Gleichrichter

Schottky oder Silizium?
 
Windfried
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 68
Beiträge: 711
Dabei seit: 05 / 2006
Betreff:

Gleichrichter

 · 
Gepostet: 16.01.2012 - 18:26 Uhr  ·  #1
Will die Angelegenheit mal bischen vertiefen, insbesondere bezüglich Eignung als Gleichrichter zur Ladung für Akkumulatoren mit kleiner Systemspannung, also 6 oder 12V.

Auch wenn die 0,3 V Flussspannung bei Schottky-Dioden nur bei kleinen Strömen gelten - bei der SB 1260 im angeführten Link sind es selbst bei 100 mA schon 0,33V, bei 10A dann 0,58V – ist das bei Niedervolt-Anwendungen (12V) verglichen mit Silizium-Gleichrichtern immer noch die bessere Wahl. http://www.produktinfo.conrad…._de_en.pdf

Selbst wenn man bei Silizium meinen könnte, die Flussspannung der Einzeldiode beginnt bei 0,6V – das sei auch nicht wesentlich mehr als 0,58V. Es ist nur der Beginn und auch nur bei 150°C Sperrschicht-Temperatur. Bei 25°C geht es nämlich erst bei ca. 0,75V los und läuft hoch auf 0,9V bei 10A http://www.produktinfo.conrad…._de_en.pdf

Bei Brückengleichrichtung liegen immer 2 Flussstrecken hintereinander, so dass man bei Nennstrom bei Schottky mit etwa 1,16 V rechnen muss, bei Silizium mit 1,8V.
Zu Ladebeginn sind es bei der Schottky nur um 0,7 V, jedenfalls unter 1V, was ja auch ganz freundlich ist. Silizium bei etwa. 1,5V.

Auch bei den Kosten liegt man mit Schottky-Dioden auf der guten Seite.
Bei der SB 1260 kosten für eine Drehstrombrücke 6 Stück bei www.conrad.de , von denen die Datenblätter stammen, 6,12 EUR.
Ist eine 12A-Diode mit 60V Sperrspannung. Damit kann man bei guter Kühlung bei Drehstrom auf bis zu 36A Gleichstrom kommen. Max. Gleichrichtwert 120V, wobei man nach meiner Meinung schon wegen induktiver Spitzen bei Schaltvorgängen bei 60V bleiben sollte.
Nach Datenblatt der Si-Brücken werden als Anschlusswert Ueff gar nur etwa 1/3 der maximalen Sperrspannung empfohlen. Hier wären das also nur 40Veff.

Es gibt aber auch Ausführungen mit 100V Sperrspannung, entsprechend Drehstrom etwa
67 Veff, vermutlich 70V riskierbar.
Systembedingt ist wohl bei 120V Sperrspannung Schluss.

Vorteile haben also auch Nachteile.
Auch muss man sich die Brücken selber zusammenstellen.

Die Silizium-Drehstrombrücke PSD 25/2 ist mit 15,71 EUR wesentlich teurer, verträgt ohne Kühlung nur 4A, hat höhere Flussspannung s. o. aber bereits eine Spitzensperrspannung von 300V. Das ermöglicht Drehstrom-Anschluss mit 60 Veff.
Sie sind mit Spitzen-Sperrspannungen bis 1900V zu haben, entsprechend Drehstrom mit 575 Veff.

Kühlbedingungen und Montge
Schottky:
Bei den genannten Schottky-Dioden zitiere ich bezüglich Dauergrenzstrom den bemerkenswerten Satz aus dem Datenblatt: „Gültig, wenn die Anschlussdrähte in 10 mm Abstand vom Gehäuse auf Umgebungstemperatur gehalten werden“
Nach Dateblattkurven auf Blatt 2 gilt aber für 100% Grenzstrom 75°C Außentemperatur.
Ich schlussfolgere daraus, dass der Maximalstrom, hier 12A fließen kann, solange die Anschlussdrähte in 10mm Abstand nicht heißer werden als 75°C. Damit das in Etwa gelingt, empfehle ich, auf einer zu bauenden Leiterplatte für Max.-Strom die Lötflächen nicht kleiner als je 3 cm² zu halten. Auch sollten die Diodenanschlüsse eher länger bleiben als 10mm, schon damit die Dioden beim Löten nicht den thermischen Tod sterben.
Eine Dioden-Leiterplatte kann aus kupferkaschiertem LP-Material durch einritzen der Trennstege mit dem Messer gebaut werden. Im Abstand von 2-3 mm einritzen und Trennstege von der Klebung ablösen. Möglichkeiten für Befestigung der LP nicht vergessen!
Exakte Berechnung der Kühlverhältnisse gerne.

Silizium:
Für die Siliziumbrücken sind in den Datenblättern die Kühlbedingungen/Nennstrom angegeben. Bei Höchststrom sind das schon ansehnliche Kühlkörper.
Bei forciertem Luftstrom, also bei Luftgeschwindigkeit von einigen m/s, wie sie z.B. an der WKA direkt auftreten, ist der Kühlflächenbedarf wesentlich geringer.
Montage dann z.B. mit gutem Wärmekontakt zu einem Gehäuseblech.

Zusammenfasung:
Schottky-Brückengleichrichter haben bei Ladebeginn Flussspannungen von etwa 0,66V. Bei max. Strömen steigen sie im Beispiel auch auf 1,7V
Ein Ladebeginn ist bei einem 12V Bleiakku nicht unter 14,2V zu erwarten. Das schon bei 50% Entladung. Da hat er bei Ladung schon mindestens etwa 13,5V.
Forum/cf3/topic.php?p=24877#real24877

Flussspannungen bei Silizium-Brücke 1,5V bis 1,8V.
Ladebeginn bei gleichen Bedingungen nicht unter 1,5+13,5 = 15V.
Für Silizium sind aber hohe Sperrspannungen möglich.

Schottky-Diodenbrücken haben etwa 0,8V geringere Flussspannung bei Ladebeginn und
geringere Verlustleistungen, was sich bei höheren Strömen aber weniger bedeutend auswirkt.
Sie sind in der möglichen Sperrspannung begrenzt.
Möglicherweise ist, unter Wahrung von Sicherheiten, schon bei Eingansspannung 70Veff Schluss. Das sollte für die höchstmögliche Leerlaufspannung des Generators gelten.
Es scheint keine fertigen Schottky-Brückengleichrichter zu geben.

Anmerkung:
Es gibt auch andere Hersteller, andere Bezeichnungen und andere Lieferanten.

Das wars mal wieder vom Windfried
Windfried
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 68
Beiträge: 711
Dabei seit: 05 / 2006
Betreff:

Re: Gleichrichter

 · 
Gepostet: 16.01.2012 - 21:11 Uhr  ·  #2
Bevor jetzt die Fehldimensionen einsetzen bezüglich Leerlaufspannung, die der Generator für Ladebeginn haben muss, von mir eine Präzisierung:

Die Betrachtung der Minimalspannungen im vorigen Beitrag gilt für die Amplitude oder Spitzenspannung Us, also 1/2 Uss. http://de.wikipedia.org/wiki/W…B6.C3.9Fen
Die Wechselspannung des Generators ist allerdings als Effektivspannung Ueff messbar. Diese beträgt bei exakter Sinusform 0,7 * Us.

Daher bezüglich Wechselspannung Ladebeginn bei Schottky-Brücke schon ab 14,2 * 0,7 = 10 Veff
:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: Bei Silizium_Brücke schon ab 15 * 0,7 = 10,5 Veff.
Auch für Drehstrom.

Ab da ist zu erwarten, dass schon einige Strömlinge fließen.
Gilt aber nur für idealen Sinus.
Da die üblichen Vielfachmesser Ueff aus dem Gleichrichtmittelwert bilden, ist das Ergebnis vom Formfaktor abhängig. http://de.wikipedia.org/wiki/G…Konsequenz

Wer weiter mit 12 Veff rechnet - schlimm ist das auch nicht. Ist womöglich auf der sicheren Seite.
1. Gibt es Toleranzen, bei Generatoren und bei Messgeräten.
2. Haben gerade die selbstgebauten Generatoren oft einen zu spitzen "Sinus". http://de.wikipedia.org/wiki/Formfaktor_%28Elektrotechnik%29

Gruß, W.
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0