Synchrongleichrichter mit 0V drop mit MOSFETs bauen!?

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Moderator: T.Hoffmann

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Mo, 25.05.09, 21:00

Hat jemand zufällig einen Schaltplan (nicht nur Blockschaltbild) für einen Brücken-Synchrongleichrichter mit 4 MOSFETs?

Wie kann das gehen fragen sich jetzt sicher viele... so:
Jeder MOSFET hat eine interne Diode, die dazu führt, das z.B. bei einem N-Kanal-MOSFET über selbige auch ohne Gatespannung der Strom fließt, wenn er "verkehrt gepolt" ist, d.h. wenn man an Source (+) und an Drain (-) anschließt.
Gibt man jetzt aber eine positive Spannung (noch positiver als das (+) an Source, d.h. man benötigt eine zweite Spannung) auf das Gate, sinkt der Spannungsdrop z.B. bei einem BUZ11 @ 500 mA von 700 mV 20 mV ! Das kommt daher, dass ein durchgesteuerter MOSFET an seiner Source-Drain-Strecke den Strom in BEIDE RICHTUNGEN gleich durchlässt! Ein sehr nützlicher Effekt für Synchrongleichrichter!

Nimmt man jetzt 4 MOSFETS, kann man damit erstmal einen normalen Diodengleichrichter bauen, zum Testen sollte man das Gate mit Source verbinden, damit der MOSFET nicht durch statische Aufladung aufmacht.

Was nun noch fehlt, ist eine Ansteuerung der Gates so, dass die die MOSFEST immer dann, wenn ihre interne Diode leitend würde/wird ebenfalls Durchsteuern und in Sperrichtung ihrer internen diode öffnen. Und voilá: man hat einen Synchrongleichrichter mit nahezu 0V Spannungsabfall!

Hat das schonmal jemand in real aufgebaut oder zumindest mit LTSpice?

Hier nochmal die Bildliche Erklärung für das obige, evtl. schwer verständliche Gelaber:
Bildschirmfoto-LTspice IV - ReverseMOSFET cut.png
Hier kann man sehr schön sehen, dass die Polarität der geschalteten Spannung egal ist.

Um einen besseren Eindruck vom geringen Drop zu bekommen, habe ich als Last 0,1 Ohm und als Spannung 1 V genommen, damit die paar mV Drop (blaue Linie) nicht total untergehen.
Ragnar Roeck
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Di, 26.05.09, 11:45

Google hat das hier rausgespuckt. Und dann darauf aufbauend (bestimmte Teile müssen sehr genau dimensioniert werden) noch diese Schaltung, die weniger Probleme machen soll, allerdings einen Trafo mit Mittelanzapfung benötigt. Beide Schaltungen haben daher ihre Daseinsberechtigung und man sollte sich die zweite anschauen, auch wenn man nur die erste aufbauen will.
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Di, 26.05.09, 20:54

DANKE! Ich hatte auch schon öfter mal gesucht, aber sowas noch nicht aufgetan, immer nur Blockschaltbilder wie im Wiki-Artikel. Mittelanzapfung wollte ich vermeiden (ist ja eher unüblich und verdoppelt den Platzbedarf der Sekundärwicklung bei gleicher Leistung).
In LTSpcie hatte ich mir mal was mit ein paar Widerständen, Dioden und Kondensatoren für die Ansteuerung gebaut, aber das hat maximal eine Halbwelle funktioniert (evtl. hätte ich mit 2x P und 2xN-Kanal arbeiten müssen statt 4x N-Kanal). Jedenfalls kamen da immer (theoretische) Ströme von mehreren kA (theoretische ideale Spannungsquelle) durch die MOSFETS bei heraus... also Kurzschluss.
Ich hatte befürchtet, dass man mit OPs herumhantieren muss...

Die Königsdisziplin wäre es da dann noch eine aktive PFC (Power Factor Correction) mit einzubauen ;-)

Was ich mich frage: wieso zum Geier gibt es keine fertigen Synchrongleichrichter-ICs?
Insbesondere, um 3 High-Power-LEDs in Reihe an einem 11,5 - Halogensystem zu betreiben gäbe es doch keine effizientere, kleinere und billigere Möglichkeit! (in Massen Hergestellt könnten soclhe Chips für max. den 4fachen Preis wie herkömmliche Niederspannungs-Gleichrichter angeboten werden und würden damit in großen Stückzahlen ca. 15-30 Ct. kosten)
Borax
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Di, 26.05.09, 22:03

Was ich mich frage: wieso zum Geier gibt es keine fertigen Synchrongleichrichter-ICs?
Gibt es. Sind aber nicht billig:
http://www.elektroniknet.de/home/stromv ... s-mosfets/
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