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elweb Technik
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Erster Beitrag:
vor 6 Monaten, 4 Wochen
Letzter Beitrag:
vor 6 Monaten, 2 Wochen
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, thegray, hallootto, Berlingo-98, wolfgang dwuzet

Boosted DC/DC-Wandler

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 26.10.2017 05:18

Die Vesc-Controller bestehen im Wesentlichen aus drei Halbbrücken. Bei dem Typ, den Andreas in seinem Surfboard verwendet, bestehen diese aus sechs IRF7749L1 von Infineon, sowohl das drain, wie auch das source, werden gekühlt.
Besonders hinweisen möchte ich auf die Tatsache, dass diese leistungsfähigen Transistoren für Synchronwandler optimiert sind, mit denen wir äußerst verlustarme DC/DC-Wandler herstellen können. Dabei wird der Motor nur durch eine verlustarme Drossel (Also möglichst ohne Eisen) ersetzt. 99% Wirkungsgrad sind erreichbar.

Diese Transistoren vertragen eine maximale Spannung von nur 60 Volt.

Also inkompatibel mit unserer bisherigen Hochvolttechnik.

Ein zusätzlicher IGBT-Wandler mit gut 90% Wirkungsgrad wäre vorzuschalten.
Sollte sich die Niedervolttechnik durchsetzen, gäbe es aber noch ganz andere Möglichkeiten...

Vergessen: der Preis des IRF7749L1 liegt bei unter 3 Euro.

Antworten:

Zitat
Bernd Schlueter
.... diese leistungsfähigen Transistoren für Synchronwandler optimiert sind, mit denen wir äußerst verlustarme DC/DC-Wandler herstellen können. Dabei wird der Motor nur durch eine verlustarme Drossel (Also möglichst ohne Eisen) ersetzt. 99% Wirkungsgrad sind erreichbar.

.....ertragen eine maximale Spannung von nur 60 Volt.......inkompatibel mit unserer bisherigen Hochvolttechnik.

Ein zusätzlicher IGBT-Wandler mit gut 90% Wirkungsgrad wäre vorzuschalten.
Sollte sich die Niedervolttechnik durchsetzen, gäbe es aber noch ganz andere Möglichkeiten...

Vergessen: der Preis des IRF7749L1 liegt bei unter 3 Euro.


NA Und

Indem Land im dem bekannter maßen Säcke umfallen - ist eine Firma, die Liefern grade an gewillte Entwickler. Eine NEUE FET-Gerneration mit neuer Halbleiterstruktur.

Wenn mich meine Graue Masse nicht im Stich läßt

Keine interne Rücklaufdiode;
Gate Kapazität ca. die Hälfte von dem bisherigen machbaren;
ROn etwa die Hälfte des jetzigen.

Und können bei geringeren Verlusten 3-5mal schneller schalten.

Leider- wie der Hersteller sagt gibt es im Moment noch keine Kondensatoren; Induktivitäten und Dioden die in Leistungsanwendungen für so schnelle Schaltzeiten tatsächlich auf Dauer geeignet sein.


Wenn dann würde aus einem PC-Minitowernetzteil "Equivalent" mit Leichtigkeit an die 1KW bei 500Khz rausdrücken können.

Oder eine Sagem-Box würde an der Eckwand stehend mit einer "Fluppe" im Mundwinkel mitleidig desinteressiert dreinschauenden, bestenfalls mit einem französich-aukistischen "Boh" begleitet - eine 32A-Sicherung Grillen.

von thegray - am 27.10.2017 08:57
2mOhm Ron zu dem Preis sind ja wohl ein enormer Fortschritte. Vor allem aber die Kühlmöglichkeit von zwei Seiten, was bei den winzigen SMD-Bauteilen bisher unmöglich war!
Wenn Dich die hohe mögliche Schaltgeschwindigkeit stört, nimm doch einfach eine geringere.

Zum Teil muss ich Dir ja recht geben. So ist "Innovation" aus dem Munde von Politikern oft nicht das, was behauptet wird, aber doch nicht hier. Nein, diese Chips sind nicht von Besserwissern und Schwindlern entwickelt. Andreas konnte die drainkühlung noch nicht ausreichend nutzen, deshalb starb einer der Transistoren. Vermutlich ist man in den Vesccontrollern aus Kostengründen noch auf Elektrolytkondensatoren angewiesen.
20 kHz Taktfrequenz sind nicht zu hoch für diese. Richtig, man könnte mit passenden Kondensatoren höher gehen. Für seine Zwecke überhaupt nicht erforderlich.
Außerdem glätten die Motorwicklungen den Stromfluss perfekt. Kondensatoren sind hier eigentlich überhaupt nicht erforderlich.
Wir zerbrechen uns nur den Kopf, wie wir das hervorragende Wärmeabgabevermögen nutzen können.
Diamant als stromisolierender Wärmeleiter kommt aus naheliegenden Gründen nicht in Frage (3 Euro pro Transistor).

von Bernd Schlueter - am 27.10.2017 09:29
Na letzteres sind die ja in der Lage einige Atomlagen Dick zu züchten.

von thegray - am 27.10.2017 12:30
Ja, das geht inzwischen, und künstlicher Diamant ist gar nicht einemal mehr teuer, weil man bei Halbleiteranwendungennur sehr kleine Kristalle benötigt, zum Beispiel bei Halbleiterlasern.
Das Züchten von Diamant in dünnen Schichten hat jedoch noch nicht zu den gewünschten hohen Wärmeleitfähigkeiten geführt, nein, man muss noch größere Kristalle zerschneiden. Aber es gibt viele weitere Nichtleiter mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als Kupfer oder Silber, die beide in der Gegend von 400 W/m.K liegen.


Sonstige Stoffe
Stoff Wärmeleit-
fähigkeit λ
in W/(m·K)
Öl 0,13…0,15
Wasser[19] (0,0 °C) 0,5562[20]
Eis (−10,0 ± 10 °C) 2,33±0,10[21]
Schnee mit ρ = 0,25 g/cm³ 0,16[1]
Kohlenstoff (Graphit) 119…165
Kohlenstoffnanoröhren 6000
Graphen 5300±480
Diamant 2300
Siliciumcarbid 350
Aluminiumnitrid 180…220
Silicium 148
Siliciumdioxid (Quarz) 1,2…1,4
Aluminiumoxid (99,6 % α-Al2O3) 28
Kreide 0,92
Schwefel 0,269
Humus 1,26
Wärmeleitpaste 4…73[22]

Man beachte auch Aluminiumnitrid, das robust und leicht herzustellen ist und immerhin etwa die halbe Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer besitzt. Siliziumcarbid liegt auch nicht schlecht.
Was Fahrzeuge und Schiffe anbetrifft, die mit Flüssigwasserstoff betrieben werden, die werden zukünftig selbstverständlich mit Supraleitern betrieben werden können und auch Diamant zeigt bei den Temperaturen flüssigen Wasserstoffs noch einmal ein ca zehnfach höheres Wärmeleitungsvermögen. Wahrscheinlich nicht nur Diamant.

Mit Supraleitung liegt dann bald auch die sonnige Sahara direkt vor unserer Haustür.
Von 50 Hz haben wir uns dann längst verabschiedet.

Mit anderen Worten, da kommt noch höchst Erfreuliches auf uns zu.Die Firma Oswald revolutioniert bereits den Elektromobilitätsmarkt mit getriebelosen Motoren auf Supraleiterbasis (größere Kaliber mit ebenfalls 99% Wirkungsgrad).

Mit den Niederspannungs-Post-LKWs aus Aachen dürfte sich ein hochinteressantes Anwendungsgebiet für die neuen Halbleiter öffnen, bei denen Wandlerwirkungsgrade von 99% zu erwarten sind.
Die beschränkende Eigenschaften dürften dabei in den Zuleitungen zu den Halbleitern stecken. So Skineffekt und Proximityeffekt. Wegen der erforderlichen Leiterdicken wird man sich auf relativ niederfrequente Anwendungen beschränken müssen, bei denen die beiden Effekte gering genug sind. Eisen als weichmagnetisches Material dürfte dabei die Ferrite wieder verdrängen.
Das Laden mit nennenswerten Leistungen dürfte induktiv erfolgen müssen.
Noch werden die Postautos an der Schukosteckdose geladen...

Eine weitere Anwendung der neuen Halbleiter als Synchronwandler dürfte das aktive Laden der Einzel-Batteriezellen werden, was das Balanzieren überflüssig macht.

Noch Zukunft, aber die könnte jeden Moment beginnen oder sogar schon irgendwo auf dem Markt sein. Wir erinnern uns, zu welchen Überraschungen Elon Musk fähig ist, der hoffentlich mit Tesla nicht in einer größeren Krise steckt.

von Bernd Schlueter - am 03.11.2017 07:03
Zitat
Bernd Schlueter
...Noch werden die Postautos an der Schukosteckdose geladen...


Deine Meinung oder gesichertes Wissen??? Genauer: woher weißt Du das?

Ich habe es bei einem Postdepot anderes gesehen. Postauto hat Typ2 Inlet, die Ladestation von EGB (Lünen) hat zwei fest angeschlossene Kabel. Identifizierung mit Chip oder Karte an der Ladesäule.
[attachment 2522 Postauto-Laden.jpg]

von Berlingo-98 - am 03.11.2017 10:45
kann meine BEIDEN vorredner bestätigen
da in der nächsten zentrale abends immer drei von den teilen
mit schuko geladen werden
tagsüber jedoch während der ladepausen mit typ2

von wolfgang dwuzet - am 04.11.2017 08:26
Schaut das Kabel nicht so aus, als wenn es aller höchstens 2,5 mm² Querschnitt mit nur einer Phase hat. Wenn das "Schuko" als Platzhalter dient, dann also mit einer Phase bis Max 3,7kw/h. Ist ja egal ob ein Typ2-Stecker verbaut ist. Macht auch Sinn, denn warum muss es mit Männerstrom geladen werden, wenn es doch auch so in wenigen Stunden wieder voll ist.
Aber das gehört hier doch wieder nicht hin...

elektrische Grüße
Peter

von hallootto - am 04.11.2017 12:57
Innovation nicht made by Infineon?
Soeben wurde meine Bewunderung für Infineons Directfets schwer erschüttert, indem ich die Vermutung hörte, dass Infineon gar nicht selbst fertigt. Zudem entdecke ich auf China-Billig-Verstärkern und - Wandlern die anscheinend oder vielleicht nur gleichen Mini-SMD-Mosfets, die ich gerade noch als die Erfindung des Jahrzehnts gefeiert habe... Trotzdem, die Teile existieren und öffnet der Niederspannungstechnik alle Tore. Die SMD-Leistungsmosfets sind direkt auf die Kupferkaschierung gelötet und tragen auf der Oberseite Luftkühlkörper, wie sie auch Andreas verwendet. Da fehlt eigentlich nur noch die elektrische Isolierung der metallenen Ober-und Unterseite der Directfets untereinander.

Meine Induktionsprojekte zielen schließlich alle auf eine niedrige Batteriespannung und da zählen Diodenverluste ganz besonders. Die schnellen, geschalteten Gleichrichter lösen alle bisherigen Probleme.

von Bernd Schlueter - am 06.11.2017 05:07
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