Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Snubber Design


von Phil I. (phil_ignaz)


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Hallo liebe Forenmitglieder,

Es geht mal wieder ums "Snubber Design" und euren Senf.


1.)
- Gleichstromkreis
- Schalter ist ein Schütz
- Spannung: 12VDC
- Strom: 316A
- Last: Induktivität 2,4mH

Das Schütz dient nur als Schalter:  AN-...mehrere Sekunden...-Aus

E = 0,5 * 0,0024 * 316² = 120J

Csn = (2*120J)/12V² = 1,7F

Rsn = sqrt(0,0024H/1,7F) = 0,0376 Ohm / 3,8kW



2.)
- Gleichstromkreis
- Schalter sind vier parallel geschaltete und angesteuerte IGBT's (z.B. 
FZ3600R12HP4)
- 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FZ3600R12HP4-DS-v02_03-EN.pdf?fileId=db3a3043163797a601165742504207c7

- Spannung: 132VDC
- Strom 11600A
- Last: Induktivität 8mH

Die IGBT's dienen auch in diesem Beispiel nur als Schalter: 
An-...mehrere Sekunden...-Aus

E = 0,5 * 0,008H * 11600² = 538240J

Csn = (2*538240J)/132V² = 62F

Rsn = sqrt(0,008H/62F) = 0,01136 Ohm / 1,54MW

Kondensator-Ladezeit: 12,78s



Aufgabenstellung:

- Es muss die gesamte Energie der Spulen im Abschaltmoment mgl. schnell 
abgebaut werden. So schnell es geht.
  13s sind doof.

- Das Relais und die IGBT's dürfen keinen Schaden nehmen.


Könnt ihr obige Daten bitte (im Rahmen einer Forendiskussion) 
verifizieren? Bin mir nicht sicher, ob das alles so richtig ist. 
Vielleicht habt ihr auch alternative Vorschläge die Energie mgl. schnell 
aus der Induktivität rauszukriegen.


Lieben Dank schon mal,
Phil

von ... (Gast)


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Es gibt doch nun wirklich genug Quellen zu den üblichen 
Coilgun-Schaltungen.
Mit IGBTs solltest du besser eine asymmetrische Halbbrücke aufbauen.

von Falk B. (falk)


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Phil I. schrieb:
> Hallo liebe Forenmitglieder,
>
> Es geht mal wieder ums "Snubber Design" und euren Senf.

Wozu meinst du, einen Snubber zu brauchen? Weißt du überhaupt, wofür man 
den WIRKLICH braucht?

> - Gleichstromkreis
> - Schalter ist ein Schütz
> - Spannung: 12VDC
> - Strom: 316A
> - Last: Induktivität 2,4mH

Ja und? Da reicht ne Freilaufdiode.

> Das Schütz dient nur als Schalter:  AN-...mehrere Sekunden...-Aus
>
> E = 0,5 * 0,0024 * 316² = 120J
>
> Csn = (2*120J)/12V² = 1,7F

Quark. Kein Mensch will die magnetische Energie in den Kondensator 
pumpen.

> - Gleichstromkreis
> - Schalter sind vier parallel geschaltete und angesteuerte IGBT's (z.B.
> FZ3600R12HP4)
> -
> 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FZ3600R12HP4-DS-v02_03-EN.pdf?fileId=db3a3043163797a601165742504207c7
>
> - Spannung: 132VDC
> - Strom 11600A
> - Last: Induktivität 8mH

Träumer. Das glaubst du vielleicht, dein Aufbau macht das 
höchstwahrscheinlich nicht mal ansatzweise.

> Die IGBT's dienen auch in diesem Beispiel nur als Schalter:
> An-...mehrere Sekunden...-Aus
>
> E = 0,5 * 0,008H * 11600² = 538240J
>
> Csn = (2*538240J)/132V² = 62F
>
> Rsn = sqrt(0,008H/62F) = 0,01136 Ohm / 1,54MW
>
> Kondensator-Ladezeit: 12,78s

Alles Käse.

> - Es muss die gesamte Energie der Spulen im Abschaltmoment mgl. schnell
> abgebaut werden. So schnell es geht.
>   13s sind doof.

Dann mußt du sie ohmsch mit möglichst hoher Spannung verheizen.

L = I * t / U

-> t = L * U / I

> Könnt ihr obige Daten bitte (im Rahmen einer Forendiskussion)
> verifizieren? Bin mir nicht sicher, ob das alles so richtig ist.

Jaja, wir bauen uns mal wieder ne Railgun.

> Vielleicht habt ihr auch alternative Vorschläge die Energie mgl. schnell
> aus der Induktivität rauszukriegen.

Sprengen!

von ... (Gast)


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Falk, Railguns haben nichts mit Induktivitäten zu tun! "Coilgun" heißt 
der lineare Reluktanzmotor.

von Falk B. (falk)


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... schrieb:
> Falk, Railguns haben nichts mit Induktivitäten zu tun! "Coilgun" heißt
> der lineare Reluktanzmotor.

Für die Fraktion der "ich will viel, weiß wenig" ist das praktisch das 
Gleiche.

von Phil I. (phil_ignaz)


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Ja vielen Dank soweit an ... & Falk.

Tut mir Leid, wenn ich euch mit meinem unterirdischen "Pseudo-Wissen" 
auf'n Schlips getreten bin. Wollte euch nicht die Feiertage verderben.

Das Ganze soll keine Coilgun oder Railgun oder dergleichen werden und 
Sprengen (EMP) find ich auch nicht so gut. Es hat nichts mit 
Zerstörung/Tötung oder Beschleunigung zu tun.

@Falk
Nein, ich weiß nicht wofür man Snubber "wirklich" braucht. Ich trau mich 
kaum zu fragen...

"Da reicht 'ne Freilaufdiode." Ich las, diese Variante ist langsamer als 
die Sache mit dem Snubber. Aber da ich nicht weiß, wofür man Snubber 
"wirklich" braucht, nicke ich nur andächtig, statt aufzubegehren.

"Träumer. Das glaubst du vielleicht, dein Aufbau macht das
höchstwahrscheinlich nicht mal ansatzweise."

Jawohl ich bin ein Träumer. Da stehst Du natürlich locker drüber. Das 
freut mich für dich.

Die Fraktion "will viel, weiß praktisch nix und glaubte fragen zu 
dürfen", versucht sich noch mal in die Materie reinzulesen und es zu 
verstehen. Ob der Schmalz dafür ausreicht - fragwürdig.

Habt trotzdem schöne Feiertage und einen guten Rutsch ins neue Jahr 2019 
! :-)

von ... (Gast)


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Schau dir doch mal LTSpice an. Da kannst du einen Schaltplan eingeben, 
solch ein transientes Event aufsetzen und dann kannst du schauen, wo du 
mit deinen Wünschen liegst und ob das sinnvolle Ergebnisse liefert, was 
du dir errechnet hast. Wobei Werte im zweistelligen kA-Bereich, 
Kapazitäten im Farad-Bereich generell wenig praxistauglich sind. Aber 
simulativ natürlich gut zu untersuchen!

von Falk B. (falk)


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Phil I. schrieb:

> Das Ganze soll keine Coilgun oder Railgun oder dergleichen werden und
> Sprengen (EMP) find ich auch nicht so gut. Es hat nichts mit
> Zerstörung/Tötung oder Beschleunigung zu tun.

Und womit dann? Was soll das werden?

Warum willst du angeblich 11kA in eine 8mH Spule drücken, um dann die 
Energie möglichst schnell wieder verschwinden zu lassen?

von ... (Gast)


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Naja. 11kA in 8mH sind 484kJ. Ich wäre das eine Coilgun wäre das eine 
mindestens 500kg Kondensatorbank.
Vielleicht ist es wirklich eine Aufgabe aus der Energieverteilung...
Vielleicht ist das eine Steuinduktivität von einem hypothetischen 
Transformator und das ist der Kurzschlussfall oder so.
Aber die angegebenen Spannungen passen zur Theorie nur mäßig.
hmmh.

von Marc Horby (Gast)


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... schrieb:
> Naja. 11kA in 8mH sind 484kJ. Ich wäre das eine Coilgun

Könnte ein Stickstoffimpulslaser sein. Damit bläst er im UV dann alles 
vom Himmel

von Werner H. (werner45)


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12 kA auf 4 IGBTs GLEICHMÄSSIG aufzuteilen, muß man erst mal hinkriegen! 
Einfach parallel schalten is nich. Magnetfelder induzieren Spannungen in 
benachbarten Leitern und richten auch sonstigen Unfug an.

Eine Episode am Rande:
Ich reparierte ein Gerät mitten in einem Chloralkali-Elektrolysebetrieb. 
Als ich den Schraubenzieher auf den Tisch legte, drehte der sich - 
reproduzierbar. Über dem Tisch verliefen Aluminiumbalken vom Kaliber 
Dachbalken, durch die der Elektrolysestrom von einigen hundert kA floß. 
(Herzschrittmacher gab es in den 1970ern noch nicht und Warnungen vor 
starken Magnetfelder demnach auch nicht).
Zuhause durfte ich mein gesamtes Kofferwerkzeug entmagnetisieren.

Gruß   -   Werner

von Kondy (Gast)


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Ich sage es doch, viel Prosa, kein Schaltplan,... Keine Ahnung, aber 
hier sooo einen Mist verzapfen.

von Phil I. (phil_ignaz)


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Guten Morgen,

nachdem manche nun festgestellt haben, daß ich keine Ahnung habe und nur 
Mist verzapfe, bitte ich diejenigen, die sowas "total" aufregt sich 
einfach anderen Dingen zuzuwenden.

Das sollte keine ideologische Talkrunde werden. Es geht stumpf um 
Zahlen. Zum Thema "so schnell wie möglich" fehlte noch die Info: 
"100ms". Ok. sowas kann der geneigte Leser dann konkret nachfragen, 
statt sich hinter herablassenden Kommentaren zu verbergen. Macht 
vielleicht Spaß, würd ich aber gern auf später verschieben.

Ansonsten noch mal kurz:
Gleichstromkreis ~ DC-Spannungsquelle. Schütz (macht auf und zu). 
Dahinter eine Spule. Zahlen sind oben. Schütz öffnet und die mag. 
Energie muss in 100ms aus der Spule.

Exakt das Gleiche mit vier parallel geschalteten IGBT's. Nur hier mit 
anderen Werten. BTW @... Halbbrücke ist besser als parallel in diesem 
Falle? Kannst Du bitte kurz erläutern weshalb?

Die IGBT Ansteuerung könnten Plug'n'Play Treiber übernehmen. Z.B. die 
1SP0635V als Master und die 1SP0635D als Slaves. Darum ging es mir aber 
nicht. Sachdienliche Hilfestellung und Kommentare bitte nur dort wo 
solches erfragt wird.

Ich möchte unabahängig davon, ob das alles schwachsinnig ist, in Zahlen 
wissen, wie man das Schütz und die IGBT's in der Größenordnung schützen 
kann und gleichzeitig die gesp. Energie in der Spule mgl. schnell in den 
Äther bläst. Ob nun über einen Snubber, Freilaufdiode, Varistor, eine 
Kombination aus allem... völlig egal wie. Und nein Falk, sprengen klingt 
zu sehr nach Einbahnstraße.

Es wird kein Laser. Ich habe keinerlei Motivation mir futuristische 
Waffen zu bauen. Schon gar nicht um irgendwas irgendwo weg-zu-pusten. 
Das hier ist viel trivialer ~ nur in groß und nur theoretisch.

von ei verbibbsch (Gast)


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Dann kotz dich doch mal aus und lasse dir die Würmer nicht aus der Nase 
ziehen. Wie man das "Problem" löst wurde dir ja schon mitgeteilt.

von Falk B. (falk)



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Phil I. schrieb:

> Das sollte keine ideologische Talkrunde werden. Es geht stumpf um
> Zahlen.

Also eine PSpice Spielerei. Hmmm.

> Gleichstromkreis ~ DC-Spannungsquelle. Schütz (macht auf und zu).
> Dahinter eine Spule. Zahlen sind oben. Schütz öffnet und die mag.
> Energie muss in 100ms aus der Spule.

Dann nimm den passenden Widerstand parallel zur Spule und gut.

tau = L/R

-> R = L / tau = 8mH / 100ms = 80mOhm.

Dumm nur, daß der während der Ladephase tierisch Strom schluck. OK, man 
kann ihn per Freilaufdiode entkoppeln.

Siehe Anhang. Schaltung als auch die Ergebnisse sind trivial. Und was 
hilft dir das nun?

> Ich möchte unabahängig davon, ob das alles schwachsinnig ist, in Zahlen
> wissen, wie man das Schütz und die IGBT's in der Größenordnung schützen
> kann

So wie man es immer macht, mit einer Freilaufdiode. Nur daß die bei 11kA 
"etwas" größer ist. Auch muß man bei diesen Strömen ein paar Gedanken an 
die Symmetrierung verschwenden. Ein symmetrischer, sternförmiger Aufbau 
hilft hier ungemein.

> und gleichzeitig die gesp. Energie in der Spule mgl. schnell in den
> Äther bläst.

In einem Entladewiderstand passender Größe.

> Ob nun über einen Snubber, Freilaufdiode, Varistor, eine
> Kombination aus allem... völlig egal wie. Und nein Falk, sprengen klingt
> zu sehr nach Einbahnstraße.

Dein Humordetektor ist kaputt.

> Es wird kein Laser. Ich habe keinerlei Motivation mir futuristische
> Waffen zu bauen. Schon gar nicht um irgendwas irgendwo weg-zu-pusten.
> Das hier ist viel trivialer ~ nur in groß und nur theoretisch.

Theoretisches Nichts? Spulen entladen zum Spaß? Komisches Hobby.

von Phil I. (phil_ignaz)


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Verstehe ich das richtig, daß die Freilaufdiode(n) in den IGBT's 
integriert sind?

Siehe:
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FZ3600R12HP4-DS-v02_03-EN.pdf?fileId=db3a3043163797a601165742504207c7


Kurze Verständnisfrage zu PSpice:

tOpen=700m
tClose=1u

Sind das willkürliche Öffnungs- und Schließzeiten (die ich ja nicht 
angab)? Ich frage nur, weil ein tOpen von 700m bei IGBT's "etwas" 
daneben ist. Bei R1 meintest Du vermutlich 80m, nicht 18m, wie du ja 
richtig errechnet hast?

Falk B. schrieb:
> Schaltung als auch die Ergebnisse sind trivial.

Ich fragte ja nicht bloß danach die Energie aus der Induktivität zu 
nehmen, sondern die Schaltung so auszulegen, daß die "Schalter" keinen 
Schaden nehmen. Bist Du bei dem IGBT-Schaltplan sicher?

Falk B. schrieb:
> Dein Humordetektor ist kaputt.

Ah ja. Gäähn.
Humoristischer finde ich Deine Chuzpe bei der Namensgebung der 
angehängten Datei und das, obwohl ich explizit schrieb, daß ich weder 
Rail-, noch Coilgun bauen möchte.

Falk B. schrieb:
> Theoretisches Nichts? Spulen entladen zum Spaß? Komisches Hobby.

Die simple Auflösung kommt zum Schluss.

von Falk B. (falk)


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Phil I. schrieb:
> Verstehe ich das richtig, daß die Freilaufdiode(n) in den IGBT's
> integriert sind?

Jain. Die funktionieren aber nur, wenn man die IGBTs als Halbbrücke 
verschaltet.

> tOpen=700m
> tClose=1u
>
> Sind das willkürliche Öffnungs- und Schließzeiten (die ich ja nicht
> angab)?

Nö. Die 1us braucht man, damit PPsice nicht vorher schon einen 
Riesenstrom durch die Spule jagt (Arbeitspunktberechnung) und die 700ms 
braucht man, um bei 132V an 8mH die 11,6kA zu erreichen.

> Ich frage nur, weil ein tOpen von 700m bei IGBT's "etwas"
> daneben ist.

Warum? Ein IGBT kann so lange einschalten wie man lustig ist.

> Bei R1 meintest Du vermutlich 80m, nicht 18m, wie du ja
> richtig errechnet hast?

Ohh. Es ist auch noch ein Fehler in der Simulation, die Diode hat zuviel 
parasitären Widerstand, 0,1 Ohm, darum auch die hohe Spannung beim 
Freilauf. Hat allerdings den Vorteil, daß der Strom schnell abklingt ;-)

> Ich fragte ja nicht bloß danach die Energie aus der Induktivität zu
> nehmen, sondern die Schaltung so auszulegen, daß die "Schalter" keinen
> Schaden nehmen. Bist Du bei dem IGBT-Schaltplan sicher?

Ja. Im praktiche Aufbau muß die Diode nah am IGBT sitzen, damit die 
restlichen Zuleitungen, auch wenn das nur eine handvoll nH sind, nicht 
zuviel induzierte Spannung aufbauen können. 11,6kA sind verdammt viel 
Strom.

> Humoristischer finde ich Deine Chuzpe bei der Namensgebung der
> angehängten Datei und das, obwohl ich explizit schrieb, daß ich weder
> Rail-, noch Coilgun bauen möchte.

Namen sind Schall und Rauch.

von hinz (Gast)


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Phil I. schrieb:
> Die simple Auflösung kommt zum Schluss.

Troll!

von Phil I. (phil_ignaz)


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Kompaktes Design und Stromsymmetrie sind natürlich enorm wichtig, es 
bleiben aber selbst hier Streuinduktivitäten. Darauf wollte ich hinaus. 
Meinst Du nicht, daß man deren Spitzen mit direkt auf die IGBT's 
montierten Kondensatoren dämpfen sollte?

In der Praxis scheint man das so zu machen. Vielleicht ist mir der Sinn 
dahinter aber auch nicht klar. Schließlich designen die Profis komplexe 
Umrichter und keine simplen Schalter.


Hier auf den Seiten 23-25 wird erklärt und anhand einer Musterrechnung 
aufgezeigt, wie man einen Snubber dimensionieren kann:

https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik/LeistungsFETundIGBT.pdf

Also er verwendet neben Freilaufdiode u.a. einen turn-off snubber für 
die Streuinduktivitäten. Jetzt habe ich wohl den Fehler gemacht die 
gesamte Energie der Spule in den Kondensator jagen zu wollen. Er hat 
hier lediglich die Energie, für einen µs-Zeitraum zwischengespeichert.

Ist diese Variante nicht sicherer, als einfach nur eine Freilaufdiode 
inkl. Heizwiderstand zu nehmen?



OFF-TOPIC / Intermezzo

Mir ist überaus bewusst wie dieser Thread aussieht. Ich frage hier nach 
sehr banalen Sachen, Dinge, die man sich eigentlich schnell selbst 
zusammenlesen kann. Nun das habe ich versucht. Man wird auch fündig. 
Aber dann findet sich ein weiterer Link, der das Ganze noch einmal aus 
einem etwas anderen Blinkwinkel behandelt, vielleicht mehr Tiefe hat und 
ein weiterer Link.. und irgendwann brummt einem der Schädel, denn die 
allermeisten haben völlig andere Anforderungen und es kommen einem 
Zweifel, ob man das auch wirklich verstanden und auf das eigene Problem 
übertragen kann. Ich glaub man sieht irgendwann den Wald vor lauter 
Bäumen nicht mehr.

Das war dann auch der Grund hier meine Aufgabenstellung zu posten und da 
sicherheitshalber Leute drüber schauen zu lassen, die sich damit besser 
auskennen.
Ob das jetzt nach Trollerei aussieht oder nicht, muss mir egal sein - 
das nur mal so für die Blöker aus den hinteren Zuschauerrängen.

Ich möchte nur so viel verraten: das Ganze ist eine mögliche 
Helmholtz-Konfiguration -  homogenes Magnetfeld, definierte Flussdichte. 
Spule mit mehr Windungen und weniger Strom ist zu träge.

von Falk B. (falk)


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Phil I. schrieb:
> Kompaktes Design und Stromsymmetrie sind natürlich enorm wichtig, es
> bleiben aber selbst hier Streuinduktivitäten. Darauf wollte ich hinaus.
> Meinst Du nicht, daß man deren Spitzen mit direkt auf die IGBT's
> montierten Kondensatoren dämpfen sollte?

Wenn, dann mit einem echten Snubber, der hat immer auch einen Widerstand 
in Reihe.


> In der Praxis scheint man das so zu machen. Vielleicht ist mir der Sinn
> dahinter aber auch nicht klar. Schließlich designen die Profis komplexe
> Umrichter und keine simplen Schalter.

Mag sein, aber bei 11kA muß auch ein einziger Schaltvorgang sauber 
ablaufen, sonst darf man beim nächten Versuch neue Halbleiter einbauen.

> Hier auf den Seiten 23-25 wird erklärt und anhand einer Musterrechnung
> aufgezeigt, wie man einen Snubber dimensionieren kann:
>
> https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik/LeistungsFETundIGBT.pdf

Hmm, im Prinzip richtig.

> Also er verwendet neben Freilaufdiode u.a. einen turn-off snubber für
> die Streuinduktivitäten. Jetzt habe ich wohl den Fehler gemacht die
> gesamte Energie der Spule in den Kondensator jagen zu wollen.

Sieht so aus. Deine Streuinduktivität sollte um mehrere Größenordnungen 
kleiner sein, bestenfall ein paar hundert nH.

> Ist diese Variante nicht sicherer, als einfach nur eine Freilaufdiode
> inkl. Heizwiderstand zu nehmen?

Das ist sie.

> Ich möchte nur so viel verraten: das Ganze ist eine mögliche
> Helmholtz-Konfiguration -  homogenes Magnetfeld, definierte Flussdichte.
> Spule mit mehr Windungen und weniger Strom ist zu träge.

Jaja, was wäre die Welt ohne die Area51-Projekte.

von Dieter (Gast)


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von aluburka (Gast)


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Phil I. schrieb:
> Hallo liebe Forenmitglieder,
>
> Es geht mal wieder ums "Snubber Design" und euren Senf.

1.)

> - Schalter ist ein Schütz
> - Spannung: 12VDC
> - Strom: 316A
> - Last: Induktivität 2,4mH

Ja und? Schaltet jeder Magnetschalter am Autoanlasser seit 100 Jahren 
vollkommen problemlos auch ohne Schnupper.


> - Schalter sind vier parallel geschaltete und angesteuerte IGBT's (z.B.
> FZ3600R12HP4)

Pffff... IGBT / 12Volt. Einwandfrei!

von Elektronik-Kindergarten (Gast)


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aluburka schrieb:

> Pffff... IGBT / 12Volt. Einwandfrei!

Nich "Pfff"! Es handelt sich hier nicht um Druckluftsteuerungen. IGBT 
schalten lautlos ohne "Pffff"

von aluburka (Gast)


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Elektronik-Kindergarten schrieb:
> Nich "Pfff"! Es handelt sich hier nicht um Druckluftsteuerungen. IGBT
> schalten lautlos ohne "Pffff"

Echt? Interessante Info!
Trotzdem sollte TS vor der vermeintlich wichtigen Schnupperberechnung 
einen Grundlagenkurs in Sachen Bauteileauswahl absolvieren.

von Phil I. (phil_ignaz)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, was wäre die Welt ohne die Area51-Projekte.

Aber vor allem ohne die ganzen Snobs... Erst Railgun, dann Coilgun ~ 
jetzt Area51. Alle Achtung. Heimlicher Eraser-Fanboy bist Du nicht, 
oder? Vielleicht noch ein Akte-X Poster über'm Rechner und ein T-Shirt 
mit pseudo-intellektuellen Formeln drauf. Ich werd nich mehr. Haben wirs 
bald? :-)

von MaWin (Gast)


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haltmoment mgl. schnell
> abgebaut werden


Bei DC Gleichspannung nutzt man keine RC Snubber sondern Freilaufdioden 
(ggf. DRC Glied).

Also mit hoher 'reverse'-Spannung abbauen.

Phil I. schrieb:
> - Spannung: 12VDC

Phil I. schrieb:
> - Spannung: 132VDC

Wenn dein Schütz mehr als 12VDC trennen kann (z.B. 30V) nimm eine 15V 
Z-Diode (Transil) in Reihe mit der Freilaufdiode und beim IGBT sind 
immerhin 1200V möglich,  besser eine Freilaufdiode hin zu einem auf 
diese Spannung aufgeladenen Kondensator.

Durch die hohe Spannung in Gegenrichtung baut sicb die Ladung in der 
Spule schneller ab.  Begrenzung ist die Wicklungsisolierung und was das 
Schaltelement aushält.

von Dieter (Gast)


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Hintergrund ist der Spannungsstoß Spule
|u1*t1|=|u2*t2|
u1: z.B. die 12V während der "Ladephase"
u2: z.B. die 16V aus 15V ZD +1V Diode in Serienschaltung
Wenn u2>u1 dann t2<t1

von Phil I. (phil_ignaz)


Angehängte Dateien:

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Danke an Falk, MaWin und Dieter soweit.

Die Sache mit dem Schütz betrachte ich als erledigt.

@MaWin
Bist Du sicher, daß man bei Gleichspannungsschaltungen mit IGBT's auch 
keine RC-Glieder verwendet?

Ich hab hier im Anhang einmal den Plan hochgeladen, basierend u.a. auf 
den Angaben von Falk und wie ich mir das vorstelle. Allerdings habe ich 
R1 hier auf 0,8 Ohm ausgelegt um das Ganze über 10ms zu regeln.

Bitte um Korrektur, sofern was doof ist.

Meine Fragen zu den Bauteilen:

- Passt die "stromsymmetrische Anordnung" der IGBT's ?
- Reicht eine Snubber-Schaltung (wie im Plan) oder sollte jeder IGBT 
einzeln be-snubbert werden?
- Welche Werte sollte D1 + D2 haben?
- Welche Leistung sollten jeweils R1 und Rsn haben?
- Für welche Spannung sollte Csn ausgelegt sein?

Hier noch mal das Datenblatt zu den IGBT's:

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FZ3600R12HP4-DS-v02_03-EN.pdf?fileId=db3a3043163797a601165742504207c7

von Dieter (Gast)


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Csn muss mindestens 2x132 plus Reserve an Volts aushalten, wenn nicht 
noch an R1 und D1 mehr Spannung abfallen sollte.

von Falk B. (falk)


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Phil I. schrieb:
> den Angaben von Falk und wie ich mir das vorstelle. Allerdings habe ich
> R1 hier auf 0,8 Ohm ausgelegt um das Ganze über 10ms zu regeln.

Schon mal ausgerechnet, welche Freilaufspannung dabei einsteht?

U = I * R = 11,6kA * 0,8R = 9,3kV.

Ob das deine IGBTs aushalten? Und nein, mder Snubber vermindert diese 
Spannung nur unwesentlich.

>
> Bitte um Korrektur, sofern was doof ist.

Done.

> Meine Fragen zu den Bauteilen:
>
> - Passt die "stromsymmetrische Anordnung" der IGBT's ?

Wie soll man das bewerten? Einschaltplan ist KEIN Layout.

> - Reicht eine Snubber-Schaltung (wie im Plan) oder sollte jeder IGBT
> einzeln be-snubbert werden?

Keine Ahnung.

> - Welche Werte sollte D1 + D2 haben?

Ausreichend große.

> - Welche Leistung sollten jeweils R1 und Rsn haben?

Wo bleibt DEINE Rechnung und Überlegung?

> - Für welche Spannung sollte Csn ausgelegt sein?

Dito.

> 
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-FZ3600R12HP4-DS-v02_03-EN.pdf?fileId=db3a3043163797a601165742504207c7

Netter Klotz.

von Phil I. (phil_ignaz)


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Falk B. schrieb:
> Ob das deine IGBTs aushalten? Und nein, mder Snubber vermindert diese
> Spannung nur unwesentlich.

Ja schon gut. Mist. Dann halt 0,08Ohm wie gehabt. Die Spule will ihre 
Energie mit aller Gewalt durch den Widerstand drücken - auch unter 
Zuhilfenahme von Spannungserhöhung. Ich denk an dieser Stelle verkehrt. 
Wird abgestellt.

Falk B. schrieb:
> Done.

Der Aller-, Allergeilste. Dieser lässige Tonfall dabei, wow.

Falk B. schrieb:
> Wie soll man das bewerten? Einschaltplan ist KEIN Layout.

Tatsächlich? Ja ich glaub das Ding ist wirklich an Dir vorbeigegangen...
Never mind.

Falk B. schrieb:
> Keine Ahnung.

Das wiederum schmälert Deinen Ruf als Elektronik-Halbgott doch 
beträchtlich.
(Im Ernst: wie kannst Du auch?!)

Falk B. schrieb:
> Wo bleibt DEINE Rechnung und Überlegung?

Nicht so empfindlich Gringo.

D1 = U_Sperr 200V bei 11600A
R1 80mOhm: P = 928V*11,6kA = 10,77MW
D2 = U_Sperr 200V
Csn = i/(du/dt) = 11600A/2,4kV/µs = ~ 5µF  (4,8..)
gesp. Energie im Kondensator = C*U²/2 = 5µF*132V²/2 = 43,56mJ
Rsn = tau/C = 1,3µs/5µF = 0,26 Ohm
Rsn_P = (1/1,3µs)*43,5mJ*2 ~ ca. 67kW
oder
Rsn_P = 132V²/0,26 Ohm  ~ ca.  67kW

von Böse Parasiten (Gast)


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Falk B. schrieb:
>> - Passt die "stromsymmetrische Anordnung" der IGBT's ?
>
> Wie soll man das bewerten? Einschaltplan ist KEIN Layout.

Dazu kann man sagen, daß (für den Fall, daß Du meinst, Du könnest
das so aufs Layout übertragen) die Aufteilung nicht funktioniert.

Für z.B. eine Kondensatorbank an AC (symmetrische Bauteile, dazu
auch noch an symmetrischer AC) würde diese Anordnung funktionieren.
Der AC-Strom wäre recht sauber auf die Einzel-Cs verteilt damit.
(Eventuell hast Du die Idee sogar unbewußt von einer Website, die
so etwas zeigt. Eventuell als Teil eines Induktionsheizers/-ofens?)

IGBTs sind nicht symmetrisch, sondern sie haben Arbeitsquadranten.
Exakt: Leiten "positiven" Strom, und sperren "positive" Spannung.
Parallele IGBTs mußt Du über gleiche Leitungslängen symmetrieren,
anstatt solche (hier unpassenden) Tricks zu versuchen.

(Andere Betriebspunkte sind unmöglich, oder aber ermöglichbar:
Diode antiparallel = ungesteuerter Strom auch in Gegenrichtung,
Diode seriell am Emitter = Rückwärtssperrfähigkeit. Integrierbar
auf Bauteilebene in ein Package, auf Chipebene in ein Die.)

Das kann man jetzt schon sagen - mehr aber auch nicht.

von Phil I. (phil_ignaz)


Lesenswert?

Böse Parasiten schrieb:
> (Eventuell hast Du die Idee sogar unbewußt von einer Website, die
> so etwas zeigt. Eventuell als Teil eines Induktionsheizers/-ofens?)

Das kann durchaus sein. Hab mir schon so einiges angeschaut.

Böse Parasiten schrieb:
> Parallele IGBTs mußt Du über gleiche Leitungslängen symmetrieren,
> anstatt solche (hier unpassenden) Tricks zu versuchen

Sollte kein Trick werden.
Ist Dir eine Quelle für besagtes Layout bekannt?

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