Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aktive Diode gesucht


von Christian (dragony)


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Hallo zusammen.

Mein kleines Solarprojekt verheizt grad 10 Watt an der Schottky-Diode. 
Einen Rückstromschutz braucht es aber, da das Solarpanel sonst nachts 
aus der Batterie Strom zieht (wieso eigentlich???)

Ich wollte jetzt mal schauen, ob ich diese Schottky nicht durch was 
besseres ersetzen kann. Es gibt wohl mittlerweile so drop-in aktive 
Dioden, die einfach aktive Komponenten sind und die den FET einige Zeit 
ausschalten, um sich durch den dann entstehenden Vdrop selbst 
aufzuladen.

Da müsste es doch auch aktive Dioden geben, die man direkt versorgen 
kann, die also ohne diesen Auflade-Zyklus auskommen. Ich bräuchte da was 
mit max. 24V, 30 Amps...

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Christian schrieb:
> Ich bräuchte da was mit max. 24V, 30 Amps...

So was: https://www.amazon.de/dp/B092DBGK4R  ?

Ob sich das amortisiert...

(Vermutlich ist das so eine die sich 'auflädt') oder sie braucht einen 
dritten Anschluss.

Christian schrieb:
> da das Solarpanel sonst nachts
> aus der Batterie Strom zieht (wieso eigentlich???)

Na ja, die Diodenkennlinie ist keine harte Grenze.

Wenn viel zu viele Zellen in Reihe sind, dso daß für die Akkuspannung 
nur 0.4V an einer Zelle anliegen, dann kannst du den Rückfluss wohl 
ignorieren. Aber dann stört auch keine Diode mit ihrer Vorwärtsspannung.

Wenn die MPP Spannung bei oder gar unter der Akkuspannung bei vollen 
Akku liegt, dann fliesst erheblich Strom nachts zurück, denn im MPP gebt 
es schon deutlichen Abschluss durch die Zellen intern.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Christian schrieb:
> Mein kleines Solarprojekt verheizt grad 10 Watt an der Schottky-Diode.

10W um 17:42?
Wie mag das erst bei voller Sonneneinstrahlung aussehen - oder wo steht 
dein Projekt?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Soweit ich weiß gibt es dazu Schaltungen mit MOSFET.
mit "zero voltage diode" findet man einige Schaltungen z.B.
https://www.analog.com/en/technical-articles/0v-to-18v-ideal-diode-controller-saves-watts-and-space-over-schottky.html
hier "Ideal Diode" genannt.

von Peter N. (alv)


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Warum nicht die Panels bei Nacht vom Akku trennen?

von Wilhelm M. (wimalopaan)


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von Hp M. (nachtmix)


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Christian schrieb:
> da das Solarpanel sonst nachts
> aus der Batterie Strom zieht (wieso eigentlich???)

Weil das sehr, sehr, sehr großflächige Dioden sind, und ihr Sperrstrom 
und der Anlaufstrom im ersten Teil der Durchlasskennlinie "etwas" größer 
ausfällt, als bei einer gewöhnlichen Gleichrichterdiode, deren Chip kaum 
1mm² misst.
https://de.wikipedia.org/wiki/Shockley-Gleichung

von TomA (Gast)


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Hallo Christian.

Die beste Art den Verlust an der Sperrdiode zu verringern, ist diese 
Diode zu vermeiden. Ob sie gebraucht wird oder nicht hängt von der 
Topologie des Ladereglers ab.

Als Beispiel ist hier die Simulation eines einfachen Aufwärtswandlers. 
Links ist die Solarzelle (V1, blaue Linie) sie generiert eine Spannung 
von 0V bis 20V.

Rechts der Akku (V2) mit einer Spannung von 10V. Zur Darstellung des 
Stromes ist R1 eingefügt (rote Linie). D2 zeigt die Lage der üblichen 
Sperrdiode.

Im Bild ist zu erkennen, dass die Gleichrichterdiode D1 die Aufgabe der 
Sperrdiode mit übernimmt, wodurch die Sperrdiode überflüssig wird. Der 
Strom wird nie negativ, selbst bei 0V von der Solarzelle nicht.

Womöglich braucht dein Laderegler die Sperrdiode auch nicht? Falls du 
seine Topologie nicht kennst kannst du den Rückstrom mit dem Multimeter 
messen, aber dabei einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung nicht 
vergessen - sonst KURZSCHLUSS.

Gruss Tom.

von Thomas G. (conquistador)


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Ich habe diese Schaltung nachgebaut die hat bei mir einen Rückstrom von 
0.14mA bei 14V aus der Batterie in die Solarzelle. Damit kann ich leben 
bei einer 100Ah Batterie.
Meine Anwendung ist allerdings die Parallelschaltung von mehreren 12V 
Panelen in einer combiner box. Danach geht es zum Wechselrichter. Vor 
den Dioden sind noch Sicherungen. Alles sicher völlig overkill, entweder 
die Dioden oder die Sicherungen dürften reichen bei einem Fehler der 
Solarzellen.
Leerplatine habe ich noch eine übrig, wenn du die willst.

von Helge (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Schaltung nachgebaut

Wird der p-mos nur mit -0,7V angesteuert oder ist ein Fehler im Plan?

von Thomas G. (conquistador)


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Das Gate sollte über R3 auf GND liegen und damit -12V oder was immer die 
Batterie hat.

von Max M. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> So was: https://www.amazon.de/dp/B092DBGK4R  ?
> (Vermutlich ist das so eine die sich 'auflädt') oder sie braucht einen
> dritten Anschluss.
Da der darauf verbaute LTC4357 von 9-80V Versorgt werden will, ist der 
dritte Anschluss (GND) mit Sicherheit nötig.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Soweit ich weiß gibt es dazu Schaltungen mit MOSFET.
Ja, die verlinkte z.B.

Thomas G. schrieb:
> Ich habe diese Schaltung nachgebaut
Pmos...
Warum macht man sowas, wenn es ICs wie den LTC4357 mit Ladungspumpe für 
einen deutlich besseren Nmos gibt?

von HildeK (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Ich habe diese Schaltung nachgebaut

Das Gate ist jedenfalls falsch angeschlossen. Müsste so aussehen wie im 
Anhang.

Helge schrieb:
> Wird der p-mos nur mit -0,7V angesteuert oder ist ein Fehler im Plan?

Fehler im Plan!

von Rüdiger B. (rbruns)


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Nimm ein Relais das bei Solarspannung über Ladeschlussspannung 
einschaltet und die Diode überbrückt.

von Thomas G. (conquistador)


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HildeK schrieb:

> Fehler im Plan!

Ja, das mag sein.Beim Raspberry3 ist die Schaltung so ähnlich wie meine.
Es gibt von diesem Stromspiegel viele Varianten. Ich wollte das nur als 
Alternative zu diesen teuren Fertigteilen hier reinstellen, weil ich 
damals genau nach sowas gesucht habe.

von Thomas G. (conquistador)


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Max M. schrieb:

> Warum macht man sowas, wenn es ICs wie den LTC4357 mit Ladungspumpe für
> einen deutlich besseren Nmos gibt?

Ja wenn die LTC4357 lieferbar sind, und preislich passen, oder wenn man 
sie umsonst irgendwo "findet" warum nicht.  Das waren aber nicht die 
Bedingungen die ich hatte.

Was ist denn an einem 8mOhm Fet so schlimm bei 10 A, verglichen mit 
einer Schottky Diode mit 0.6V?

von HildeK (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Ja, das mag sein.Beim Raspberry3 ist die Schaltung so ähnlich wie meine.

Richtig. Und da ist auch das Gate am Emitter des Transistors 
angeschlossen, bei deinem Bild ist es an der Basis angeschlossen. Das 
ist der Fehler.

Und die beiden Dioden, die bei meinem Plan noch drin sind, dienen dazu, 
bei Verpolung (denn dafür ist die Schaltung auch geeignet), die 
BE-Strecke des Transistors zu schützen. Du hast die antiparallel zur 
BE-Strecke; kann man auch machen.

von Max M. (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Was ist denn an einem 8mOhm Fet so schlimm bei 10 A, verglichen mit
> einer Schottky Diode mit 0.6V?

Nichts.
Nmos sind nur prozessbedingt besser als Pmos.
LTC4357 sind reichlich verfügbar. Nicht billig, aber im 
Gesamtzusammenhang doch nur Rauschen.

von H. H. (Gast)


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Max M. schrieb:
> Nmos sind nur prozessbedingt besser als Pmos.

Haben die gegen die Naturgesetzte verstoßen?

von Thomas G. (conquistador)


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HildeK schrieb:
> Thomas G. schrieb:
>> Ja, das mag sein.Beim Raspberry3 ist die Schaltung so ähnlich wie meine.
>
> Richtig. Und da ist auch das Gate am Emitter des Transistors
> angeschlossen, bei deinem Bild ist es an der Basis angeschlossen. Das
> ist der Fehler.
>
> Und die beiden Dioden, die bei meinem Plan noch drin sind, dienen dazu,
> bei Verpolung (denn dafür ist die Schaltung auch geeignet), die
> BE-Strecke des Transistors zu schützen. Du hast die antiparallel zur
> BE-Strecke; kann man auch machen.

Ja, Du hast völlig Recht, jetzt sehe ich es auch. Das Gate gehört dort 
nicht an die Basis.

Die Dioden bei mir sollten aber passen oder?

von Thomas G. (conquistador)


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Max M. schrieb:

> LTC4357 sind reichlich verfügbar. Nicht billig, aber im
> Gesamtzusammenhang doch nur Rauschen.

Naja 7€/Stück für ne Diode, hoffentlich braucht der TO nur eine...

von Max M. (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Naja 7€/Stück für ne Diode

PV Panel + Akku + WR gabs ja sicher geschenkt.
Da tun dann 7€ natürlich sehr weh.
Vor allem weil man die auch schon ab 2€ bekommt.

von TomA (Gast)


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Hallo Max M.

Recht so, die eine einseitige Abhängigkeit noch nicht überwunden, begibt 
man sich ohne Not gleich in Nächste. Bravo!

Gruß Tom.

von HildeK (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> Die Dioden bei mir sollten aber passen oder?
Sie verhindern zwar eine negative Spannung an der BE-Diode vom 
Transistor, aber in dem Moment, wo eingangs die Spannung abfällt (ggf. 
mit noch anderen Lasten parallel) wird sie über BE von Q3 und R2 
leitend. Das macht zwar nichts wegen R2, aber der stört meines Erachtens 
auch. In deiner Schaltung mit R2=0 hättest du allerdings einen Rückpfad 
über BE von Q3 und dieser Diode. Das würde beide killen. R2 verlangsamt 
aber den Übergang zum Sperren von Q2 erheblich. Deshalb finde ich meine 
Variante besser.
Auch R3 scheint mir zu hochohmig. Der lässt mehr Restspannung am FET 
übrig. Bei 1M wird das dann schon so groß, dass man das Ganze durch eine 
einfache Schottkydiode ersetzen kann 😀. Zu niedrig führt jedoch zu einem 
höheren Entladestrom über Q3 und R3. Trade-off! Ich finde 10k-50k ganz 
ok, abhängig davon, was man sich leisten will als Entladestrom der 
Batterie.
Also, ich würde R2 weglassen und die Diode(n) wie in meinem Bild setzen. 
Ideal wäre eine Doppeldiode in einem Gehäuse, ebenso wie ein 
Doppeltransistor.
Es ist an jedem Emitter eine Diode notwendig, sonst passt das mit dem 
Fühlen der DS-Spannung am Q2 nicht.

Der Unterschied dieser Schaltungsart zu der einfachsten Variante mit nur 
PMOS und Gate nach GND ist, dass sie, wie eine echte Diode, bereits 
sperrt, wenn die Eingangsspannung kleiner als die Ausgangsspannung (z.B. 
wegen geladenem Elko) ist. Die einfache Variante kann nur Verpolschutz 
und ist solange leitend, solange die Eingangs- oder Ausgangsspannung 
hoch genug ist um den FET am Leiten zu halten. Dafür hat sie noch 
weniger Drop.

von Max M. (Gast)


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TomA schrieb:
> Recht so, die eine einseitige Abhängigkeit noch nicht überwunden, begibt
> man sich ohne Not gleich in Nächste. Bravo!
Trottel!
Du kannst ja gerne zurück in die Höhle kriechen und wieder 
Einzeltransistoren auf Hartpapierplatten mit Silberdraht verschalten, 
weil du eine kurzfristige Beschaffungskrise nicht vom Untergang des 
Abendlandes unterscheiden kannst.

von TomA (Gast)


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Und du glaubst Beleidigungen überdecken deine Fehleinschätzung?

Erbärmlich!

von Thomas G. (conquistador)


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HildeK schrieb:

> Auch R3 scheint mir zu hochohmig. Der lässt mehr Restspannung am FET
> übrig. Bei 1M wird das dann schon so groß, dass man das Ganze durch eine
> einfache Schottkydiode ersetzen kann 😀. Zu niedrig führt jedoch zu einem
> höheren Entladestrom über Q3 und R3. Trade-off! Ich finde 10k-50k ganz
> ok, abhängig davon, was man sich leisten will als Entladestrom der
> Batterie.
> Also, ich würde R2 weglassen und die Diode(n) wie in meinem Bild setzen.
> Ideal wäre eine Doppeldiode in einem Gehäuse, ebenso wie ein
> Doppeltransistor.
> Es ist an jedem Emitter eine Diode notwendig, sonst passt das mit dem
> Fühlen der DS-Spannung am Q2 nicht.


D2 die Z-Diode soll bei mir auch das Gate vor Überspannung schützen, 
wenn mal irgendwo schlagartig ein Verbraucher getrennt wird und da was 
über die Leitung kommt. Was denkst Du darüber?

von HildeK (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> D2 die Z-Diode soll bei mir auch das Gate vor Überspannung schützen,
> wenn mal irgendwo schlagartig ein Verbraucher getrennt wird und da was
> über die Leitung kommt. Was denkst Du darüber?

Wenn das Ganze mit Spannungen oberhalb der maximal zulässigen 
Gatespannung betrieben werden soll, dann ist eine Z-Diode sinnvoll. 
Statisch passiert nichts, denn die Gatespannung wird nur soweit 
aufgemacht, dass noch ca. 50-100mV an der DS-Strecke abfallen, also der 
FET geht nicht auf maximal ON.
Was aber dynamisch passieren kann, ist immer schwer vorherzusagen, da 
kann schon mal ein zu hoher Peak auftreten. Deshalb ist diese Z-Diode 
dort schon richtig - und sei es nur fail-safe.

Ich hatte mich ja an D1 aufgehalten.

HildeK schrieb:
> Und die beiden Dioden, die bei meinem Plan noch drin sind, dienen dazu,
> bei Verpolung (denn dafür ist die Schaltung auch geeignet), die
> BE-Strecke des Transistors zu schützen.

Da muss ich mich etwas korrigieren: die Diode am E vom linken Transistor 
ist auch schon notwendig, wenn die Eingangsspannung auf Null geht. Sonst 
gibt es einen Pfad vom Ausgang über den rechten Transistor auf die 
Basis, deren Sperrspannung dann überschritten wird.

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