Trafo - AC naar DC stroom

Op 11 juli 2022 20:36:46 schreef rob040:

Ik denk nodig te hebben 10 stuks N-channel MOSFET V_DS: 60-80V, I_D: 6A, R_DS(on): <3mΩ Rob

6A lijkt me weinig omdat de periodieke puls op ca 16A ligt bij maximale stoom. Mosfet kunnen wel een redelijk puls hebben maar daarop vertrouwen dan moet je goed de datasheet uitpluizen en het eea narekenen. Voor dat laatste ben ik vaak te lui en kies dan iets met wat meer ruimte.

@Benleentje: Eens, de 6A te laag. Maar je zult geen MOSFET vinden met een R_DS(on) van 3mΩ en een I_D van 6A. De 3mΩ is leading.
De gevonden types zitten allemaal ver boven de 100A.

Boven de 100A maakt toch niet uit als 3m ohm leading is.? Zoalng het maar betaalbaar is

Ik vond dit
https://nl.farnell.com/w/c/semiconductors-discretes/fets/single-mosfet…

Ik zat nog even naar Soldeerbare SMD te kijken zoals
https://nl.farnell.com/nexperia/psmn3r3-80bs-118/mosfet-n-ch-80v-120a-…

Maar qua prijs ongeveer wat je ook voor throughole kan vinden. SMD alleen interessant als je ook iets van een PCB gaat maken.

Dank voor het Farnell overzicht. Er staan nog wat meer types in die bruikbaar zijn, naast wat Henk al gevonden had.
Geen idee nog van beschikbaarheid voor een arme hobbyist. Ik zal er naar kijken, maar in principe ben ik tevreden met de IRFB3306PbF.

SMD (TO-263 (D2PAK) zal nog goed te solderen zijn met een boutje, maar ik zie er geen voordeel in. Neemt meer ruimte in (qua oppervlakte) dan een rechtopstaande TO-220. Prijs kan iets gunstiger zijn, daar heb je een punt.

IK stelde SMD voor omdat daar meer in verkrijgbaar is veel is niet in TO220 beschikbaar. Voor ruimte heeft het hier geen voordeel. EEe 40V 3,3A voeding zal toch geen klein ding worden dus ruimte lijkt me geen issue .

Als je al geen aparte print gaat maken dan zou ik het ook lekker bij TO220 houden dan kan gewoon op gaatjes print.

Ha rob040,

Mooie elco. 100 V niet verkeert verder standaard 40/085/56 dit betekend -40°, 85°, DCL ( DC lek ) limiet 6 mA max 5 min !
Bij grote condensatoren is de DCL ( de lekstroom ) veel meer zeggend dat de ESR die is zo klein niet goed te meten

Bij de condensator van @RAAF12 wordt de rimpelstroom I_eff opgegeven dit is altijd bij de hoogste frequentie en temperatuur.
Dit vraagt enige oplettendheid bij 20 kHz is de golfvorm een soort driehoek geworden en is de berekening,
E_rms = E_piek x 0,816 , bij 100 Hz lijkt het meer op een zaagtand en wordt de berekening,
E_rms = E_piek / 1,732 .

Hoe ga je de condensatoren schakelen ? dit is ook nog wel belangrijk. Misschien gebruik je er twee parallel dan is het belangrijk om in de praktijk er voor te zorgen dat de ESR-spreiding,
wordt geminimaliseerd door afscherming.
Dit vermindert het risico van overmatige blootstelling aan rimpelstroom aan een van de condensatoren.
Dus met de schroef aansluitingen let op de bedrading tussen de condensatoren.
Verder kan jij mooi doormiddel van de stud de condensator koelen

De inschakel stroom is op diverse manieren te begrenzen dit is zeker van belang met een actieve gelijkrichter !
Ga je de inschakel stroom nog meten en zo je hoe, met een stroomtang ?
Hoe ga je dit doen synchroon schakelen ?

Groet,
Henk.

De inschakel stroom is op diverse manieren te begrenzen dit is zeker van belang met een actieve gelijkrichter !

Je hebt 2 inschakelstromen 1 die voor de transformator en 2 die voor de lege condensator het is me niet duidelijke welke je bedoelt.

Inschakelstroom 1 is eerder transformator afhankelijk
Inschakelstroom 2 Is afhankelijk van de ESR van de condensator en van de weerstand in de secundaire wikkeling van de transformator. De diode's of actieve brug spelen hier amper een rol in. Of je nu 50V met actieve brug of 46V met diode brug op een lege elco aansluit maakt niet zoveel uit.

Bij een kleine transformator is die inschakelstroom 1 zo klein dat je er geen last van heb en ook inschakelstroom 2 is klein omdat de wikkelingen secundair toch maar een kleine kortsluitstroom kunnen leveren.

Echter is 200VA een midden maat en zou er normaal gesproken niet perser een inschakel begrenzing nodig zijn.

Ha benleentje,

Voor mij zou de aandacht naar de condensatoren uitgaan !
Ik wil niet zeggen dat er een acuut probleem is maar, de MOSFET is een stuk sneller dan een passieve diode dus aandacht gevraagd.

IK heb indertijd de chip van Philips ( NXP ) gebruikt en daar geldt hetzelfde even opletten.....
Het ringen wat ontstaat kan het rendement ( dissipatie ) nadelig beïnvloeden.

Groet,
Henk.

Hoi Henk,

Dank voor de uitleg van de betekenis 40/085/56. Ik kwam die getallen tegen in het linkje van RAAF12 en dacht nog: "Dat zal wel toeval wezen".

Hoe ga je de condensatoren schakelen? Dit is ook nog wel belangrijk. Misschien gebruik je er twee parallel dan is het belangrijk om in de praktijk er voor te zorgen dat de ESR-spreiding wordt geminimaliseerd door afscherming.
Dit vermindert het risico van overmatige blootstelling aan rimpelstroom aan één van de condensatoren.
Dus met de schroef aansluitingen let op de bedrading tussen de condensatoren.

Als ik er twee kwijt kan, dan zet ik er twee parallel.
Maar voor de rest ben ik even lost... Wat bedoel je met dat afschermen om de ESR spreiding te minimaliseren? En ik weet nog niet hoe ik ze elektrisch koppel, misschien een stripje, anders een dikke draad tussen de twee. Wat kan daar fout gaan?

Verder kan jij mooi doormiddel van de stud de condensator koelen.

De inschakelstroom is op diverse manieren te begrenzen, dit is zeker van belang met een actieve gelijkrichter!

Primair of secundair? Wat betreft de primaire kant zei mijn boerenverstand eigenlijk hetzelfde als benleentje al aangaf. Is het met een 200VA trafo, actieve gelijkrichting en 20.000µF nodig? Ik heb dat wel gedaan bij een 800VA trafo, daar zitten twee NTC's van 5Ω in serie die ik na 5 seconden nog overbrug met een relais.
Secundair geeft verliezen, mijn proefopstelling met de parallelgeschakelde diodebrugcellen vloog niet direct door de kamer, met MOSFETs die 100A aan stroom kunnen verstouwen lijkt me het ook hier niet nodig (en het wordt zo wel een erg complexe voeding ). Maar die redenering kan komen door gebrek aan kennis en ik leer graag bij.

Ga je de inschakelstroom nog meten en zo ja hoe, met een stroomtang?

Ik was niet van plan de inschakelstroom te meten en heb geen stroomtang. Eigenlijk heb ik niet de middelen om dat te doen.

Hoe ga je dit doen synchroon schakelen?

Euhhh? Wat bedoel je?

Ik zet aan de secundaire kant van de trafo wel een weerstand met condensator in serie om ringing te onderdrukken, dat te bepalen met de Quasimodo (of Cheapomodo) schakeling die Blackdog eens heeft laten zien.

Groet, Rob

Op 12 juli 2022 20:17:49 schreef benleentje:
IK stelde SMD voor omdat daar meer in verkrijgbaar is veel is niet in TO220 beschikbaar. Voor ruimte heeft het hier geen voordeel. EEe 40V 3,3A voeding zal toch geen klein ding worden dus ruimte lijkt me geen issue .

Als je al geen aparte print gaat maken dan zou ik het ook lekker bij TO220 houden dan kan gewoon op gaatjes print.

Jij bent optimistischer dan ik.
Mijn ervaring is dat het altijd weer puzzelen op de laatste centimeters wordt. En dat is zowel met het ontwerpen van een print als ook het bouwen in een kastje.
Ik heb al kastjes van 230x230x80mm en daar komt in de 200VA trafo, een 12-0-12V trafo voor de hulpspanningen, twee dikke elco's en drie printen van 100x75mm. Dan vreten de potmeters en digitale uitlezing nog wat ruimte. De heatsinks komen aan de achterkant buiten de kast. Kast zelf is al voorzien van ventilatie openingen aan boven- en onderkant.

De 3 PCB zijn voor de regeling van de hoofdvoeding, dan eentje waar de actieve gelijkrichter met trafo omschakeling en hulpvoedingen (±5V en ±12V) op komen en de laatste voor de volt- en amperemeters met ICL7135's.
Ik probeer ze zo te ontwerpen dat ik ze kan stapelen. Ik zal eens een ruwe schets maken om te kijken of het überhaupt gaat passen.
Trafo in het midden plaatsen is al vragen om problemen.

Ik heb al kastjes van 230x230x80mm en

Ja dat gaat krap worden. Als ik naar voedingen om me heen kijkt is dat denk ik te klein. En daar zit dan een speciaal voor die voeding gemaakte transformator in zodat ze er maar 1 nodig hebben.

met MOSFETs die 100A aan stroom kunnen verstouwen lijkt me het ook hier niet nodig (en het wordt zo wel een erg complexe voeding

Dat begrijp ik nog steeds niet. Als je een mosfet kan maken met een lage Rdson van onder de 3mA dan krijg je een fet met een groot breed en smal kanaal, dat kanaal is dan zo breed dat je die 100A er gewoon gratis bij.
JE zie dan ook dat vooral de fets van bv 30V zo een lage weerstand hebben omdat de spanning een relatie heeft met de lengte van het kanaal

Ik had een sot23 fetje gevonden die ook 3mΩ doet en 7A kan in die belachelijk kleine behuizing.

IK denk zelf dat beide fets als je naar de die kijkt exact hetzelfde zijn dus dat de die in de sot23 ook 100A aankan, maar dat de behuizing dat niet aankan. En dat heeft met het vermogen te maken wat de behuizing kan afvoeren en nog niet eens met de bondwires.

Hi benleentje, die 100A is geen enkel probleem, dat is inderdaad een luxe dat de gekozen MOSFET zoveel stroom kan hebben.
De opmerking was naar aanleiding van de secundaire inschakelstroom en of er maatregelen nodig zijn om die te beperken.
Juist omdat de MOSFET 100A kan hebben lijkt me dat niet nodig. Bij diodes (of MOSFETs) die "maar" 6A aan kunnen zou ik me de vraag van piekbegrenzing kunnen voorstellen.

Ik heb het schema getekend zoals het er uit komt te zien:

Gaat de actieve brugcel goed samen met Q5?
Q5 is hoogohmig bij een uitgangsspanning (van de niet getoonde regeling) van circa 0-22V en laagohmig bij 20-40V.

Als Q5 hoogohmig is doen Q2 en Q4 eigenlijk niet mee in het gelijkrichtproces, maar hebben C2 en C3 dan nog een functie? Oftewel, zou de LT4320 er onder lijden?
Doet het IC het überhaupt wel bij een zwevende OUTN?

Schema lijkt mij goed.
C2 en C3 moet je laten zitten. Over die condensatoren staat de volle gelijkgerichte voedingsspanning. Dit zijn ook de condensatoren die de LT4320 van een constante gelijkspanning voorzien.
Q2 en Q5 zorgen mede voor de negatieve voedingsspanning van de LT4320. Ze zijn dus altijd actief.
IN1 en IN2 zijn de voedingspennen van de LT4320. Mede vanuit die voedingspennen worden C2 en C3 van de gelijkgerichte voedingsspanning voorzien. Hoewel het erop lijkt zweeft OUTN niet. Die is via C3 aan de +24V geknoopt.
Over C3 moet je altijd +48V meten, onafhankelijk of Q5 ingeschakeld is of niet.
Bij omschakelen van 24V naar 48V wordt C3 via Q5 botweg parallel gezet aan C4 en C5. C3 is opgeladen tot 48V en C4/C5 zijn opgeladen tot 24V. Er loopt door Q5 een forse kortsluitstroom en de spanning over C3 zakt van 48V naar 24V en keert daarna weer terug naar 48V. Q5 moet wel tegen die kortsluitstroom kunnen, dus C3 mag je niet al te groot kiezen. 10uF lijkt mij om te beginnen een mooie waarde.
C4, C5, D1 en Q5 vormen een rare belasting voor de LT4320. Er is geen minimale stroomafname vereist voor een goede werking van de LT4320.

Op 13 juli 2022 19:21:26 schreef rob040:
De opmerking was naar aanleiding van de secundaire inschakelstroom en of er maatregelen nodig zijn om die te beperken.

Ok duidelijk. Of je een inschakelbegrenzer nodig hebt merk je pas als bij inschakelen de zekering er steeds uitgaat, voor de rest niet zo een probleem.

Juist omdat de MOSFET 100A kan hebben lijkt me dat niet nodig. Bij diodes (of MOSFETs) die "maar" 6A aan kunnen zou ik me de vraag van piekbegrenzing kunnen voorstellen.

Vergis je niet in een diode. Een 6Adiode betekent eigenlijk ook dat hij een gelijk gerichte stroom van 6A kan onderhouden met pieken tot 400A. (Ifsm)
Maar dat moet ook wel bij een load van 6A zijn de laadpulzen in de condensator ca 30/40A

https://docs.rs-online.com/ae72/0900766b8104c756.pdf
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFS3306-DataSheet-v01_01-EN.pd…

Je 100A fet kan zo gepulseerd 620A dat is maar 6x meer en stuk minder als de diode

@ohm pi: Dank je wel voor de heldere uitleg! Ik had er zelf op zitten puzzelen, maar kwam er even niet uit. Mijn twijfel kwam omdat er door de onderste MOSFETs geen stroom loopt als Q5 hoogohmig is. Maar inderdaad komt er gelukkig wel spanning over C2 en C3.

Ik kan voor Q5 hetzelfde type kiezen als de gelijkrichter MOSFETs, die kunnen wat meer hebben.

@Benleentje: Tsja, het was natte-vinger-werk. Maar dat diodes zoveel piekstroom en factoren meer dan een MOSFET kunnen hebben, had ik inderdaad niet gedacht.

Ik heb ook naar de indeling in het kastje gekeken, ik kan maar één elco van 10.000µF kwijt (althans het type dat ik heb liggen). Dat zijn ruimtevreters.
De hulptrafo kan ook niet te groot, eerst kijken wat ik nodig heb aan vermogen.

Het kan zijn dat je over C3 een weerstand van max 27kΩ moet plaatsen.
In de specificatie wordt gesproken dat I_OUTP 1,5mA is.

Ik denk dat het de stroom is die het IC zelf opneemt...

Je zou wel gelijk kunnen hebben, maar als het IC niet goed werkt in de 24V-stand, dan zou je een weerstand parallel aan C3 kunnen knopen. Dan is in de 24V-stand de complete brug belast, de negatieve helft wat minder dan de positieve helft.

Ah, ik hou het in gedachten. Kan inderdaad geen kwaad om het te proberen, mocht het niet lekker werken.
Ben zelf ook wel benieuwd, maar gaat nog even duren want ik ben nog materiaal aan het verzamelen.

Eindelijk heb ik mijn actieve gelijkrichter in elkaar gesoldeerd.
Vandaag meteen even testen en metingen doen… dacht ik.
Bij het aanzetten een lichtflits en plof een beetje rook en dat was het.
Zie hier hoe het er uit zag:

Daar heeft een fikse stroom gelopen. Hoe kan dat nou, zou de piekstroom die de elco’s even trekken teveel zijn voor de arme 35µm spoortjes?

Dit is wat ik gemaakt had:

Datasheet er maar weer bij en kijken of er toch iets fout zit. Gelukkig, alle pootjes van het IC goed benoemd en genummerd. Gate, Drain en Source van alle vier de MOSFETs ook goed.
Maar toen viel het op, ik had pootjes 3 en 4 omgedraaid. Foutje met het tekenen van het IC: TG1, IN1 en BG1 mooi aan één kant gezet en de nummers 2 aan de andere kant. Grrrr…
Schema en PCB een paar keer goed nagekeken, maar het symbool dus niet.
Morgen maar eens kijken of de halfgeleiders nog goed zijn en Gates omwisselen.
Het moet dus zo:

Wordt vervolgd.

Spoortje naar vier wat naar drie moet kan je zo doorkrassen en patchen. Het spoortje naar drie wat naar vier moet zie ik even niet. Zal wel op de andere kant zitten.

Over eerdere discussie: "inrush"... De optimale situatie is als je inschakelt op de nuldoorgang. Dan kan je de afgeleide van de netspanning uitrekenen en met de geinstalleerde capaciteit weet je dan de stroom.

Je kan het makkelijker maken door te zeggen: Dan laden we de condensator in 5ms op, In het onderhavige geval gaat het dan om I = C DV/dt = 100^micro;F * 50V / 5ms = 1A. Dat valt heel erg mee. De eerste methode zal iets hoger uitkomen, maar niet meer dan 2x zo veel. Ah! Ik zie het al. D'r is ook nog een "onbekende C" in het schema. Met een belastbaarheid van 3.5A zal die 4700 uF zijn?

Het minder optimale geval is als je op de piek inschakelt. De inrush wordt dan beperkt door de uitgangsimpedantie van de trafo. Bij deze trafo zal dat rond de 1 Ohm zijn, dus rond de 50A (*) aan inrush....

(*) Grote marge. Zou je het meten en 100A of 10A meten, dan vind ik dat ik het goed had.

[Bericht gewijzigd door rew op zaterdag 11 november 2023 20:01:52 (73%)]

Ha rew,
Dat had ik er even bij moeten zetten, die onbekende C is 10.000µF.
En die wordt in de definitieve versie 3x 4.700µF.
Dus dat wil best even kortstondig een flinke piekstroom zijn. Vandaar dat ik daar eerst aan dacht.

Oké, na het debacle van gisteren heb ik na aanpassen vandaag het spul werkend gekregen. Er was verder gelukkig niets gesneuveld.
Nu kon ik mooi een vergelijkende meting doen tussen de diodebrugcel en MOSFET gelijkrichting, deze keer met scoopplaatjes.
De brugcel is nog de twee parallel geschakelde Herrmann B80C3200/2200 exemplaren.

Metingen met Diodebrugcel.

Het schema en de gemeten resultaten:

De oscilloscoopplaatjes (van meting 1 en 4 geen plaatjes, want dat zijn natuurlijk vlakke lijnen).
Het wijst zich eigenlijk vanzelf, gemeten over R, geel is DC 10V/div. en blauw AC 50mV/div., de stippellijntjes zijn de nul.

In de volgende post de metingen met de actieve gelijkrichter.

Metingen met LT4320 & MOSFETs.

Het schema en de gemeten resultaten:

De oscilloscoopplaatjes (van meting 1 en 4 wederom geen plaatjes).
Het wijst zich weer vanzelf, gemeten over R, geel is DC 10V/div. en blauw AC 50mV/div., de stippellijntjes zijn de nul.

Er is winst, maar om eerlijk te zijn valt mij die tegen. Ik had een aanzienlijk hogere spanning (>1,4V) op de uitgang verwacht. Zeker omdat de brugcellen flink warm worden en de MOSFETs koel blijven.

Voor een 40V 3A voeding is het wat krap, bij ongeveer 230V netspanning heb ik 4 à 5 volt voor de regeling om te stabiliseren.
Ik zal dat later als geheel testen in mijn CO2016BDRT voedingstopic.