Discussion in 'Opencharge' started by lsimma, Jan 15, 2008.

  1. lsimma

    lsimma New Member

    Hallo,

    da Malte das Thema aufgebracht hat hab ich die Verpolschutzeinrichtungen des Opencharge geprüft.

    Verpolter Autoakku (Eingang):
    Der Verpolschutz durch T2 ist korrekt gegeben. Habe eine 12V Akku und einen 39,5V Akku verpolt hingehängt. Mehr geht nicht da der T2 max. 40V Uds kann.

    Verpolter Akku (Ausgang):
    Der Verpolschutz funktioniert zwar wegen T3 jedoch bietet der T10 keinen Verpolschutz. Er wird durch D17 und R54 komplett überbrückt. Da der T3 und die Diode D3 den Verpolschutz sehr gut übernehmen kann T10 entfernt bzw. überbrückt werden.

    Habe T10 Drain nach Source überbrückt und dann den Verposchutz geprüft bis 39,5V.

    Achtung: An T3 summiert sich einen Spannung an Vss und die verpolte Akkuspannung. Sind die StepDown FETs vorhanden welche ja gesperrt sind wenn das Ladegerät eingeschaltet wird, dann liegen 7V auf Vss. Es lagen an T3 Uds 46V an.

    Wer keine StepDown FETs hat, 15V Eingangsspannung hat und einen 50V Akku anhängt, bei dem liegen an T3 schon 65V an. (T3 hat Uds max. von 55V !!)

    @RALF: Achtung in deiner Version mit 32V Eingangsspannung und 16xLiFe (58V) bekommt der T3 bei Verpolung ganze 90V ab - ich denke dass der dann einen Durchbruch erleidet - dann knallt die Sicherung raus - ja und dann liegen an Vss minus 50V an - ob das dann noch gut geht ??

    Lösung für Ralf: FET mit höherer Uds ? Da T3 nicht Schaltet sondern Linearregelt sollten die höheren Kapazitäten, die geringen Schaltzeiten und die etwas höhere Rdson egal sein denke ich.

    Zusammenfassung für Standardversion:
    Eingangsverposchutz ist ok
    T10 kann entfernt werden - ist nur störend - Drain mit Source verbinden
    T3 erledigt den Verpolschutz sehr gut

    @Thomas: Falls Du das bestätigen kannst bitte im Schaltplan berücksichtigen.

    Beste Grüße,
    Lukas
  2. lsimma

    lsimma New Member

    Messwerte zum Verpolschutz

    Die Messungen im Einzelnen (T10 überbrückt):

    Prüfung des Eingangsschutzes:

    Verpolter 12V Autoakku -> OK
    T2 Uds = 12V
    T2 Ugs = 0V

    Verpolter 39,5V Autoakku -> OK
    T2 Uds = 39,5V
    T2 Ugs = 0V

    ----------------

    Prüfung des Ausgangsschutzes - Ladegerät ist nicht an Autobatterie angeschlossen

    Korrekter 9V Akku -> OK
    Masse = 0,3V
    Vss = 8,9V
    D3ak = 7,8V
    Stromfluss 3mA

    Verpolter 8V Akku -> OK
    Masse = 0V (Masse zu Akku -/ Masse ist nachfolgend Index m)
    Vss = 0V
    T3 Uds = 7,6V
    T3 Ugs = 0V
    Stromfluss kleiner 1mA

    ----------------

    Prüfung des Ausgangsschutzes - Ladegerät ist an 12V Autobatterie angeschlossen und ist in Mainmenü

    Verpolter 8V Akku
    Masse = 0V
    Vss = 6,6V (Die Spannung ist da jedoch mir nicht direkt erklärbar da die StepDown FETs gesperrt sind)
    T3 Uds = 14,26V
    T3 Ugs = 0V

    Verpolter 36V Akku
    Masse = 0V
    Vss = 6,6V
    T3 Uds = 42,6V
    D10 = 36V
    -> Prüfung der Spannungen am IC4a/b und MAX110 -> keine der Spannungen ist besonders, alles innerhalb der Grenzen.

    Beste Grüße,
    Lukas
  3. MalteS

    MalteS Member

    Hi Leute,

    nochmal ein Nachtrag hierzu von mir. Ich sehe das genauso und habe mal bei IRF gesucht. Der IRF5210 scheint mir gut geeignet den IRF4905 zu ersetzen. Der hat dann einen Vdss von -100V. Gibts auch bei Reichelt für einen vergleichbaren Preis.

    Gruß
    Malte
  4. Space

    Space New Member

    Hallo Malte,
    den IRF5210 kann man sicherlich einsetzen.
    Allerdings ist der nominelle RDS mit 0.06Ohm höher als die 0.02Ohm des 4905. Ein wenig wird der Nachteil durch die kleinere Gatekapazität (2700pF vs 3400pF) ausgeglichen.
    Wenn man auf die zusätzliche Sicherheit der Spannunsgfestigkeit verzichten kann, sollte man aber bei dem 4905 bleiben. Der Wirkungsgrad ist hiermit besser.

    TH
  5. MalteS

    MalteS Member

    Hallo Thomas,

    ja ist klar, bei 15A wären das dann 0.9W statt 0,3W Verlustleistung. Na ich glaub damit kann ich leben. Das weglassen des Extra Verpolungschutzes vereinfacht die Sache doch deutlich.

    Ach so: Bild von meiner Kiste:
    Das Bild ist uralt, diese Ladeübersicht auf dem Display gibts so nicht mehr - sieht jetzt was netter aus. Der Deckel fehlt ebenfalls - mit fehlt immer noch ein flacher Stecker um das Display etwas tiefer zu montieren, aber man sieht wo die Reise hingeht. Auch nicht zu sehen - bis auf die Lötpads unten rechts - ist der MMC Kartenleser.

    Die Software ist soweit fertig, ursprünglich wollte ich RFID zur Akkuerkennung verwenden, das Thema habe ich aber fallen gelassen, die Reichweite ist zu gering.

    Jetzt will ich noch dafür sorgen das Updates von der MMC Karte nachgeladen werden können, das steht noch aus. Batterieladekurven werden jetzt schon auf der Karte geloggt.
    Dann muss ich noch eine menge Testen

    Attached Files:

  6. Space

    Space New Member

    Malte du hast recht, der RDS ist nicht wirklich relevant.
    Der FET wird ja sowieso meistens im Regelbetrieb betrieben und somit ist die Gatekapazität auch latte....

    Ich nehme es in den Schaltplan/Stückliste mal mit auf :)
  7. Ralf P.

    Ralf P. New Member

    Hallo ,

    ist es nicht so das bei 15A am IRF5210 mit 0,06Ohm 13,5W abfallen (P=I²*R) statt 4,5W beim 4905 ?
    Könnte man nicht 2 oder 3 IRF5210 parallel schalten um die Verluste zu mindern ?

    Gruß Ralf
  8. MalteS

    MalteS Member

    ups hast natürlich recht. Der FET könnte das auch noch abführen, der Wirkungsgrad leidet aber. Das ist durchaus ein Punkt. Bei 300W und angenommenen 85% sind das statt 45W mal eben ~52W. Dabei ist der IRF3205 mit 0.008Ohm berücksichtigt. Das wären dann ~2.3% weniger Wirkungsgrad an dem Punkt.
    Andererseits wird derjenige der 15A laden möchte vieleicht auch mit dem IRF4905 hinkommen da ja die Spannung in dem Fall kleiner ist.

    Zwei Längsfets wären aber auch eine charmate Lsg. (insb. für mich :)) da dann auch die mgl. Verlustleistung ohne Stepdown Wandler steigt. (Stepdown Wandler ist bei mir nicht enthalten). Andererseits peile ich eh im Moment eher den 10A-12A Fall an.

    Na ja, mal sehen. Ist halt eine Option
  9. lsimma

    lsimma New Member

    Hallo,

    ups, danke Ralf, vor lauter suchen nach kleinem Rdson bei 100V hab ich auf die Polarität (P-channel / N-channel) vergessen... Inhalt daher wieder entfernt.

    Hmm.... bei den N-Channel Powerfets gibt es ja eine recht grosse Auswahl von 100V Typen mit kleinem Rdson (zb. FQP90N10V2; 100V; 8,5mOhm) bei den P-Channel Powerfets finde ich nichts brauchbares bei 100V mit kleinem Rdson. Suche ich falsch oder gibt es wirklich nix ?

    PS: Das zweite Ladegerät wird vom Sohn derzeit gelötet daher bin ich nun intensiv auf der Suche nach einem T3 FET mit Uds ca. 100V um den Verpolschutz korrekt zu haben. Den Rdson möchte ich gering halten damit die 15A auch locker machbar sind. Dazu werde ich (wenn notwendig) 2 Stück von T3 parallel verwenden (der Platz von T10 ist ja frei geworden).

    Beste Grüße,
    Lukas
  10. Space

    Space New Member

    @Lukas
    Parallel schalten von 2 FETs wird nicht den gewünschten Erfolg bringen.

    Im Schaltbetrieb, wie bei einem Wandlerfet, geht das Parallelschalten ohne Probleme.
    Aber im Non-Stepup Mode wird der FET im puren Regelbetrieb und mit Stepup auch noch mit hohem Regelbetriebsanteil betrieben.
    Das ist dann purer Zufall, das hier die beiden Kennlinien eines FET Paares übereinander passen und sich somit die Ströme über beide FET's sauber aufteilen.

    Source Widerstände helfen beim Stromaufteilen (siehe Entladefets), sind aber wieder mist für die Wärmeentwicklung.
  11. lsimma

    lsimma New Member

    Hallo Thomas,

    danke für die Korrektur.... jetzt hab ich den Zusammenhang vermutlich verstanden:

    Im Schaltbetrieb von FETs wird der FET voll aufgesteuert und der FET durchwandert so schnell es die Kapazitäten zulassen die Zone von gesperrt bis voll offen. Ungleichheiten in der Kennlinie Ugs zu Ids sind hier so gut wie egal da der Schaltvorgang schnell erfolgt. Wenn beide FETs voll offen sind dann entscheidet nicht mehr Ugs sondern nur mehr der Rdson welcher FET welchen Strom übernimmt. Hier ist Parallelschalten somit erlaubt.

    Im Regelbetrieb wird Id durch die Vorgabe von Ugs bestimmt. Es ist die Kennlinie "Transfer Characteristics" [Id zu Ugs] entscheidend. Die Kennlinie mit höherer Temperatur ergibt bei gleichem Ugs einen höheren Id.
    4V Ugs / 25° 0 => 4A / 175° => 7A
    Wird ein FET etwas wärmer als der andere dann übernimmt der Wärmere einen noch höheren Strom und wird noch heisser - so lange bis er einfach wegstribt :-( Das es zwischen den FETs Aufgrund von Ungleichheiten in der Kennlinie und Kühlung immer Unterschiede gibt ist das davonlaufen von einem FET unvermeidlich. Ein einfaches Parallelschalten ist hier nicht erlabut.

    Daher benötigt es bei den Entlade-FETs je FET einen Widerstand (R31 und R41). Wenn einer der FETs mehr Id aufweist als der andere dann entsteht an diesem Wdst. eine höherer Spannungsabfall - dieser hebt das Potential am Source an - das Potential am Gate bleibt konstant - somit verringert sich Ugs und der FET reduziert den Strom Id. Dieser Widerstand ist zwingend notwendig denn er regelt den Strom auf gleiche Verteilung zwischen den FETs ein.

    So... ich hoffe dass ich das korrekt verstanden habe ...

    Danke,
    Lukas
  12. lsimma

    lsimma New Member

    Hallo,

    wie Ralf mir schrieb: Als Ersatz für den T3 gibt es von Vishay den SUM90P10-19L der hat bei 100V eine Rdson von 19mOhm, das Gehäuse ist ein To263. Leider wurde noch keine Quelle (Distrobutor) für den gefunden.

    Wer kennt noch andere mit ca. 100V und geringem Rdson welche sich als T3 eignen würden ?

    Danke,
    Lukas

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