Probleme mit Wirkungsgrad und Wärme in einem Gleichrichter

Die Sperrverzögerung Ihrer Dioden beeinflusst zwar die Verlustleistung in Ihrer Anwendung, aber in diesem Fall ist es äußerst unwahrscheinlich, dass sie die Hauptursache für Leistungs-/Effizienzverluste ist. Sie könnten damit beginnen, einen schnellen Gleichrichter mit Ihrem aktuellen Gleichrichter zu vergleichen. Der VUO52-16NO1 und ein viel schnellerer VUE130-12NO7 sind ein guter Vergleich.

Während Sie im VUE130 geringere Schaltverluste erzielen, wird der Leistungsverlust tatsächlich durch den Unterschied in Vf in Ihrer Anwendung dominiert (von der ich annehme, dass es sich um eine Lichtmaschine vom Typ Auto handelt). Der VUO52- hat eine Vf von nur 1,4 V für einen Gesamtbrückenverlust von etwa 160 W bei 60 A, und der VUE130- hat eine Vf von 2,7 V für einen Gesamtverlust von etwa 320 W bei 60 A. Die Sperrverzögerungsverluste für Der VUO52- hat wahrscheinlich nicht mehr als etwa 16 W. Da Sie einen großen Ausgangsfilterkondensator haben, gehen die Dioden kurz nach der Spitze jeder Phasenspannung in Sperrverzögerung, aber wenn bereits auf nahe Null abgefallen ist, sinkt die gespeicherte Ladung erheblich . Ja, es wird ein Rückstrom fließen, aber unbedeutend im Vergleich zu If max. Das könnte sich für Sie als Lektüre lohnen.

Sie könnten schnelle Schottky-Dioden mit niedriger Vf verwenden, um die Spannungsverluste zu reduzieren. Zum Beispiel würde der APT60S20B oder der VS-100BGQ100 (besser geeignet, weil er festgeschraubt werden kann) mehr als die Hälfte Ihrer Verlustleistung haben.

Der beste Weg, sowohl den Schalt- als auch den Vorwärtsleistungsverlust zu reduzieren, wäre natürlich die Verwendung eines halb- oder vollsynchronen Gleichrichters. Aufwändigere Elektronik, aber Verlustleistung im Gleichrichter kann bei Vollsynchron auf wenige Watt reduziert werden.

SMART- und Sync-Gleichrichter

Wenn Sie nach SMART-Gleichrichtersteuerungen (wie dieser ) suchen, werden Sie Möglichkeiten sehen, FETs als ideale Gleichrichter zu verwenden. Es gibt viele dieser Controller, aber seien Sie vorsichtig, dass Sie verstehen, dass einige dieser Geräte nur bei niedrigen Frequenzen arbeiten und daher möglicherweise nicht geeignet sind.

Eine einfache Möglichkeit, eine synchrone Gleichrichtung zu implementieren, besteht darin, den Strom in der unteren Diode jedes Paars zu erfassen und einen FET an der oberen Diode zu verwenden. Das ist einfach und reduziert Ihre Verlustleistung um die Hälfte. Sie könnten dies mit dem bereits vorhandenen 3-Phasen-Gleichrichter implementieren.

Dann können Sie Ihrer Kreativität freien Lauf lassen und Ihre eigene Mikroprozessorlösung bauen. Wenn Sie jedoch nicht auf diesem Niveau sind, können Sie einen Open-Source-ESC-Controller als Synchrongleichrichter verwenden ... hier ist eine Demo davon auf YouTube. Hier verwendet der Benutzer den ESC32 einfach so, wie er ist, aber Sie könnten ihn automatisch nachverfolgen lassen, indem Sie die Firmware ändern. Auch hier hängt es von Ihren Fähigkeiten ab.

Meine Frage ist, ob 1700 Hz für diese normale Art von Gleichrichter für erhebliche Verluste verantwortlich sein könnten

Absolut, wenn Sie sich eine Standard-1N400x-Diode ansehen, hat sie eine Sperrverzögerungszeit von 30 us - das bedeutet, dass es tatsächlich 30 us dauert, wenn die Diode von der Vorwärtsleitung zur angeblichen Rückwärtssperrung wechselt: -

Einige 1N400x-Hersteller sind natürlich besser als andere und einige Datenblätter geben dies nicht einmal an.

Es fungiert also als Kurzschluss für 30 us in jeder Halbwelle der Netzfrequenz. Da 1700 Hz eine Zykluszeit von 588 us haben, würde ein 1N400x-Gleichrichter die Versorgung (direkt nach dem Nulldurchgangspunkt) für 10 % der Halbzykluszeit kurzschließen wollen. 10 % von 180 Grad sind also 18 Grad und Ihre Sinuswelle hat 30,9 % ihres negativen Spitzenspannungswerts erreicht, und die Diode wird natürlich immer noch versuchen, diese Versorgung kurzzuschließen.

Ihr Gleichrichter gibt keine Sperrverzögerungszeit an, aber er sagt, dass er für 50/60-Hz-Anwendungen vorgesehen ist, und dies bedeutet normalerweise, dass er eine schlechte Sperrverzögerungszeit hat, und ich würde wetten, dass er genau wie die 1N400x-Diode im Bereich von mehreren zehn Mikrosekunden liegt.