Diodenbrückengleichrichter mit Dual-Schottkey-Diodenbrücke

Ich versuche, die Schaltung der ersten Stufe eines kinetischen Energiesammlers zu entwickeln, der aus Magneten und einer Spule besteht. Ich füge ein Foto des Mähdreschers bei, das während der Entwicklung aufgenommen wurde.

Foto des elektromagnetischen Harvesters

Meine Absicht ist es, die aus der Spule kommende Spannung effizient in eine Gleichspannung umzuwandeln, damit ich einen TI Energy Harvester IC (hoffentlich BQ25505 oder ähnliches) in einem späteren Zustand einschalten kann, um eine Lithiumbatterie aufzuladen.

Der allererste Schritt, der mir zugewiesen wurde, ist die Entwicklung einer guten Gleichrichterbrücke. Ich möchte die Community fragen, ob ich den folgenden IC mit einem von TI integrierten Satz von Schottkeys für meinen Zweck verwenden kann.

IC: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uc2610.pdf Interner Schaltplan von ICGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin durch den IC gegangen und er behauptet, einen Abfall von ~ 0,3 V für 1 mA Strom zu geben.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einIch habe meinen Harvester so gemessen, dass er 10 mA Erzeugung nicht überschreitet. Es ist auch einer meiner Anforderungen, meine Ergebnisse bald zu simulieren und deshalb habe ich mich für einen solchen IC entschieden.

Meine erste Frage lautet: Kann ich diesen IC für meine Niederspannungs-Dropout-Gleichrichtung verwenden?

Meine zweite Frage ist, dass ich feststellen kann, dass es zwei Gleichrichterbrücken gibt. Kann ich daher beiden Brücken den gleichen Wechselstromausgang der Harvesterspule zur Verfügung stellen, in der Hoffnung, einen geringeren Spannungsabfall zu erhalten?

Und schließlich, was sind die Nachteile eines solchen Ansatzes? Gibt es eine bessere Möglichkeit, die erzeugte Wechselstromwellenform zu korrigieren?

"0,1 V Abfall für 1 mA" , aber bei 100 mA beträgt der Abfall 0,5 V, das klingt für mich nicht so gut. Ich habe hier den PRLL5817, der 0,35 V bei 100 mA macht. Auch 1 mA ist nicht viel, selbst bei 50 V (Vmax dieser Dioden) sind das 50 mW. Energy Harvesting ist ein heißes Thema. Haben Sie Berechnungen angestellt, wie viel Energie Sie voraussichtlich ernten werden? Viele Menschen tun dies nicht und sind dann überrascht, dass das Aufladen ihres Akkus einen Monat dauert.
Obwohl Schottky-Geräte tatsächlich eine niedrige Durchlassspannung haben, geben Sie dafür einen Rückwärtsleckstrom auf , den Sie berücksichtigen müssen. Der Sperrleckstrom ist stark temperaturabhängig (exponentiell). Das soll nicht heißen, dass dies eine schlechte Idee ist; nur etwas, dessen Sie sich bewusst sein sollten, wenn Sie nicht die ganze Energie bekommen, von der Sie glaubten, dass Sie sie sollten.
@FakeMoustache Vielen Dank, dass Sie mir eine bessere Schottkey-Diode vorgestellt haben. Ich werde einen Satz PRLL5817-Dioden kaufen und auf Leistung testen. Ich denke, die I, V-Charakteristik scheint besser zu sein als meine Wahl. Vielen Dank für alle Warnungen. Sie sind sehr hilfreich. Ich erwarte eine Ernte im Bereich von MW. Meine Spannung beträgt etwa 5-6 Volt und der Strom (hoffentlich) 5-10 mA. Wenn es einen niedrigeren Drop-Schotkey gibt, den Sie kennen, geben Sie dies bitte hier an. Ich habe viel Zeit damit verbracht, einen zu suchen. Ich endete mit dem, was ich in meiner Frage angegeben hatte.
@PeterSmith: oder gar keine, da es mit diesem Ti-Diodenpaket im schlimmsten Fall bis zu 1 mA betragen kann ^^
Sie können bei Farnell oder Digikey (Komponentenlieferanten) selbst nach einer Diode mit niedrigerem Abfall suchen. Wenn Sie nach einer Diode suchen, können Sie nach fast jedem Parameter sortieren. Viel besser als 320 mV @ 100 mA geht es aber nicht. Beachten Sie, dass der PRLL5817 ein SMD- Bauteil ist! Es hat keine Leitungen (Drähte) !!
@PeterSmith Der Rückwärtsleckstrom scheint für das TI-Diodenpaket hervorragend zu sein. Es liegt im Bereich kleiner uAs. Damit bin ich zufrieden.
@FakeMoustache Danke für den Hinweis auf seine SMD. In Anbetracht meiner zeitlichen Begrenzung, um mein erstes Testergebnis zu erhalten, werde ich zuerst mit dem TI-Diodenset testen.

Antworten (2)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Energy Harvester mit Mittelanzapfung.

Wenn Sie die Spulenwicklungen verdoppeln, können Sie die Diodenverluste halbieren, wie in Abbildung 1 gezeigt. Es wird immer nur eine Diode leitend sein, verglichen mit zwei bei einer Vollwellenbrücke.

Da jede Wicklung nur die Hälfte der Zeit leitet, kann der Drahtquerschnitt bei gleicher Gesamtausgangsleistung reduziert werden.

Es schadet nicht, die Dioden parallel zu schalten, und kann zu einem geringfügig niedrigeren Spannungsabfall führen.

Vielen Dank für diesen Ansatz. Ich glaube, das ist eine der einfachsten Möglichkeiten, es mit minimalem Verlust anzuziehen. Und da immer nur eine Diode vorgespannt ist, sieht das hervorragend aus. Was sind die Nachteile gegenüber dem 4-Brücken-Vollgleichrichter? Glaubst du, ich verpasse bei diesem Ansatz irgendwelche Halbwellen der Energie?
Ich denke nur, ob die Ausgangsspannung reduziert wird.
Nein. Jede Halbspule arbeitet auf ihrem Halbzyklus, als ob die andere Hälfte nicht da wäre. Sie haben vielleicht den leisen Verdacht, dass es einen Gelegenheitsverlust gibt, weil immer nur die Hälfte der Spule arbeitet, aber wir müssen uns daran erinnern, dass je mehr Energie wir entnehmen, desto mehr Energie müssen wir von den mechanischen Komponenten aufnehmen und diese Energie muss herkommen das mechanische System. Nichts ist umsonst!

Deine beiden Behauptungen scheinen richtig zu sein. Wenn Sie sich dennoch unsicher sind, probieren Sie es aus. Es gibt keinen Ersatz für praktische Experimente.

Was andere Korrekturmöglichkeiten betrifft, so glaube ich, dass dies die effizienteste Methode ist, um eine Korrektur in dieser Schaltung bereitzustellen.

Ich weiß Ihre Antwort wirklich zu schätzen. Wie wäre es mit aktiver Gleichrichtung mit MOSFETs? Würde mir das eine bessere Effizienz bringen? Ich habe danach gesucht, aber festgestellt, dass ein aktiver Gleichrichter Strom vom Speicher zurück zur Quelle drückt, da MOSFETs einen Stromfluss rückwärts zulassen. Sollten Sie die aktive Korrektur als bessere Wahl empfehlen? Die Kosten sind mir an dieser Stelle egal. Ich brauche Effizienz. Irgendwelche spezifischen besten Methoden, die Sie kennen, um die aktive Korrektur richtig anzuwenden? Schätzen Sie wirklich Ihre Zeit.
LT stellt einige "ideale Diodenbrücken" her, bei denen es sich um FET-Controller handelt, die jedoch minimale Spannungs- und Stromanforderungen haben, was für mich bedeutet, dass die Aktion etwas verlustbehaftet sein wird. Ich denke, die Idee besteht eher darin, Wärmeverluste bei hohen Temperaturen zu vermeiden, indem der niedrige RDSon von FETs genutzt wird. Eine hochwertige Schottky-Diode bietet wahrscheinlich eine bessere Leistung bei sehr niedrigen Strömen, von denen Sie sprechen. Zusammenfassend ist mein Eindruck, dass die FET-basierte Gleichrichtung für Anwendungen mit sehr hohem Strom geeignet ist, um Wärmeverluste zu reduzieren, aber bei Ihren Leistungspegeln ist eine Diode wahrscheinlich am besten.
Wenn ich fragen darf, warum vermeidest du SMD? Sie können 0805 oder größere Pakete ziemlich einfach auf ein Protoboard löten, und wenn sie die Spezifikationen haben, die Sie brauchen, dann würde ich mich dafür entscheiden. SMA / SMB-Gehäuse sind noch größer und einfacher zu löten als ein 0805. Ansonsten habe ich keine spezifischen Vorschläge. Mouser und Digikey haben ziemlich gute parametrische Suchmaschinen, daher werden sie Sie wahrscheinlich zur besten Lösung führen.
Es tut mir leid, wenn dies kein triftiger Grund ist, aber ich bin Student und werde von der Zeit unterdrückt. Ich habe zwei Tage, um dies zum Laufen zu bringen. Vielleicht kann ich also mit einem Abfall von 0,1 V mehr leben und trotzdem das ursprüngliche Design fertigstellen. Danach werde ich definitiv den besten IC auswählen, egal ob SMD oder nicht. Ich stimme völlig mit Ihnen.
Wenn Sie unter Zeitdruck stehen, können Sie nichts schnell genug bestellen (es sei denn, Sie möchten den Versand über Nacht bezahlen), also nehmen Sie wahrscheinlich einfach das, was Sie haben, und es wird wahrscheinlich vorerst gut funktionieren . Sie können später immer noch optimieren.
Ja. Ich denke, ich werde vorerst mit dem TI Diode Pack gehen. Schätzen Sie wirklich Ihre Zeit @bss36504.
Diodenbrückengleichrichter mit Dual-Schottkey-Diodenbrücke
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