Aktiver Forumsgleichrichter LT4320 zum Nachrüsten

luebeck
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Beitrag von luebeck »

Hallo Winfried,
vielen Dank für die gute Zusammenstellung der Info!
Und für die eventuelle Bereitschaft die Hardware zu organisieren.
Meine Kenntnisse über Mosfets sind begrenzt aber ich weiß: größer ist nicht immer besser ist im Hinblick auf Störarmut. Geringe Störungen wären mir sehr wichtig für meine kleinen Netzteile.
Bei Fets in Leistungsnetzteilen kommt es mehr auf kleinen Ron und damit geringe Verlustleistung an, so sauber schalten die tendenziell nicht.
Ob es geeignete Mosfets für beide Anforderungen gibt?
Und bevor wir "in Serie" gehen sollten wir vielleicht einen Versuchsaufbau mit den ausgewählten Fets machen.
Das könnte ich eventuell übernehmen. LT4320 und anderes Material habe ich da, nur die Fets sollten nicht zu aufwendig in der Beschaffung sein.
Schöne Grüße
Günter
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Hallo Winfried,

vielen Dank für deine vorbildliche Zusammenfassung und insbesondere auch für deine Bereitschaft Aufgaben zu übernehmen.
Ich schaffe das leider zeitlich nicht.
Ich kann euch höchstens mit Infos versorgen, falls gewünscht.


An alle interessierten:

Es sollte klar sein dass auch ein LT4320 Gleichrichter eine ähnliche Ripple-Form und Amplitude wie ein normaler Gleichrichter hat. Er macht auch nichts anderes als die untere Halbwelle "hochzuklappen".
Hat man mit normalem Gleichrichter am Ladeelko, also vor dem stabilisierenden Längsregler eine 100Hz Ripple Amplitude von 400mVss, dann misst man das auch annähernd beim Aktivgleichrichter.
Ein etwas rundere Ripple Amplitudenform gibt uns aber schon den Hinweis dass da viel weniger höherfrequente Störungen vorhanden sind.
Der Unterschied zu einfachen Dioden insbesondere ohne Einsatz von Snupper Caps ist sehr groß.
Der Unterschied zu Softrecovery Dioden ist entsprechend viel kleiner.
Allerdings hat man in Hochstromanwendungen beim Einsetzen von Softrecovery z.B. HexFreds eine sehr große Diodenvorwärtsspannung und somit nach ohmschen Gesetz eine sehr große Verlusttleistung und zusätzlicher Wärmeentwicklung. Zudem ist die Gleichspannung nach der Gleichrichtung geringer. die Differenz ist Verlust.

Die SMD-DoppelFET SQJQ960EL setze ich seit September auf meiner Miniplatine ein, die 3x im SU-1 verbaut ist. Das ergibt eine Platine mit nur 3 aktiven Bauteilen plus Siebung. Zumindest der 1µF muss direkt an den Chip.

Bevor ich die große Ausführung mit den TO220 FETs in meiner Endstufe verbaut habe, hatte ich einen Dauertest gemacht.
Manches muss ich einfach selbst aufbauen und testen statt Mutmaßungen und Schätzungen zu glauben.

Der Aufbau war ein großer Trafo, ein Aktivgleichrichter mit den von mir vorgeschlagenen TrenchFETs im ungekühlten TO220 Gehäuse, großem Ladeelko und einem ohmschen 500W Lastwiderstand.
Bei 7,28A Dauerstrom hatten in einem relativ kühlen Raum meine vier nicht gekühlten FETs nach 30min eine mit Wärmebildkamera gemessene Temperatur von nur 37°C
Das gelingt aber in dieser Art natürlich nur mit FETs, die sehr geringe Bahnwiderstände Rds(ON) haben.
Außerdem benötigt man logischerweise genügend Gate-Sourcespannung um die FETs komplett bis zum Rds(ON) durchzuschalten.
Ein vergleichsweise angeschlossener ungekühlter 10A Brückengleichrichter hatte bereits nach 1min Betrieb eine Temperatur von mehr als 70°C
Dies beweist eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit des Konzepts in Hochstromanwendungen.

Für uns spielt die geringere Erwärmung in Kleinnetzteilen aber keine Rolle.
Vielmehr überzeugt das sehr günstige HF-Störspektrum der Aktivgleichrichter (insbesondere verglichen mit einfachen Dioden).

Für ein kompromissloses Netzteil würde ich persönlich neben den Aktivgleichrichtern noch CLC-Siebung einsetzen und fertige Dreibein-Stabis wie den sehr guten von Sellarz Regler (z.B. ULN-HC78A) einsetzen.
Das macht die komplette Platine sogar weniger komplex im Nachbau als ein S11 Nachbau und insbesondere noch besser.

Viele Grüße,
Horst
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Danke Günter!

Ein Prototypaufbau inklusive entsprechender Messungen wäre natürlich sehr nützlich! Dann wissen was wir tun, was wir kriegen und was für verschiedene Anwendungen die optimale Bestückung ist.

Die NMOS-FETs habe ich bei Mouser gefunden, dort ist auch die on-line Datenverfügbarkeit und -vergleichbarkeit sehr gut gegeben. Bei der Definition der optimalen NMOS-FET Zieldaten kann vielleicht Daniel (meldano) oder Horst (trinnov) helfen, sie haben sicher die nötige Erfahrung, und dann kann mit dem Prototypaufbau gestestet werden. Wo dann gekauft wird ist ja später klärbar.

Wär' schön wenn das alles so klappen würde und uns vorwärts brächte.

Hallo Horst,

sah gerade erst Deinen Beitrag, Informationen und auch kritische Begleitung von Dir sind jedenfalls sehr begrüßenswert!

Nachdem es hier um die Gleichrichterumrüstung in bestehenden Netzteilen geht, schlage ich vor, dieses Projekt und die Diskussion zunächst darauf zu beschränken. Dein in einen erweiterten Kontext setzen der aktiven Gleichrichtung ist allerdings als Relativierung uns Ausblick sehr wertvoll und verlockend! Mein persönlicher Plan war/ist, diese Gleichrichter auch in meinen AktivLS Netzteilen einzusetzen.

Vielleicht ist es ja eine gute Idee, die Platine auf Nieder- und Hochstromanwendung auszulegen, indem zwei NMOS-FET Bauformen (groß: TO-220 und klein: SMD) vorgesehen werden... Für die Forumsbeschaffung würden wir dann die Niederstromvariante als Fertigplatine bestellen, für die Hochstromvariante ggf. separat vorgehen. Na, mal sehen.

Danke und Grüße,
Winfried

4420
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Wenn ihr für einen Test verschiedene Bauteile bestellen wollt, solltet man wissen dass Mouser bei Nettobestellwert unter 50€ ganze 20€ Versandkosten nimmt.
Bei Digikey ist das nicht viel weniger.
Hat da jemand andere Erfahrungen oder Ideen?

Gruß,
Horst
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luebeck
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Beitrag von luebeck »

Danke Horst für die weiteren Informationen.
Es sieht ja so aus, als ob der LT4320 bisher mit allen getesteten Fets gut spielt.
Kannst du die Störarmut der Hochstrom-Fets eigentlich einschätzen oder hast du Messungen gemacht?
Etwas OT, aber für ein kompromißloses Netzteil vielleicht interessant: ich habe 5 Trafos mit verschiedenen Kernformen auf ihre Netz-Störunterdrückung untersucht im Bereich bis 100khz. Schlecht waren RKT ohne/mit geerdetem Schirm, ebenso ein in HK beschaffter Ferrit R-Core mit getrennten Winklungen.
Am wenigsten Störung aus dem Netz sammelten Block Trenntrafos ein, z.b. der FL30/12.
Da scheint das verwendete Kernmaterial wohl ziemlichen Einfluß zu haben. Ende OT
Winfried, danke für den Hinweis auf Mouser.
Kann dort jeder bestellen auch ohne eigenes Gewerbe? Bei Farnell war es mal nicht so einfach.
Schöne Grüße
Günter
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SolidCore
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Beitrag von SolidCore »

Hallo zusammen

Wow. Was für eine tolle Initiative. Ich würde mich ebenfalls gerne beteiligen, und in Summe 20 Boards nehmen.
Horst seine eingebrachten Vorschläge sind absolut richtig und sinnvoll. Die vorgeschlagenen Trenchfets habe ich mir angehört, und für highendig befunden. Ebenso wäre im Out der Platine noch ein Zusatz sehr sinnvoll, der dreibeinigen Regler nach LM78xx Beschaltung zulässt. So kann man wahlweise noch einen Superregler wie Belleson, Sellarz, NewclassD usw dahinterschalten, es bietet aber auch die Möglichkeit, bei 5V out über den zusätzlichen Superregler einen zweiten 3,3V Abgang simpel hinzuzufügen, für Geräte ohne galvanische Trennung der beiden Spannungen eine gute Zusatzoption. Vielleicht sogar 2 Reglerabgriffe, für beides, und Löcher vor den Reglern, um ein kleines C davorzusetzen.
Was auch sinnvoll wäre, ist eine größere Lochbohrung der beiden Ausgangsklemmen. Bei internem Einbau kann man besser direkt anlöten, für hohe Ströme wäre ein Loch für wenigstens 1,5mm² sinvoll.
So käme das ganze Forum in den Genuss richtig toller Netzteile, und hat zusätzlich noch Optionen, je nach Anwendung.
Das einzige, was dann noch fehlt, wäre eine symetrische Variante des ganzen. Dort kann ich aus Erfahrung berichten, das der 4320 da ganz pingelig reagiert, genauere Details dazu kann Horst vielleicht mal berichten, er hat eine Lösung gefunden, sonst würde die Endstufe nicht laufen damit. Vorab kann ich aber sagen, das ein symetrisches Netzteil (mit aktiver Gleichrichtung) mit einem Dreiadrigen Trafo bisher nicht möglich ist.

Gruss
Stephan
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Spektrum hatte ich mir bisher nur für die SMD Doppel-FETs angeschaut.
Die TO220 noch nicht. Ich kann mir aber beim besten Willen nicht vorstellen dass die FET Auswahl so kritisch sein soll.

Für meine Hochstromanwendung hatte ich logischerweise auf den Rds(ON) geschaut.
Der SUP90N04 hat max. 0,0033 Ohm bei 10V Vgs, typisch 0,0027 Ohm
Außerdem auf Gate-Source-Kapazität (nicht zu hoch) und die beiden Werte für Rise Time (Tr) und Fall time (Tf)
Wobei der LT4320 anscheinend sehr hohe Gate-Source-Kapazitäten treiben kann.
Dann noch Vds, hier 40V und für die allermeisten Anwendungen mehr als ausreichend.

Bei Mouser kann jeder Endverbraucher bestellen.
bei Farnell nicht direkt, aber über https://www.develektro.com/

Bei ein und der selben Platine den Einbau von SMD und auch für TO220 vozusehen, da sehe ich keinen Sinn drin.
Da könnt ihr gleich die TO220 nehmen und dann die Platine für beide Ensatzgebiete nehmen.
Meine Mini-Platine für die SMD-Variante ist nur so groß wie die drei Bauteile. 3cm breit und ca. 1,3cm hoch.
Deswegen mussten die SMD Teile rein.

Bei der Auswahl des LT4320 reicht logischerweise die Normalausführung (DC - 60 Hz). Die Ausführung die DC- 600Hz kann, also der LT4320-1, macht da keinen Sinn.

Gruß,
Horst
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luebeck
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Beitrag von luebeck »

Danke Horst,
damit wäre auch ich für die Variante mit TO220-Gehäuse liegend.
Hattest du den SUP90N04 schon mit dem LT4320 laufen oder hältst du noch einen Probeaufbau auf Lochraster für sinnvoll?
Schöne Grüße
Günter
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

Vom SUP90N04 sind schon etliche in Nutzung am LT4320
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Freunde,

hier geht's ja ab! Toll!

Ich denke wir haben breiten Konsens:
wgh52 hat geschrieben:Nachdem es hier um die Gleichrichterumrüstung in bestehenden Netzteilen geht, schlage ich vor, dieses Projekt und die Diskussion zunächst darauf zu beschränken.
... auch weil die kleine Schaltung erstmal breite Verwendung finden kann. Weiterführende, auf diesem Design basierende noch bessere Netzteilschaltungen sind natürlich möglich und sinnvoll, verzögern aber die Realisierung für die Nachrüster und sollten ggf. als Fortsetzung angegangen werden wenn wir die kleine Platine am Laufen haben.

Was wir ersetzen wollen sieht man hier:

Bild Bild Bild

Als Zielgröße ca. 30x15 mm für die aktive Gleichrichterplatine zu nehmen empfände ich als sehr zielführend, weil wir ja nicht wissen wo das Teil überall reinpassen muss 8) Ich habe mal freundlicherweise eine handgemachte Prototypplatine fotografiert bekommen, die arbeitet mit DoppelFETs.

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Grüße,
Winfried

4421
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Trinnov
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Beitrag von Trinnov »

wgh52 hat geschrieben:Weiterführende, auf diesem Design basierende noch bessere Netzteilschaltungen sind natürlich möglich und sinnvoll, verzögern aber die Realisierung für die Nachrüster und sollten ggf. als Fortsetzung angegangen werden wenn wir die kleine Platine am Laufen haben.

Grüße,
Winfried
Ok, ich halte mich ab sofort zurück.

Du hättest gerne sagen können dass die oben gezeigte kleine Platine die Prototyp-Platine von mir ist.
Sie funktioniert übrigens fantastisch und ist vermutlich aktuell der kleinste Aktivgleichrichter mit ca. 3cm Breite für direkten Ersatz eines normalen Brückengleichrichters.
Die Platine ist rückseitig mit massivem solidcore Silberdraht verkabelt. Die herausgeführten Anschlussdrähte passen direkt in eine Platine und bilden quasi ein Sandwich, wenn man die Platine legt. 1µF ist auf der Rückseite als SMD X5R in 0603

So jetzt lasse ich es mit den Abschweifen. Versprochen.

Gruß,
Horst
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Horst,

danke für Dein Verständnis :cheers: Ich hoffte es wäre OK das Foto zu zeigen, das Bord ist wirklich schön kompakt, es sollte nur als Beispiel dienen.

Wenn die Forumsplatine geht, wäre eine Weiterentwicklung Richtung einer Forumsnetzteilschaltung inkl. CLC Siebung sicher sehr spannend!

Grüße,
Winfried

4422
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SolidCore
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Beitrag von SolidCore »

Hallo Winfried

Ich habe nochmal zurückgeschaut auf Beitrag Nr 1. Dort ging es sehr wohl um ein Netzteilboard, und meldano
schlug vor, einen Gleichrichter als Abfallprodukt mit zu entwerfen. Ich kann ja verstehen, das du selbst nur einen Gleichrichter benötigst. Damit aber den lieben Horst rauszukicken ist doch etwas fehl.
Die Gleichrichterplatinen gabs übrigens bereits, aber kein Forum war bisher in der Lage, mal ein Gesammtkonzept mit 4320, incl Siebung und möglicherweise auch sogar Optionen für gute Regler je nach Anwendung anzubieten. Ich finde die Idee mehr als großartig, hat man damit doch ein traumhaftes Universalnetzteil erschaffen für jede unsymetrische Anwendung. Und wenn dann noch ein Schriftzug auf dem Board zu sehen ist wie: Aktives-Hören Universalboard wäre es ein geiler Werbeträger fürs Forum :) Auch wenn es das nicht nötig hat.

Gruss
Stephan
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

meldano hat geschrieben:...Benötigt ihr ein einzelnes Board zum Nachrüsten?
Könnte ich quasi als Abfallprodukt mit auflegen...
Daniel

Stephan,

bitte lass uns das Kind nicht mit dem Bade ausschütten :roll:

Ich habe lediglich gebeten zunächst auf das von mehreren auch in signifikanten Stückzahlen gewünschte Nachrüstbord zu fokussieren und dann Erweiterung auf ein Forumsnetzteilbord zu betreiben. Also:
1. Das kleine Gleichrichterbord zur Nachrüstung in Netzteilen
2. Ein Forumsnetzteilbord mit aktiver Gleichrichtung

Alternativ kann das Forumsnetzteilbord mit aktiver Gleichrichtung auch parallel in einem separaten Faden entwickelt und realisiert werden.
Ich werde gerne dazu beitragen was ich kann und hoffe es entstehen hier keine Befindlichkeiten, das wäre mir unangenehm.

aGrüße,
Winfried

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SolidCore
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Beitrag von SolidCore »

Hallo Winfried

Bei mir sehe ich keinerlei Befindlichkeiten. Ich fand es ehrlich gesagt nur etwas dreist,
einfach die Thematik zu verdrehen aufgrund deiner Belange. Und mehr habe ich auch nicht geschrieben.
Dafür hast du nun jemand anders verärgert.
Um diesen sehr interessanten Beitrag aber nicht mit unnützem Hin- und her vollzumüllen,
schlage ich vor, entweder darüber abzustimmen, oder den Ersteller entscheiden zu lassen.
Lieber wären mir kompetente Vorschläge zu einem Gesammtkonzept, und den kleinen Gleichrichter
als Bonus. Dies ist aber nur meine Meinung.

Gruss
Stephan
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