aktive MOSFET-Gleichrichtung für LED-Beleuchtung

Mal wieder Zeit zum Rauskramen:
Auf der Suche nach Platz für den Gleichrichter kam mir die Idee, die Käfer auf einer Rundplatine um die LED herum anzubringen.
So wie im Anhang sähe das auf einer 20mm-Platine aus. Der Ausschnitt in der Mitte paßt über einen XR-E Emitter. Die LED soll also auf ihrer Platine bleiben, der GR sitzt dann huckepack drauf.
Um's Überkreuzen der Leiterbahnen kam ich nicht herum, aber ich habe mit Platinendesign eh keinerlei Erfahrung. Wahrscheinlich geht das noch besser, was meint Ihr?
 

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Re: aktive MOSFET-Gleichrichtung für LED-Beleuchtung
Ich habe jetzt das Layout nicht überprüft, sieht aber gut aus. Hätte nicht gedacht, dass das auch so geht. Ich habe immer die Standard-Platine so zurecht gefeilt, dass sie gerade so zwischen LED und Reflektor passte.

Wenn du die grüne Leitung, die am linken Käfer ankommen soll, oben herum führst, hast du ein kreuzungsfreies Design.

EInziger Nachteil: die Größe der Platine wächst und damit auch dessen Preis, wenn man sie ätzen lässt.

Jürgen
 
Danke für Deine Einschätzung!
Ja, ob das so geht, da bin ich nicht sicher, den Platzbedarf für die Optik habe ich nicht geprüft.
Das mit der Minusleitung habe ich nicht hinbekommen, da hätte ich am Rand neben dem linken Baustein keinen Platz gehabt - oder kann ich da was pfuschen? Muß ich alle Pins anschließen?
Die Zeichnung der Bauteile ist jedenfalls größenrichtig, und für die XR-E habe ich nicht mal Luft gelassen. Mal sehen, wie das bei der XP und ihren Optiken aussieht. Bis dahin muß ich mir wohl was anderes einfallen lassen, denn auch mit Feilen bekomme ich den GR nicht neben der Optik in die 22er Kupferkappe. :(

Grüße, pm
 
Na ja, ehrlich gesagt, einen Gleichrichter für eine einzelne LED ist noch nicht so optimal. Und wenn es dann auch noch ein 22 mm-Gehäuse ist... Was auch noch fehlt, sind die Schutzdioden am Eingang. Die brauchen erheblich Platz, weil die im Ernstfall kurzfristig Leistung verbraten müssen.
Und, nicht zu vergessen, mit zwei solcher LEDs und einer horizontal aufgefächerten Ausrichtung ist die Ausleuchtung schon viel besser.

Eine Alternative zum Unterbringen des Mosfet-GL ist irgendwo außen an den Gehäusen, mit Plastikspray wasserfest gemacht und eventuell schwarz gestrichen. Sieht kein Mensch.

Jürgen
 
Nee, ist schon ne Doppel-22er mit XP-Gs. Aber irgendwie hast Du mich jetzt drauf gebracht: ich werde die Kappen oben und unten mit Deckeln zu nem Oval verbinden, dann kann ich in der Mitte eine größere Kammer rausdremeln. Sollte passen, auch für die Schutzdioden.
 
So, noch'n Nachtrag:
Hab ja zu schnell mit dem Malen angefangen. Eigentlich hab ich ja Platz ohne Ende, wenn ich gleich auf knappe 22mm Durchmesser gehe. Das hast Du bestimmt gemeint, Jürgen?
Das nur, um dieses Unterthema zu nem Abschluß zu bringen. Ich gehe doch erstmal den kurzen Weg ohne spezielle Platine.
 

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Hallo erstmal,

ich habe hier schon sehr viel Zeit in vielen Forenthreads verbracht, so hat mich es nun auch infiziert - das Selbstbaufieber.
Gerade dieser MOS-Gleichrichtung, die für den Anfang meines Projekts sehr interessant ist hat mich gefesselt.

Da leider ja kein Elko direkt dahinter geht habe ich mal nachgedacht und mir eine Lösung dazugebaut.


für den Ersttest hier habe ich nur einen normalen Siliziumbrückengleichrichter verwendet und einen Netztrafo mit 8,5V.

die Messungen dazu:

Die gelbe Kurve ist Anode D1 // Die blaue Kurve Kathode D1 (=Ua) das Dach der gelben Kurve überlagert dabei die blaue Kurve, da hier der MOS-FET eingeschalten ist.
Die rote Kurve ist das Steuersignal am Gate.

Bei meinem ersten Versuch hatte ich für U1 einen LM393 verwendet und die beiden Spannungsteiler nicht bestückt und dort dabei direkt an der Diode D1 abgegriffen.
Den MOSFET einschalten ging damit, aber der blieb danach ständig an ;/
Die Offsetwerte und die Empfindlichkeit waren bei diesen Komperator leider dafür zu schlecht.

Gibts auch Präzisons-Komperatoren wo die Komperatoreingangspegel dessen Versorgungsspannung erreichen und noch arbeiten?

Gruß Gerhard
 
nabend!

ich verstehe nicht, was die schaltung bezwecken soll. ich muss aber auch dazu sagen, dass ich den rest dieses superlangen threads nicht gelesen habt.

für den fall
1) , dass diese schaltung schon vielen anderen erprobt wurde, möchte ich das mein post überlesen wird. ich werde dann nachlesen :-)
2) , dass du diese schaltung "neu" ist, erkläre doch bitte kurz die funktion. insbesondere verstehe ich nicht die funktion von D1?

grüße,
sven
 
Bin nun alles andere als ein "Stromer", aber das bißchen kann ich erklären: der Mosfet-Gleichrichter funktioniert nicht mit einem Kondensator am Gleichspannungsteil. Ein Kondensator wäre aber schön zum Glätten des Flackerns beim Langsamfahren.
Die Diode soll das möglich machen, laut JuergenH würde sie schon genügen für die Funktion.
Den Rest verstehe ich eh nicht :D
 
ok, ich bin raus!

ich sehe schon nicht ein, warum der mosfet-gleichrichter nicht mit einem C am ausgang gehen sollte...

gehe ich doch davon aus, dass man mit einer geeigneten schaltung aus p und n mos einen aktiven gleichrichter bauen kann. aber ist nur ein bauchgefühl :-)... werde bei gelegenheit nachlesen (benötige es für andere zwecke).

grüße,
sven
 
Ich bin ja nun auch eher ein Hardware-Geselle, aber wie ich das sehe, liegt hier alles Weitere hinter einem BGR, somit wäre der genial niedrige Spannungsverlust des hier diskutierten MOSFET-GRs ad absurdum geführt, oder? Es ist doch gerade der Sinn des MGRs, die Verlustspannung durch Dioden zu umgehen.
 
MüsliFresser schrieb:
... ich sehe schon nicht ein, warum der mosfet-gleichrichter nicht mit einem C am ausgang gehen sollte...
Zum Vergrößern anklicken....
Die MOSFETs enthalten bauartbedingt eine parasitäre Diode. Durch eine Kapazität bleibt beim Abschalten ein Potential am Ausgang erhalten, welches durch diese parasitäre Diode den falschen MOSFET offen hält.
Daher muss ein Rückfluss unterbunden werden.
Arbeitet man mit in Reihe geschalteten LEDs reicht es, die Glättung nur auf n-1 dieser LEDs zu beschränken. die nicht gebrückte LED sperrt dann zuverlässig. Ich bastle mir gerade exakt so eine Lampe mit 4xXP-G, drei davon mit einem Elko gepuffert.
 
kampfgnom schrieb:
Die MOSFETs enthalten bauartbedingt eine parasitäre Diode. Durch eine Kapazität bleibt beim Abschalten ein Potential am Ausgang erhalten, welches durch diese parasitäre Diode den falschen MOSFET offen hält.
Zum Vergrößern anklicken....

das dachte ich mir schon fast. aber reicht es nicht die fets so "reinzulegen", dass die parasitären dioden in die richtung "zeigen", wie sie es auch im brückengleichrichter tun würden. dann muss man sich "nur" noch gedanken darüber machen, wie man u_gs immer schön weit genung aufbekommt.

grüße,
sven

ps: das wieder aus dem bauch, ohne groß nachzudenken :-) tadelt mich, wenn nicht stimmt!
 
Zuletzt bearbeitet:
insbesondere verstehe ich nicht die funktion von D1?
Zum Vergrößern anklicken....

D1 entkoppelt den MOSFET-Gleichrichter, da der Elko sonst wieder entladen wird.
Einfachhalber habe ich für D1 eine Siliziumdiode verwendet, normalerweise nimmt man hierfür eine Schottky-diode. Aber auch diese hat noch eine Verlustleistung.
Im Durchflussbereich, also wenn die Spannung an der Anode höher als an der Kathode ist wird diese durch V1 überbrückt. Der MOSFET hat laut Datenblatt maximal 0,065 Ohm bei Ugs=4,5V

Gruß Gerhard
 
Ja, diese Idee kommt immer mal wieder hoch. Man muss zwei Dinge im Auge behalten:

1.: was soll eine Kondensatorpufferung bewirken?

2.: wie steht der Aufwand in Relation zur erzielen Wirkung?

Nummer 2 ist schon eigentlich ein Killer-Argument: auf der einen Seite zwei 8-polige ICS (= die zwei IRF7319) und keine Kondensatorpufferung --- auf der anderen Seite eine ungleich höhere Bauteileanzahl für einen Effekt, der minimal ist. Mit Kondensatorpufferung werden die LEDs nicht heller, eventuell wird das Flackern bei geringen Geschwindigkeiten etwas geringer. Dazu braucht man aber hohe Kapazitäten. Und diese geringen Geschwindigkeiten kommen nur recht selten vor (das beantwortet Nummer 1).

Ich habe vor Jahren, als ich mit dem Thema anfing, eine Extremlösung probiert: eine Schottky-Brücke und einen Kondensator von 3F als Puffer. Ergebnis: im Vergleich ohne Kondensator floss sogar weniger Strom, weil der Kondensator derart niederohmig war, dass er den Nabendynamo in die Sättigung brachte. Also nix mit Pufferung, eher weniger Strom.

Daher halte ich nicht viel davon, irgend welche Pufferelkos einzusetzen. Höchstens zum Zweck des Standlichts, aber da sieht die Schaltung eh anders aus.

Ab einer Geschwindigkeit von vielleicht 15 km/h sieht die Dynamospannung sowieso fast rechteckförmig aus, also gibt es nur sehr kurze Unterbrechungen während des Polaritätswechsels. Auch das macht eine Pufferung eigentlich unsinnig.

Nicht zuletzt darf der Hinweis nicht fehlen, dass der Mosfet-Gleichrichter seine guten Eigenschaften bei geringen Spannungen zur Geltung beingen kann. Bei einer LED-Lampe mit vier oder mehr LEDs fällt ein Schottky-Gleichrichter mit 0,5V Spannungsverlust nicht mehr auf.

Jürgen
 
JuergenH schrieb:
1.: was soll eine Kondensatorpufferung bewirken?
Zum Vergrößern anklicken....
Ich möchte mir dahinter eine KSQ errichten, nicht irgendeine.
Genau gesagt soll diese dann per Mikrocontroller dem Dynamo zur jeweiligen Geschwindigkeit, die maximale Leistung entnehmen können.

Die Idee wie es geht habe ich hierfür schon, wenn ich soweit bin gibts darüber dann einen eigenen Thread.

Natürlich muss man sich fragen ob der Aufwand dafür lohnt, aber mir geht es hier eher um das Hobby selbst. Und da ist mir das nicht zu schade.

Gruß Gerhard
 
Ahoi Bastler,
ich habe als Alternative zum IRF7319 (Doppeltransistor mit P-und N-MOSFET in einem Gehäuse) eine etwas leistungsfähigere Alternative mit den gleichen Basiswerten (Tresholdspannung und RDS(ON) gefunden, nur eben bis 40V und mit etwa 10 Ampere.
FDD8424H für 1,17 EUR bei R+S Elektronik zu bekommen.
Im Dual-DPAK-Gehäuse auch einfacher zu löten und gleich mit der Brücke der DRAINs, es entfällt ein Lötpunkt.
Die leistungsstärkere Variante deshalb, weil ich sie als Gleichrichter für die Beleuchtung meines Einachsergespanns an einer 6V-Lichtmaschine benutzen möchte und ich da größere Leistungen und Spannungsspitzen erwarte. Grundsätzlich soll der verlustarme Gleichrichter auch an einem Windgenerator seine Brauchbarkeit beweisen und natürlich an unseren Nabendynamos. :)
 
barnsi schrieb:
...Grundsätzlich soll der verlustarme Gleichrichter auch an einem Windgenerator seine Brauchbarkeit beweisen...
Zum Vergrößern anklicken....

Da kriegst Du aber wohl Probleme mit dem Gleichrichter.
Wenn Du nur geringen Aufwand treiben willst: ersetze die oberen FETs durch je eine Schottky Diode, da ansonsten die Schaltung dahinter die Mosfets aushebelt (Elko/Akku).
Oder treibe Aufwand und entwickel einen aktiven Gleichrichter.

Der Nikolauzi
 
Hallo, ich habe den aktiv Gleichrichter nun schon zum zweiten mal mit unterschiedlichen Bauelementen aufgebaut. Messe jedoch nie über 1,4V;DC!

Beim ersten Versuch habe ich zwei IRF9Z24N (P-Kanal) und zwei BUZ11 (N-Kanal) benutzt. Beide im TO-220 Gehäuse um mich nicht mit den SMD-Käfern ärgern zu müssen. Dabei habe ich die erwähnten 1,4V;DC gemessen, die ich mir damit erklärt habe, dass die Transistoren nicht durchschalten sondern nur die Reversedioden aktiv sind. Alle Transistoren habe ich jedoch getestet (nur auf Funktion mit einem Lämpchen), sie funktionieren.
Meine Vermutung war nun, dass die von mir gewählten Transistoren einfach ungeeignet sind, deswegen habe ich doch noch die SMD Version probiert.

Dazu habe ich 2 IRF7105 benutzt. (3,5A/-2,3A und UDS=25V und RDS=0,1Ohm) Link zu Datenblatt http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/162433-da-01-en-IRF_7105.pdf

Bei dieser Schaltung messe ich jedoch nur maximal 1,03V;DC. Ich möchte mit dieser Schaltung eine XM-L LED betreiben. Diese benötigt bei 500mA ca. 2,9V. Der Dynamo ist ein 0815-Shimano, der im Leerlauf bis 20V bringt.

Hat jemand ähnliche Erfahrungen oder eine Idee wo der Fehler liegen könnte?
 
Klingt eher so, als ob du die FETs verpolt hast und damit über die Substratdioden einen Kurzschluss erzeugt hast.
 
Nein, daran liegt es nicht, ich habe die gesamte Schaltung nochmal überprüft und auch die Datenblätter und die Bezeichnungen an meiner Schaltung kontrolliert. Es ist alles wie auf Seite 1 aufgebaut.
 
Danke für deine Antwort, selbiges habe ich heute von unseren E-Technik Studenten erfahren. Ich möchte nun einen IRF7402 (wie empfohlen) und statt des IRF7410 einen IRF9321 nutzen.

Sollte doch geeignet sein, oder?


3eg8kwvw.jpg
 
Zuletzt bearbeitet:
Jan-1990 schrieb:
Ich möchte mit dieser Schaltung eine XM-L LED betreiben. Diese benötigt bei 500mA ca. 2,9V. Der Dynamo ist ein 0815-Shimano, der im Leerlauf bis 20V bringt.

Hat jemand ähnliche Erfahrungen oder eine Idee wo der Fehler liegen könnte?
Zum Vergrößern anklicken....

Sorry, sehe deine Frage erst jetzt. Möglicherweise ist eine LED zuwenig. Ich habe den Mosfet-Gleichrichter immer mit mindestens zwei LEDs betrieben. Es könnte sein, dass bei weniger als 3V (das hat die XM-L bei 0,6A) keiner der Mosfets richtig durchschaltet.

Teste den Gleichrichter doch mal mit einem 5-Ohm-Leistungs-Widerstand als Last und einem Netzteil.

Jürgen
 
Danke, ich habe die Schaltung jetzt zum dritten Mal mit den genannten Bauelementen aufgebaut und sie funktioniert! Wenn jetzt noch jemand einen Tip, bezüglich des Standlichtes, für mich hat...

Das erste Problem, dass die MOS-FETs Strom in beide Richtungen fließen lassen, wenn sie einmal durchgeschaltet haben, habe ich durch eine gute Schottkydiode gelöst. (0,24V Verlust, bei einem Strom von rund 1A allerdings auch schon 240mW.)

Mein jetziges Problem ist, dass die Spannung durch die XM-L auf 2,95-3,04V begrenzt wird. Wie baue ich einen hochkapazitiven Kondensator ein, der ordentlich voll geladen wird und eine geringe Zeit ordentlich Licht liefert? Ich habe einen 2,5V;3,3F mit einem kleinen Vorwiderstand, welcher jedoch die minimale Durchflussspannung der LED nicht erreicht und einen 5,5V;1F welcher kaum geladen wird.

Was ich bräuchte ist also eine Schaltung zum Laden des GoldCaps oder eine Idee für eine Akkugestützte (statt C) Beleuchtung.
 
Bitte beachte unsere Verhaltensregeln beim Antworten. Danke 🙂

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