Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Überhitzungsschutz für 3-Phasen-Syncrongleichrichter


von Tim B. (tim_b84)


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Vielleicht hat von Euch einer eine Idee:

Ich habe diese Schaltung nachgebaut:
http://www.linear.com/solutions/7232

Nun wird die Schaltung in Ihrem geplanten Anwendungszweck eigentlich 
ohne Kühlung auskommen. Es kann allerdings in Ausnahmefällen dazu 
kommen, dass entweder über einen längeren Zeitraum (ab 3 Minuten) so 
hohe Ströme (bis zu 17A) fließen, dass die Schaltung über 80°C warm wird 
oder sogar, dass kurzzeitig (bis zu 30 Sekunden) so hohe Ströme (bis zu 
36A) fließen, dass die Schaltung sicher stirbt.

Die eine Möglichkeit wäre entsprechde Kühlkörper auf die Platine zu 
löten, die andere, und die erscheint mir in diesem Fall eleganter, wäre 
eine Zusatzschaltung zu integrieren, die die Mosfets ab einer bestimmten 
Temperatur abschaltet, sodass kein Strom mehr fließen kann. Gibt es 
dafür eine einfache Möglichkeit? Kann ich einfach PTCs in den 
Gate-Anschluss der Mosfets einschleifen?

Zu Bedenken wäre dabei ja auch, dass der Schaltung nach der 
Übertemperaturabschaltung keine Gleichspannung mehr zur Verfügung steht. 
Darum kommt eine Temperaturüberwachung mit einem IC eigentlich nicht in 
Frage.

Ein einfacher Thermoschalter kommt nicht in Betracht, weil zu hohe 
Ströme fließen können.

von Vn N. (wefwef_s)


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Was spricht dagegen, entweder eine Hilfsspannung zu erzeugen, oder den 
Gleichrichter auch bei Überlast weiterzubetreiben (zur Hilfsversorgung) 
und nur die Last abzutrennen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Tim B. schrieb:
> Kann ich einfach PTCs in den
> Gate-Anschluss der Mosfets einschleifen?

Never - damit ziehst du die MOSFet höchstens in den linearen Bereich und 
dann sterben sie noch viel schneller.
M.M.n. kannst du nur externe Massnahmen ergreifen (wie z.B. die 
Eingansgspannung regeln) und anständig kühlen.

von Tim B. (tim_b84)


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Eine Hilfsspannung wäre eine Möglichkeit. Dazu bräuchte 6 Dioden zum 
einfachen gleichrichten der Spannung. Dann bleibt aber noch das Problem, 
das die Eingangsspannung von einem Generator erzeugt wird und damit 
drehzahlabhängig sehr unterschiedlich sein kann. Es bräuchte also 
zusätzlich eine Spannungsstabilisierung in irgend einer Form. ...und 
dann noch die Spannungsüberwachung. Das ist schon wieder aufwendiger als 
ich eigentlich wollte :-)

Den Geleichrichter aktiv zu lassen wäre eine andere Möglichkeit. Dann 
bräuchte ich aber zusätzliche Mosfets um die Ausgangsspannung 
abzuschalten, die im Betrieb zusätzlich Wärme erzeugen. Oder?

von Axel R. (Gast)


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https://www.digikey.de/de/product-highlight/b/bergquist/gap-pad-1500

Sowas ontop und ein flacher Kühlkörper drauf.
Auch wenn die Fets irgentwie dann mal aus sein sollten (PTC ins Gate??), 
so leiten ab da die Bodydioden mit weit höheren Verlusten! Das wird 
nicht funktionieren. Nur Kühlung hilft. Andere FETs evtl.?


StromTuner

von Tim B. (tim_b84)


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Matthias S. schrieb:
> Tim B. schrieb:
>> Kann ich einfach PTCs in den
>> Gate-Anschluss der Mosfets einschleifen?
>
> Never - damit ziehst du die MOSFet höchstens in den linearen Bereich und
> dann sterben sie noch viel schneller.
> M.M.n. kannst du nur externe Massnahmen ergreifen (wie z.B. die
> Eingansgspannung regeln) und anständig kühlen.

Danke. Das habe ich mir schon gedacht. Vielleicht wäre ja auch sowas 
möglich:

http://www.amwei.com/news.asp?news_id=89

Das mit den Kühlkörpern ist auch so eine Sache. Ich hatte nämlich 
eigentlich vor die Schaltung in einen Schrumpfschlauch zu packen. Wenn 
ich den Kühlkörper da mit reinpacke ist das irgendwie witzlos.

von Axel R. (Gast)


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Tim B. schrieb:
> Wenn
> ich den Kühlkörper da mit reinpacke ist das irgendwie witzlos.

Warum? Die Wärmekapazität muss nur hoch genug sein. Ist ja kein 
Dauerzustand.

EIT:
Sieh Dir lieber die Richtung der Bodydioden an, wie sie im System 
eingezeichnet sind. Die sind Allways-on.
StromTuner

von Tim B. (tim_b84)


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Axel R. schrieb:
> Tim B. schrieb:
>> Wenn
>> ich den Kühlkörper da mit reinpacke ist das irgendwie witzlos.
>
> Warum? Die Wärmekapazität muss nur hoch genug sein. Ist ja kein
> Dauerzustand.
>
> EIT:
> Sieh Dir lieber die Richtung der Bodydioden an, wie sie im System
> eingezeichnet sind. Die sind Allways-on.
> StromTuner

Ah, Du meinst, die Wärme wird vom Kühlkörper einfach erst mal 
aufgenommen und dann eben langsam abgegeben, richtig?

So ein Kühlpäd habe ich schon hier liegen um das mal zu testen. Ich habe 
auch schon ein paar Versuche mit einem kleinen Aluprofil als Kühlkörper 
gemacht. Da die Mosfets die Wärme aber nach unten auf die Platine 
abgeben, ist es nicht so einfach die auf diese Weise zu kühlen. Eine 
Möglichkeit wäre auf beide Seiten so ein Pad zu packen und dann oben und 
unten eine fette Aluplatte drauf zu klatschen. Das ist aber mechanisch 
schon sehr aufwendig. Ich wollte ja eigentlich eine möglichst einfache 
und günstige Lösung...

> Andere FETs evtl.?
Andere FETs kommen eigentlich kaum in Frage. Es gibt nämlich keine mit 
einem so kleinen Innenwiderstand wie die verwendeten...

von Axel R. (Gast)


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StromTuner

Tim B. schrieb:
>> Andere FETs evtl.?
> Andere FETs kommen eigentlich kaum in Frage. Es gibt nämlich keine mit
> einem so kleinen Innenwiderstand wie die verwendeten...

Hab ich auch eben gelesen...
ein Grund mehr, diese NICHT abzuschalten, sondern sie brav ihre Arbeit 
machen lassen und die Arbeit nicht auf die Bodydioden abzuschieben.
Mit dem Gel-Pad hast Du einen super Wärmeübergang. Wichtig ist die 
Materialstärke. Diese muss zu den verwendeten Bauhöhen der eingestezten 
Halbleiter passen, damit die komplette Fläche der Platine erfasst wird.
Hast du das EVAL-Board auf dem Tisch oder Dir was eigenes geätzt/ätzen 
lassen? Kannst "uns" ja mal ein Bild schicken. (Kein Wackelbild. wehe 
Dir!)

von Tim B. (tim_b84)


Angehängte Dateien:

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Axel R. schrieb:
> StromTuner
>
> Tim B. schrieb:
>>> Andere FETs evtl.?
>> Andere FETs kommen eigentlich kaum in Frage. Es gibt nämlich keine mit
>> einem so kleinen Innenwiderstand wie die verwendeten...
>
> Hab ich auch eben gelesen...
> ein Grund mehr, diese NICHT abzuschalten, sondern sie brav ihre Arbeit
> machen lassen und die Arbeit nicht auf die Bodydioden abzuschieben.
> Mit dem Gel-Pad hast Du einen super Wärmeübergang. Wichtig ist die
> Materialstärke. Diese muss zu den verwendeten Bauhöhen der eingestezten
> Halbleiter passen, damit die komplette Fläche der Platine erfasst wird.
> Hast du das EVAL-Board auf dem Tisch oder Dir was eigenes geätzt/ätzen
> lassen? Kannst "uns" ja mal ein Bild schicken. (Kein Wackelbild. wehe
> Dir!)

Ehrlich gesagt habe zuerst selbst einen Protototypen mit 
Durchsteckbauteilen gebastelt, dann das Evolution Board getestet und 
zuletzt von einer Firma einen Prototypen fertigen lassen. Ich hätte also 
auch schon früher drauf kommen können, dass da was mit der Kühlung 
passieren muss...

Ich kann leider nur Wackelfotos :-)

Ich habe die Schaltung jetzt mal mit dem Kühlpad (2mm) auf einer 
Aluplatte befestigt. Damit konnte ich die Temperatur über längere Zeit 
unter 60°C halten.

So richtig zufrieden bin ich mit dieser Lösung aber nicht... Ich hatte 
mich ja für diese Lösung entschieden, damit ich mechanisch keinen großen 
Aufwand habe. Sonst hätte ich ja auch einen Diodengleichrichter mit 
Riesenkühlkörper verwenden können.

: Bearbeitet durch User
von Tim B. (tim_b84)


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von Bernd (Gast)


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Tim B. schrieb:
> Was haltet ihr davon sowas zu verwenden?
> 
http://www.mouser.de/ProductDetail/Bourns/SA85SB0/?qs=sGAEpiMZZMtmOrLGZtjyUHI%252buKmbVl4TbrGj9yGN%2fhc%3d
Genau, entweder solch ein Bimetallschalter mit PTC (falls es das für 
dein Sannungs/Strombereich gibt) oder Bimetallschalter einzeln oder 
Polyfuse einzeln.

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