aktive MOSFET-Gleichrichtung für LED-Beleuchtung

raymund · 17. März 2005

So, die IRF-Dinger sind da...

Warum hat mir niemand gesagt, daß die so klein sind?
Jetzt muss ich meine Juwelierslupe zum Löten rauskramen...

Gruß
Raymund

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Schau mal hier:
mosfet gleichrichter .

wrrdlbrrmpft · 17. März 2005

raymund schrieb:
Jetzt muss ich meine Juwelierslupe zum Löten rauskramen...

Was deine Werkstatt-Ausrüstung betrifft, scheint es dir wenigstens an nichts zu mangeln. Wahrscheinlich hast du sowieso längst eine eigene Werkshalle für deine Fahrradlampen errichtet, habe ich Recht? Ach ja, ich habe sogar ein Foto davon. Die Aufschrift "Raymunds Lampenwerkstatt" ist aus der Aufnahmeperspektive leider nicht zu erkennen.

wrrdlbrrmpft

MTB-News.de

raymund · 17. März 2005

wrrdlbrrmpft schrieb:
Was deine Werkstatt-Ausrüstung betrifft, scheint es dir wenigstens an nichts zu mangeln. Wahrscheinlich hast du sowieso längst eine eigene Werkshalle für deine Fahrradlampen errichtet, habe ich Recht? Ach ja, ich habe sogar ein Foto davon. Die Aufschrift "Raymunds Lampenwerkstatt" ist aus der Aufnahmeperspektive leider nicht zu erkennen.

wrrdlbrrmpft

Ja, was Werkzeuge betrifft, lasse ich mich nicht lumpen, aber wenn ich die Cargolifterhalle zur Verfügung hätte, müsste ich nicht nach Tischgeräten Ausschau halten.

Gruß
Raymund

wrrdlbrrmpft · 19. März 2005

RedmEx schrieb:
1. Könnte man nicht eine induktive Gättung einsetzen, wenn die Kondensatoren die Gatespannung oben halten ?

Das weiß ich nicht! Vielleicht kann da noch ein Profi was zu sagen.

Bei der Spannungsverdopplung nach Greinacher dürfte dieser Effekt aber nicht auftreten, da der Kondesator nicht mit den gates gekoppelt ist, so dass ich hier ruhig sieben kann, oder irre ich mich ?

Kannst du die Schaltung, die du im Kopf hast, skizzieren oder näher beschreiben? Unter einer Spannungsverdopplung mit zwei Kondensatoren und zwei Dioden kann ich mir was vorstellen. Wie ersetzt du die Dioden durch FETs?

wrrdlbrrmpft

RedmEx · 20. März 2005

wrrdlbrrmpft schrieb:
Das weiß ich nicht! Vielleicht kann da noch ein Profi was zu sagen.

Kannst du die Schaltung, die du im Kopf hast, skizzieren oder näher beschreiben? Unter einer Spannungsverdopplung mit zwei Kondensatoren und zwei Dioden kann ich mir was vorstellen. Wie ersetzt du die Dioden durch FETs?

wrrdlbrrmpft

Gut dass du fragst, das zwingt mich mal näher darüber nachzudenken. Also ich nehme einen IRF 7319 und lege den einen Wechselspannungspol, der bei mir geerdet ist, an die beiden Gates. Den anderen an die beiden Eingänge. Dann nehme ich zwei 100 myFahrad (

) Kondensatoren in Reihe und lege die Mitte auf Erde. Die positive Seite der Elkos verbinde ich mit dem N-Kanal Ausgang, die negative mit dem N-Kanal Ausgang. Ob hier auch der Reversebetrieb sinnvoll ist, mag ich nicht zu beurteilen.
Damit werden beide Halbwellen in unterschiedliche Kondensatoren gespeist, die in Reihe die doppelte Spannung und den halben Strom auf der Gleichrichter-Seite ergeben. Da rafinierte an der Verdopplung ist, das jede Halbwelle nur einen Diode (oder hier einen FET passieren muss (-> geringe Verluste) und die Welligkeit relativ niedrig ausfällt (laut Eberhard). Mit den geringen Verlusten bei aktiver Gleichrichtung, die du gemessen hast, wäre Spannnungsverdopplung kein Vorteil mehr, höchstens noch, falls hier das Kondensator-Problem nicht auftrifft. Sorry, mit dem zeichnen hab ichs nicht so, müsste was auf Papier skizzieren und einscannen, aber ich denke es ist auch so verständlich was ich vorhabe.

Die Gleichspannung gebe ich auf einen Schaltregler (KFZ-Handylader), der bei 25 km/h die 25V bei 200 mA (AXA HR) mit 80 % Wirkungsgrad in 4 V und 1 A konvertiert. Soweit die Therie, die Praxis hinkt leider stark hinterher.

Werde nach den ersten Tests berichten...

Der RedmEx

wrrdlbrrmpft · 20. März 2005

RedmEx schrieb:
der bei mir geerdet ist

Dein Fahrrad ist geerdet? Alter Schwede!

So, wie ich es verstanden habe, ersetzt du einfach die Dioden durch die FETs, wobei das Gate an der Spannungsquelle zwischen den Kondensatoren angeschlossen ist. Das dürfte so wohl nicht funktionieren, wegen der Kondensatoren. Das Problem ist halt, dass ein aufgesteuerter FET in beiden Richtungen (Drain <--> Source) leitend ist. In dem Moment, wo sich die Stromrichtung umkehrt, müsste er jedoch sperren, weil sich sonst der Kondensator wieder entleert. Keine Ahnung, wie man sowas ohne größeren Spannungsverlust vermeiden kann.
Wenn man die Glättung unbedingt braucht, ist Eberhards Spannungsverdoppler mit Schottky-Dioden bestimmt keine schlechte Wahl. Wenn man höhere Ströme haben will, könnte man auch einen Brückengleichrichter zur Hälfte aus Schottky-Dioden, zur anderen Hälfte aus FETs aufbauen. Dann sollte man auch glätten können (ohne Spannungsverdopplung/Stromhalbierung) mit (fast) genauso wenig Verlusten wie bei der Spannungsverdopplung. Aber natürlich sind die Verluste dann noch höher, als bei der "FET-Vollbrücke".

Die Gleichspannung gebe ich auf einen Schaltregler (KFZ-Handylader)

Ich könnte mir vorstellen, dass man da mit Eigenbau noch optimieren kann, wenn man den Aufwand nicht scheut. Ich meine mich zu erinnern, dass JuergenH da der Experte ist.

wrrdlbrrmpft

raymund · 20. März 2005

Hallo,

gestern bin ich nach Reifenwechseln und Rasenmähen in den Keller und habe die MOSFET-Platine zusammen gelötet ( nicht schön, aber selten ).

Dann habe ich meinen Dynamoprüfstand aufgebaut und den MOSFET mit dem Schottkygleichrichter verglichen.
Und siehe da, die geringeren Verluste wirken sich in der Tat positiv aus:

Wenn mit dem MOSFET-Gleichrichter (M) die zwei 5W-LEDs anfangen zu glimmen (4-5km/h) ist es bei der Schottky-Ausführung (S) noch zappenduster.

Bei 5-6km/h fängt es bei S an zu glimmen, da leuchtet es bei M schon richtig.

Der Wirkungsgradunterschied ist nur bis ca. 10 km/h bemerkbar, darüber hinaus allenfalls noch messbar
Mit steigender Geschwindigkeit wird die Lampe nur noch heller, ähnlich wie bei normalen Glühlampen.

Das Leuchtverhalten bei niedriger Geschwindigkeit ist mir sehr wichtig, deswegen werde ich diesen Weg weiterverfolgen.

Jetzt brauche ich nur jemanden, der mir die Gleichrichter professionell zusammenbrutzelt, denn meine Eigenkreation mag zwar funktionieren, passt aber nicht in das Lampengehäuse.

Also Freiwillige vor.

Gruß
Raymund

plattfusz · 20. März 2005

raymund schrieb:
Jetzt brauche ich nur jemanden, der mir die Gleichrichter professionell zusammenbrutzelt, denn meine Eigenkreation mag zwar funktionieren, passt aber nicht in das Lampengehäuse.

Also Freiwillige vor.

Gruß
Raymund

Hi,
ich kann dir ein Layout für die Leiterplatte machen. Allerdings ätz ich schon lange keine Platinen selber, da muß jemand anders ran. Falls wir aber eine Stückzahl >= 1k zusammenkriegen, laß ich das von Profis machen

Tschüss,
Micha

RedmEx · 20. März 2005

raymund schrieb:
Der Wirkungsgradunterschied ist nur bis ca. 10 km/h bemerkbar, darüber hinaus allenfalls noch messbar
Mit steigender Geschwindigkeit wird die Lampe nur noch heller, ähnlich wie bei normalen Glühlampen.

Hallo Raymund,

schön, dass du das Funktionieren bestätigen kannst.
Wenn du den Wirkungsgrad mal ausmisst, komt bestimmt
auch bei höheren Geschwindigkeiten eine höhere Effizienz raus, ich denn man sieht es nur nicht mehr so richtig, das eine ist verdammt hell und das andere verdammt + 10%.

Aber warum hast du vier Käfer, hast du nicht den IRF 7319 bestellt ?

wrrdlbrrmpft schrieb:
So, wie ich es verstanden habe, ersetzt du einfach die Dioden durch die FETs, wobei das Gate an der Spannungsquelle zwischen den Kondensatoren angeschlossen ist. Das dürfte so wohl nicht funktionieren, wegen der Kondensatoren. Das Problem ist halt, dass ein aufgesteuerter FET in beiden Richtungen (Drain <--> Source) leitend ist.

Danke für den Einwand, das sagt mir, dass ich die MOSFETS doch noch nicht richtig verstanden habe.
Müssen wir also auf einen Experten warten, der was zur Glättung mit Induktivitäten sagen kann.

Der RedmEx

wrrdlbrrmpft · 20. März 2005

raymund schrieb:

Genau so sah das bei mir zuerst auch aus, nur, dass die Brücken noch auf der Vorderseite waren und ich eine Lochkarte mit Bahnen im doppelten Abstand verwendet habe. Dann habe ich die Brücken auf die Rückseite verbannt, und die Anschlüsse direkt auf die Beine der Transistoren gelötet. Dadurch konnte ich die Lochkarte bündig mit den Transistoren abschneiden. Damit hat es dann ganz gut in mein Lampengehäuse reingepasst. Ich kann leider kein Foto liefern, da ich die Optiken mit Silikon eingeklebt habe. Das will ich nicht wieder auffrickeln.

wrrdlbrrmpft

raymund · 20. März 2005

RedmEx schrieb:
Hallo Raymund,

Aber warum hast du vier Käfer, hast du nicht den IRF 7319 bestellt ?

Der RedmEx

Tja, leider hatte ich die anderen schon bestellt, bevor die 7319er vorgeschlagen wurden.

Für die Anwendung in meinen Lampen würde ich die aber dann nehmen.

Eigentlich wollte ich noch Bilder vom Oszilloskp machen.
Da es ein Zweistrahloszilliskop ist wollte ich dann die Spannung vor und nach dem Gleichrichter anzeigen lassen, doch aus mir unerfindlichen Gründen wurde dabei immer nur eine Halbwelle angezeigt.
Zudem trat wieder dieser seltsame Störeinfluß auf: wenn die Antriebsbohrmaschine nur eingesteckt ist, hat das Signal eine Grundwelligkeit.
Nichts desto trotz, bei mir zählen nur die Resultate, die Messwerte sind schmückendes Beiwerk.

@wrrdlbrrmpft: eine doppelseitige Platine mit den 7319ern dürfte das bauliche Minimum darstellen.

Gruß
Raymund

MTB-News.de

wrrdlbrrmpft · 20. März 2005

raymund schrieb:
Da es ein Zweistrahloszilliskop ist wollte ich dann die Spannung vor und nach dem Gleichrichter anzeigen lassen, doch aus mir unerfindlichen Gründen wurde dabei immer nur eine Halbwelle angezeigt.

Man muss bei solchen Messungen beachten, dass im Oszilloskop die Massen durchgeschleift werden. Vielleicht sind das die unerfindlichen Gründe.

wrrdlbrrmpft

JuergenH · 20. März 2005

Hallo Raymund,

das mit dem Messen mit dem Oszi ist bei Gleichrichterschaltungen immer ein Problem, weil man ja eine gemeinsame Masse für die zwei Kanäle haben muss. Was Du siehst, ist immer nur eine Halbwelle, in positiver Richtung volle Spannung, und in negativer Richtung die -0,6V der gerade leitenden Diode. In der hiesigen Mosfet-Schaltung wirst Du fast nix messen, wegen dem geringen R DS-on-Widerstand.

Die Grundwelligkeit könnte von einem Einstreuen magnetischer Felder durch die induktive Bohrmaschinenwicklung herrühren. Bei solchen Maschinen mit Drezahlregler fließt auch bei 'aus' ein geringer Strom.

An alle: Platinen kann ich machen, wenn ich das Schaltbild richtig interpretiere: alle Sources an die DC-Seite, alle Drains an die AC-Seite, die P-Kanal-Typen in den negativen Zweig, die N-Kanal-Typen in den positiven Zweig. Ich werde mal das Schaltbild mit zwei IRF7319 zeichnen und hier reinstellen, dann kann jeder nochmals die richtige Verschaltung prüfen.

Ob ich das doppelseitig hinbekomme, weiß ich noch nicht. Muss ich probieren.

Gruß

Jürgen

P.S.: Die parasitären Dioden sind dann so wie ein herkömmlicher Gleichrichter gepolt, korrekt?

P.P.S.: Anbei isses. Ging schneller, als ich dachte.

wrrdlbrrmpft · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
die P-Kanal-Typen in den negativen Zweig, die N-Kanal-Typen in den positiven Zweig.

Genau umgekehrt! Oder was meinst du mit negativem und positivem Zweig? Dein Schaltbild scheint jedenfalls absolut richtig zu sein.

P.S.: Die parasitären Dioden sind dann so wie ein herkömmlicher Gleichrichter gepolt, korrekt?

Ja!
Dann fehlt jetzt nur noch jemand, der optimierte Optiken herstellen kann.

wrrdlbrrmpft

P.S.: Bevor ich dieses Forum entdeckt habe, hatte ich mich wegen meines manischen Lampenbaudrangs schon selbst als mindestens halbverrückt eingestuft. Der nicht gescheute finanzielle und zeitliche Aufwand und die Meinungen der Menschen in meinem Umfeld schienen das zu bestätigen. Nun bin ich doch froh, dass ich hier Leute gefunden habe, die mich diesbezüglich um Längen abgehängt haben. Damit meine ich den Lampenbau, nicht das mit dem halbverrückt.

raymund · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
Hallo Raymund,

das mit dem Messen mit dem Oszi ist bei Gleichrichterschaltungen immer ein Problem, weil man ja eine gemeinsame Masse für die zwei Kanäle haben muss. Was Du siehst, ist immer nur eine Halbwelle, in positiver Richtung volle Spannung, und in negativer Richtung die -0,6V der gerade leitenden Diode. In der hiesigen Mosfet-Schaltung wirst Du fast nix messen, wegen dem geringen R DS-on-Widerstand.

Die Grundwelligkeit könnte von einem Einstreuen magnetischer Felder durch die induktive Bohrmaschinenwicklung herrühren. Bei solchen Maschinen mit Drezahlregler fließt auch bei 'aus' ein geringer Strom.

An alle: Platinen kann ich machen, wenn ich das Schaltbild richtig interpretiere: alle Sources an die DC-Seite, alle Drains an die AC-Seite, die P-Kanal-Typen in den negativen Zweig, die N-Kanal-Typen in den positiven Zweig. Ich werde mal das Schaltbild mit zwei IRF7319 zeichnen und hier reinstellen, dann kann jeder nochmals die richtige Verschaltung prüfen.

Ob ich das doppelseitig hinbekomme, weiß ich noch nicht. Muss ich probieren.

Gruß

Jürgen

P.S.: Die parasitären Dioden sind dann so wie ein herkömmlicher Gleichrichter gepolt, korrekt?

P.P.S.: Anbei isses. Ging schneller, als ich dachte.

Hallo Jürgen,

das die Störung von der Bohrmaschine kommt, hatte ich vermutet, aber daß die Störungen von der 2m entfernt stehenden Maschine noch so stark sind, hätte ich nicht vermutet.

Die gemeinsame Masse der beiden Kanäle ist für meine Messungen natürlich kontraproduktiv, aber wenn man es weiss, kann man ja reagieren.

Bzgl. Platinen nehme ich das Angebot dankend an, zudem Du ja weisst, wie groß sie sein darf, um in die Lampe zu passen.
Zuschneiden kann ich selbst und das Löten der kleinen Krabbler könnten unsere Elektroniker übernehmen. Dann muss ich mir mit meinem Lötkolben keinen mehr abbrechen.
Details wg. Bezahlung können wir ja per Mail besprechen.

@wrrdlbrrmpft (copy&paste sei Dank):

Willkommen bei den Bekloppten..... Mit geht es genauso, Familie, Kollegen etc. halten einen für verrückt. Dabei sage ich nicht jedem, wieviel Geld ich für die Sachen ausgebe.

Gruß
Raymund

JuergenH · 21. März 2005

wrrdlbrrmpft schrieb:
Damit meine ich den Lampenbau, nicht das mit dem halbverrückt.

Bist Du sicher??????????

Es ist Dein Verdienst, diese Idee der aktive Gleichrichtung in den Ring zu werfen. Verrückt ist das nicht, es ist nur verrückt, wie einfach die Schaltung ist. Ich habe einige Zeit gebraucht, sie zu kapieren, obwohl ich schon eine Menge an (verrückten!) Sachen gemacht habe.

Wenn nun das Schaltbild stimmt, dann kann ich hier ein Layout präsentieren. Es ist 13 x 17 mm klein und hat längliche Flächen zum Auflöten der Anschlüsse. Ein zweiseitiger Design bringt nur etwas, wenn man doppelseitige, durchkontaktierte Platinen herstellen kann. Da ich die Durchkontaktierungen bisher immer an den bedrahteten Bauteilen gemacht habe, geht das natürlich bei SMD nicht so einfach.

Zum Platinenherstellen: Wenn ich Zeit finde, dann in den kommenden zwei Wochen. Wegen der geringen Größe würden auf eine Eurokarte mehr als 50 solcher Layouts draufpassen. Dann wäre das ein einziger Arbeitsgang.

Wieviele Interessenten gibt es denn für solch eine Platine? Kosten würde die reine Platine etwa 2 Euros, bestückt mit 2 x IRF7319 rund 3 Euros (alles incl. Versand).

Gruß

Jürgen

wrrdlbrrmpft · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
Verrückt ist das nicht, es ist nur verrückt, wie einfach die Schaltung ist.

Das kann hier keiner wissen: Mit dem Gleichrichter hat es weniger zu tun. Hier kann ich es vielleicht zugeben, dass ich mich bei der A.-Kälte zu Anfang des Jahres für Stunden auf den Balkon gestellt habe, um meine Lampengehäuse zu eloxieren. Und für die Lampe habe ich insgesamt fast 100 ausgegeben. Dieser Aufwand für ein unmotorisiertes Fahrzeug ist in den Augen meiner Mitmenschen völlig unvorstellbar.

Ein zweiseitiger Design bringt nur etwas, wenn man doppelseitige, durchkontaktierte Platinen herstellen kann.

Ich habe wie gesagt auch nur die Brücken auf der Rückseite. Aber bei deinem professionellen Platinenlayout erübrigt sich das sowieso. :daumen:

wrrdlbrrmpft

MTB-News.de

raymund · 21. März 2005

wrrdlbrrmpft schrieb:
Das kann hier keiner wissen: Mit dem Gleichrichter hat es weniger zu tun. Hier kann ich es vielleicht zugeben, dass ich mich bei der A.-Kälte zu Anfang des Jahres für Stunden auf den Balkon gestellt habe, um meine Lampengehäuse zu eloxieren. Und für die Lampe habe ich insgesamt fast 100 ausgegeben. Dieser Aufwand für ein unmotorisiertes Fahrzeug ist in den Augen meiner Mitmenschen völlig unvorstellbar.

Ich habe wie gesagt auch nur die Brücken auf der Rückseite. Aber bei deinem professionellen Platinenlayout erübrigt sich das sowieso.

wrrdlbrrmpft

Was, nur 100,- ?
Bei mir sind es deutlich über 500,- .

Gruß
Raymund

raymund · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
Bist Du sicher??????????

Es ist Dein Verdienst, diese Idee der aktive Gleichrichtung in den Ring zu werfen. Verrückt ist das nicht, es ist nur verrückt, wie einfach die Schaltung ist. Ich habe einige Zeit gebraucht, sie zu kapieren, obwohl ich schon eine Menge an (verrückten!) Sachen gemacht habe.

Wenn nun das Schaltbild stimmt, dann kann ich hier ein Layout präsentieren. Es ist 13 x 17 mm klein und hat längliche Flächen zum Auflöten der Anschlüsse. Ein zweiseitiger Design bringt nur etwas, wenn man doppelseitige, durchkontaktierte Platinen herstellen kann. Da ich die Durchkontaktierungen bisher immer an den bedrahteten Bauteilen gemacht habe, geht das natürlich bei SMD nicht so einfach.

Zum Platinenherstellen: Wenn ich Zeit finde, dann in den kommenden zwei Wochen. Wegen der geringen Größe würden auf eine Eurokarte mehr als 50 solcher Layouts draufpassen. Dann wäre das ein einziger Arbeitsgang.

Wieviele Interessenten gibt es denn für solch eine Platine? Kosten würde die reine Platine etwa 2 Euros, bestückt mit 2 x IRF7319 rund 3 Euros (alles incl. Versand).

Gruß

Jürgen

Hier, hier, ich ,ich....
10 Stück bestückt bitte, dann kann ich den Familienfuhrpark aufrüsten.

Gruß
Raymund

wrrdlbrrmpft · 21. März 2005

raymund schrieb:
Bei mir sind es deutlich über 500,- .
[...]
10 Stück bestückt bitte, dann kann ich den Familienfuhrpark aufrüsten.

Nun hoffe ich für dich, dass das mit den deutlich über 500,- nicht für jede Lampe aus deinem Familienfuhrpark zutrifft.

wrrdlbrrmpft

RedmEx · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
Wieviele Interessenten gibt es denn für solch eine Platine? Kosten würde die reine Platine etwa 2 Euros, bestückt mit 2 x IRF7319 rund 3 Euros (alles incl. Versand).

Ich würde auch 5 Stück bestellen wollen, sonst lohnt es ja das Porto nicht. Für mich bitte fertig bestückt, denn mein Händchen ist für SMD weder ruhig noch geschickt genug...

In freudiger Erwartung RedmEx

mwinte · 21. März 2005

JuergenH schrieb:
Wieviele Interessenten gibt es denn für solch eine Platine? Kosten würde die reine Platine etwa 2 Euros, bestückt mit 2 x IRF7319 rund 3 Euros (alles incl. Versand).

Hallo,
ich würde auch vier Stück ( bestückt) nehmen.
viele Grüße aus Wuppertal,

Martin Winterscheidt

Joey.deRosa · 22. März 2005

Hi,

ich würde auch drei Stück komplett nehmen. Bin allerdings bis 17.04 in Urlaub.

Grüße,
Joey

raymund · 23. März 2005

Hallo Jürgen,

falls es Dir zuviele Platinen sind, kann ich meine auch selber schneiden und Löten.

Gruß
Raymund

JuergenH · 23. März 2005

raymund schrieb:
Hallo Jürgen,

falls es Dir zuviele Platinen sind, kann ich meine auch selber schneiden und Löten.

Gruß
Raymund

Hallo Raymund,

ich war schon überwältigt über die Menge an Gleichrichtern, die gewünscht wurden. Aber das ist kein Problem. Ich weiß nur nicht, ob ich das alles in den nächsten Tagen schaffe. Aber der Wetterbericht hat ja schlechtes Wetter angesagt, da steigen die Chancen.

Die IRF's werde ich diese Woche noch bestellen.

Frohe Ostern an alle!!

Gruß

Jürgen

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