Sofortabschaltung eines 10A Step-Ups

[Jan (Gast)]

Hallo,

ich entwerfe gerade gedanklich einen Step-Up, welcher von 3V auf bis zu 
30V hochsetzt. Grundprinzip:

Vin -> Spule -> FET -> Masse
             |
            Diode
             |
           Verbraucher -> Masse

Zyklus:
1. FET leitend bis Strom = 10A.
2. FET nicht-leitend nicht bis Strom rechnerisch 0A.
3. Goto 1.

Problem:
Der Verbraucher ist via Steckverbinder angehängt. Wenn man den Stecker 
im Betrieb löst, fehlt der Verbraucher. Dadurch steigt die Spannung 
sofort bis zur Durchbruchsspannung des FETs an und die ganzen 10A 
fliessen dann mit z.B. 50V durch den FET. Da das 500W sind, wird der 
dann wohl binnen us durchbrennen. Der FET wird via AVR geschaltet. Die 
Frage ist, ob ich jetzt darauf vertrauen soll, dass der AVR schnell 
genug einen starken Spannungsanstieg erkennt UND das der FET einige 
Zykeln überlebt, oder ob es eine elegante Möglichkeit gibt, die 10A 
wegzuleiten, die ja nunmal in der Spule sind und raus wollen.

[Jan (Gast)]

Nachtrag:
I_peak ist nicht 10A sondern 20A. Der Iavg Eingangsstrom ist 10A.

[Achim H. (pluto25)]

Der Avr muß die Spannung immer regeln es spricht nichts dagegen  bei 
stärkerem Überschreiten die Pulse einzustellen bis sie wieder 
unterschritten ist. Ein/zwei Pulse sollte der Kondensator aufnehmen 
können. Bei meinen ersten Versuchen auf 50V zu kommen hat der 30V Fet 
recht lange ( fast eine Minute) bei 36V Festgehangen bevor er starb.

[ArnoR (Gast)]

Genau für dein Problem gibt's im Datenblatt des Mosfet die Angaben

Single Pulse Avalanche Energy
bzw.
Repetitive Avalanche Energy
und
Avalanche Current


Die Energie und den Strom in deiner Spule kennst du. Rechne nach, ob der 
gewählte Mosfet das kann oder nimm einen anderen. ALternativ kann man 
auch eine Leistungs-Z-Diode mit Z-Spannung über normal Ua, aber unter 
Udsmax an den AUsgang anschließen.

[hinz (Gast)]

Jan schrieb:
> Der FET wird via AVR geschaltet.

Dafür gibts Schaltregler.

[Peter D. (peda)]

Typisch hat man am Ausgang einen Kondensator, der dann die Energie einer 
Periode aufnehmen kann.
Z.B. die PWM im ATtiny861 hat eine Fault Protection Unit zum schnellen 
Abschalten.

[Ludwig (Gast)]

Hallo,
nach der Diode ist ja wohl noch ein Kondensator nach Masse. Dadurch ist 
der Spannungsanstieg auch für den FET begrenzt.
Die Energie in der Spule (1/2 I² L) fließt beim Abschalten in den 
Kondensator und erhöht seine Spannung. Und bei einer praxistauglichen 
Dimensionierung von L und C hat die Regelung wohl ausreichend Zeit um 
die  Katastrophe zu verhindern​.
Gruß Ludwig

[Pandur S. (jetztnicht)]

Man muss und kann nach einem Zyklus abschalten.

[M. K. (Gast)]

Jan schrieb:
> ich entwerfe gerade gedanklich einen Step-Up,

Aha.
Also schon wieder ein direkt MCU gesteuerter Schaltregler von jemanden 
der noch nie was mit Schaltregler gemacht hat und eine MCU dafür benutzt 
die so ziemlich das ungeeigneste ist was man dafür benutzen kann.

Nur mal so als 'Gedankenstütze':
Wie niedrig muss eigentlich der gesammte schaltende Part sein, damit bei 
3V / 20A der Wirkungsgrad nicht einstellig wird?
Das der RDSon nicht Dein Hauptproblem wird ist Dir bewusst?

Mit solcher Art Fragen könnte ich Dir noch seitenweise dieses 
undurchdachte 'Konzept' im die Ohren hauen, aber lies Du mal lieber was 
über Schaltregler und mach mal ein paar überschlägige Berechnungen.
Das ist nämlich so ein totaler Blödsinn der Dir auf 100 Arten um die 
Ohren fliegen wird, das eine ernsthafte Diskussion überhaupt nicht 
lohnt.

[Jan (Gast)]

Dann nehme ich einfach einen grossen Elko und dimensioniere den so, dass 
er 1ms lang Puffern kann. Den t861 schaue ich mir mal an. Danke.

[M. K. (Gast)]

Jan schrieb:
> Dann nehme ich einfach

Ja dann mach mal.
Gibt zwar ein dutzend funktionierende Konzepte, die alle in allem besser 
sind als das was Du Dir da erträumst, aber mach mal.

[Jan (Gast)]

@M.K.: Wenn man zu viele Annahmen anstellen muss, nur um hinterher 
flamen zu können, sollte man vielleicht besser einfach mal die Fresse 
halten. Rgesamt 30mOhm ist machbar. Das ist auch keine SMD 
Taschenschaltung!

[hinz (Gast)]

Auf deinem Holzweg waren schon viele unterwegs.

[M. K. (Gast)]

Jan schrieb:
> vielleicht besser einfach mal die Fresse
> halten.

Das sagt der Richtige, mein kleiner Wutkopf.
Hättest Du auch nur entfernt Ahnung von dem was Du da gerade absonderst, 
würdest Du wissen das der RDSon nicht das sein sein wird wo der 
Wirkungsgrad auf der Strecke bleibt.
Währe es einzig und alleine der RDSon, blieben bereits 6W nur beim 
Schaltvorgang im Fet hängen.
Aber Du bist ja Schweinchen schlau und wirst Dir schon die Finger daran 
verbrennen.

Aber bitteschön, werde ich deinen Rat befolgen und die Fresse halten.
Warum sollte ich Dir auch helfen den totalen Blödsinn an diesem Aufbau 
zu erkennen.

[MaWin (Gast)]

Jan schrieb:
> ich entwerfe gerade gedanklich einen Step-Up,

Dein erster offenbar.

1. erfordert eine Spannungssteigerung um das 10-fache eine Spule mit 
einer Güte deutlich über 10.

2. Du arbeitest nur im ineffizienten diskontinuierlichen Modus.

3. Ein AVR als Regelung ? Unsinn. Du brauchst einen effektiven PID 
Rrgelalgorithmus.

Jan schrieb:
> dass der AVR schnell genug

Er ist es eben nicht, aber jeder step up boost Regler-IC kann das.

(Ja, ich kann mir vorstellen, dass ein Programm mit Strommessung und 
Interrupt per Analogkomparator, perfekt in Assembler gecodetem Programm 
und manchem Spezialtrick trotzdem einen mit 15kHz getakteten Step up mit 
Riesen Spule und miesen Ausregeleigenschaften realisieren kann, aber 
wozu ? Moderne step up IC machen 1.2MHz Pulse und schaffen die 80-fache 
Leistung bei gleicher Baugrösse).