nog.

Kan iemand mij vertellen waarom dit niet werkt? En zou het wel werken als ik bijvoorbeeld de MOSFET vervang door een relais?

Met vriendelijke groet,

Daan Steeman

PS: de weerstand heb ik als 8ohm in het schema staan. Ook als ik die vervang door 22k knettert het nog behoorlijk (niet of nauwelijks minder dan met 8ohm

De MOSFET zit in de - leiding. De reverse diode in de MOSFET overbrugt de weerstand zodat de weerstand niets meer doet. Mogelijk werkt het als je de MOSFET omdraait.

[Bericht gewijzigd door wvogel57 op 7 april 2020 22:50:13 (16%)]

Je kunt ook een ICL van Ametherm gebruiken, bijv. de MS35xxx

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op 7 april 2020 22:48:44 schreef wvogel57:
De MOSFET zit in de - leiding. De reverse diode in de MOSFET overbrugt de weerstand zodat de weerstand niets meer doet. Mogelijk werkt het als je de MOSFET omdraait.

...
Wauw... van alles wat ik bedacht had zat die er niet in... De mosfet zit verkeerd om :S . Dat verklaart ook waarom het verschil tussen 8R, 22k, en uberhaupt geen weerstand er tussen nihil is.

Ik ga de drain en source eens even omdraaien. Kijken of het dan werkt. Dank!

Op 7 april 2020 23:15:15 schreef Arco:
Je kunt ook een ICL van Ametherm gebruiken, bijv. de MS35xxx

Heb ik naar gekeken. Alleen is de last op bijde omvormers (zeker die voor de motor) heel erg varriabel. Dus kan ik niet garanderen dat er voldoende stroom blijft lopen om de ICL in z'n laag ohmige gebied te houden.

Jullie denken naar mijn mening te moeilijk, het kan simpelweg met een transistor als driver voor de MOSFET, zodat deze volledig aan gaat en dus niet kokendheet wordt door een te hoge interne weerstand (Rdson). Ik heb om het stukken makkelijker te maken een schema ervoor gemaakt. Let wel op dat de inschakelweerstand een vermogensweerstand is die niet vlak naast de elektrolytische condensators zit. Het enige wat er nog in het schema moet zijn zekeringen en misschien wat afvlakcondensators. Om ervoor te zorgen dat de transistor en de MOSFET niet opgeblazen kunnen worden heb ik gebruik gemaakt van een zenerdiode met een bijpassende weerstand. Ik heb het schema wel eventjes snel uit mijn brein overgetekend, dus het kan best zijn dat er qua effectieve waardes van de weerstanden wat fout is.

Dus kan ik niet garanderen dat er voldoende stroom blijft lopen om de ICL in z'n laag ohmige gebied te houden.

Als het stroomverbruik zakt, is het ook geen probleem dat de weerstand wat toeneemt...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op 7 april 2020 23:55:12 schreef Arco:
[...]
Als het stroomverbruik zakt, is het ook geen probleem dat de weerstand wat toeneemt...

Hhmm dat is ook weer waar. Ik moet ook wel zeggen. Het gaat om een behoorlijk uit de kluiten gewassen lithium accu. Dus een ding dat by design gloeiend heet word vind ik ook niet ideaal. Ik heb er een paar weken geleden wel naar gekeken, maar ben toen toch naar iets actiefs gegaan.

Even in het algemeen... Goeie tip voor iedereen die regelmatig printjes maakt/ontwerpt. Als je tussen breadboard en werkelijke print de onderdelen NIET verdraait werkt alles veel beter :P.

Iedereen dank voor de snelle input, en ik zal eens kijken of de route van HV nog een idee is. Ik dacht meteen "vertraging, dus RC plus comperator. Maar dat zou idd ook moeten kunnen.

Nogmaals dank en stay healthy!

Als je de MOSFET omdraait, krijg je een te grote Vgs spanning over de MOSFET op het eerste moment na het inschakelen, als de volledige voedingsspanning over de weerstand valt, dus die zul je in ieder geval een zener en serieweerstand moeten geven.

Ik heb het schema van HVInduction even opnieuw getekend, wat dat was echt onleesbaar. Ik denk dat het wel moet werken, in de simulatie werkt het zoals verwacht, met een vertraging van ongeveer 200ms.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 8 april 2020 08:08:17 (14%)]

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

470 ohm naar een zener: Daar gaat een merkbare stroom lopen.

Waarom zou je dat zo laagohmig doen? De belasting? Die sluit je aan via een 50k weerstand, dus kan makkelijk gevoed worden met een 4k7 of 10k weerstand. Zou ik denken dan...

Of is het voor die zener?

Maar goed. Ik heb geen recht van spreken. Ik heb geprobeerd zo'n schakeling te maken, maar die ging steeds stuk. Ik had toen de mosfet als "constant current" bron geschakeld. Dat heeft als nadeel dat je alle energie die in de condensatoren moet in je mosfet moet dissipieren.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 8 april 2020 08:02:13 schreef SparkyGSX:
Als je de MOSFET omdraait, krijg je een te grote Vgs spanning over de MOSFET op het eerste moment na het inschakelen, als de volledige voedingsspanning over de weerstand valt, dus die zul je in ieder geval een zener en serieweerstand moeten geven.

Ik heb het schema van HVInduction even opnieuw getekend, wat dat was echt onleesbaar. Ik denk dat het wel moet werken, in de simulatie werkt het zoals verwacht, met een vertraging van ongeveer 200ms.
[bijlage]

Hhmm is dat zo? Als ik de Mosfet omdraai zit de source aan aan de - van de batterij. Als dus Vs is altijd 0V. De gate is 0v of 12ish volt via de weerstandsdeler van de lm358. Dan kan ik toch nooit Vgs overschrijden?

@rew: ik vond die weerstand ook onnodig klein, maar ik heb het overgenomen uit het schema van HVInduction. Die stroom is niet zo groot, aangezien de transistor als emittervolger geschakeld staat, met zijn basis op 12V, dus de zener bij de MOSFET doet niet zoveel, maar zou ik laten zitten als beveiliging bij transients.

Er gaat dus zo'n 2mA lopen door de 470R en 4k7 weerstand, waarbij de transistor tegen de 30mW moet verstoken. Als je die 470R wilt verhogen, moet ook de source-gate weerstand hoger worden, om te voorkomen dat de gate spanning te laag wordt, maar die kan best naar 47k of zo.

@DaanSteeman: daar heb je gelijk in; ik dacht eerst dat je de spanning over de weerstand gebruikte om de MOSFET te laten schakelen, en daardoor de hele schakeling moest spiegelen, met de - van de belasting als - van je schakeling, maar dat is een slecht idee.

Persoonlijk zou ik het verschil tussen de in- en uitgang gebruiken om de MOSFET te schakelen, dan weet je zeker dat de precharge gelukt is. Als de belasting teveel stroom trekt bij het opstarten, blijven de condensators leeg, en gaat alsnog de MOSFET eraan bij het inschakelen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Dus... De gate van de mosfet aan de plus via een weerstandje....

Een tor met z'n emitter aan B-, basis met een weerstandje aan "uit-" en de collector aan de gate van de mosfet. 2 weerstanden een tor en een mosfet! 4 onderdelen!
Er zit een mooie positieve feedback in: zodra de mosfet aan begint te gaan gaat de transitor duidelijk uit.

Een klein condensatortje wat je eventuel ontlaad via een diode naar de uit+ .

Om de gatespanning in bedwang te houden bij hoge voedingsspanning kan je een zener of een spanningsdeler gebruiken. De spanningsdeler zal ook helpen bij het ontladen van de condensator als je na "even uit" toch weer aansluit. Kortom, in essentie 4, maar met wat bescherming en uitbreiding 6 of 7 onderdeeltjes.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Dit, dus:

Werkt ook prima in de simulatie. Die 1k in de basis mag wel flink groter trouwens.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 8 april 2020 16:00:16 (30%)]

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Nog een condensatortje over de gate van de mosfet help bij zorgen dat de boel opstart zoals we willen. 10nF in mijn gevoel is ruim weinig, 100nF al weer veel. Doe toch maar 100nF.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Een beetje extra capaciteit kan wellicht geen kwaad, zeker omdat de MOSFET toch pas gaat schakelen als de spanning erover 0.7V is, dus langzaam inschakelen is geen probleem.

Een beetje dikke power MOSFET heeft een gate-source capaciteit van 5-10nF, en met 10k naar de voeding geeft dat een RC tijd van 50-100us. Je wilt zeker weten dat de transistor de gate al omlaag trekt voordat de MOSFET gate hoog genoeg is om deze in geleiding te krijgen. Ik denk dat het wel goed gaat, maar 100nF over de gate-source lijkt me een veilig idee.

Je moet natuurlijk wel een dikke MOSFET gebruiken, zodat er eenmaal in bedrijf nooit, ook niet kortstondig, meer dan 0.7V over valt, want dan zou de transistor hem weer dicht gaan knijpen. Dat zou dus ook kunnen gebeuren als de inkomende voeding een lage spanning heeft (een 2 of 3S accu Li accu bijvoorbeeld), die bij een piek in de belasting wat inzakt, en daarmee in de buurt van de Miller spanning van de MOSFET komt.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken