Welche effizienten Techniken gibt es zur Gleichrichtung von Hochspannung?

Ich möchte 120 V (Netz Nordamerika) mit einer relativ hohen Stromstärke (5 Ampere) gleichrichten, daher ist meine erste Idee natürlich, einfach einen Brückengleichrichter zu finden. Nachdem ich eine gefunden habe, die für Strom und Spannung geeignet ist, stelle ich fest, dass die Verlustleistung hoch genug wäre, um aufgrund der großen Durchlassspannung der Dioden einen Kühlkörper zu rechtfertigen.

V (fwd) = 1,1 V pro Diode 2 Dioden sind immer in Leitung, also 2,2 V Abfall 2,2 * 5 = 11 Watt Wärmeableitung

Ich fing an, nach Alternativen zu suchen, aber ich schien nicht viel zu finden. Zurück zu der Frage, welche Festkörpertechniken gibt es, um Hochspannungs-Wechselstrom gleichzurichten, die auch bei hohen Strömen effizient bleiben?

Warum sollten Sie das Netz direkt gleichrichten? Benötigen Sie diese Spannung auch in DC?
Vielleicht möchte er eine Leistungsfaktorkorrektur durchführen, bei der das Netz gleichgerichtet und dann durch einen DC / DC-ähnlichen Wandler (der eigentlich auf einem Aufwärtswandler basiert, wenn ich mich recht erinnere) für eine möglichst ideale „Widerstandslast“ geleitet wird. Dies wird häufig in Hochleistungsversorgungen durchgeführt. Eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die ATX-Versorgung Ihres PCs auch eine hat.
Ein Transformator, um ihn zuerst bei den erforderlichen Strömen und 60 Hz herunterzustufen, wäre mir zu groß, also werde ich es stattdessen mit einem SMPS machen. Außerdem werde ich wahrscheinlich PFC machen, wie Hans gesagt hat. Und Sie haben Recht, es ist im Grunde ein Aufwärtswandler.

Antworten (2)

Bei 5 A verarbeiteter Leistung = 120 x 5 = = 600 Watt, also sind Ihre 11 Watt Verlustleistung etwa 2% Verlust - dieses Öl ist in den meisten Fällen akzeptabel. Die Kosten für geringere Verluste können die Kosten für einen Kühlkörper von 11 Watt übersteigen, und die Zuverlässigkeit kann geringer sein.

ABER: Schottky-Dioden können die Verlustleistung etwa halbieren. Hochspannungs-SiC-Schottky sind verfügbar. Hüten Sie sich vor der möglicherweise horrenden Rückwärtsleckage bei erhöhten Temperaturen.

Wie Martin sagt, funktioniert die synchrone Gleichrichtung, ABER die Kosten für Schaltgeräte und Controller sind möglicherweise höher als für einen Kühlkörper. Wenn Eco-Greenery auf geringen Verlusten besteht, kann die teure Lösung erforderlich sein. Ihre 1,1 V/2 Dioden bei %a = äquivalent R von R = V/I = 0,55/5 = 0,11 Ohm = 110 Milliohm. Um nützlich zu sein, müsste ein Synchrongleichrichter-MOSFET << 110 Milliohm in 200 V ++ sein + FET.

Machbar, aber ein Kühlkörper scheint attraktiv.

Vielen Dank für Ihre Antwort, und ich stimme Ihnen vollkommen zu, dass ein Verlust von 2 % für die Gleichrichtung von Netzen völlig in Ordnung ist, aber ich möchte als Herausforderung für mich selbst so viele Kühlkörper wie möglich beseitigen. Es würde mich noch stolzer auf meine Arbeit machen. Schließlich mache ich nur eine Einheit für mich selbst, also ist eine Kostendifferenz von sagen wir 10 Dollar für mich in Ordnung. :P
Die SiC-Shottkies haben einen echten Vorwärtsabfall von beispielsweise 1,5 V, wenn Sie angemessene Ströme verwenden. Wenn Sie das SiC verwenden, könnten Sie schlechter dran sein als mit der bewährten SI-Brücke. Was normale Schottkies betrifft, denke ich, dass es 200 V wären Sparen Sie erheblich Strom, wenn Sie 120-V-Netze gleichrichten, ABER Sie müssten auf Überspannungen achten.
Wenn Vr spec ansteigt, wird Vf schlechter und es ist am besten, Vr so niedrig wie möglich in Ihrer Anwendung zu halten.
@Autistic Vf variiert je nach Spezifikation (wie ich weiß, wissen Sie). Beim Vergleich ähnlich spezifizierter Teile bei nicht zu hohen Spannungen hat der Schottky eine niedrigere Vf und Sie können leicht Teile erhalten, die bei 25 ° C deutlich unter 1 V Vf liegen.| Nur als Beispiel: Diese Vx5202 von Vishay kosten jeweils etwa 0,75 $ in Einsen von Digikey und sind für 200 V 5 A ausgelegt. Ich würde Teile mit höheren Spezifikationen verwenden - aber diese haben im ungünstigsten Fall eine Vf von 0,88 V bei 25 ° C, die im schlimmsten Fall auf 0,73 V abfällt, 0,65 V typ. bei 5 A bei 125 ° C. Da sie von Vishay stammen, werden sie durch solche ersetzt, die die Worst-Case-Spezifikation nicht erfüllen.
Bei einer Nennspannung von 200 V kann Schottky eine sinnvoll niedrigere Vf haben. Viel darüber und Std Si hat niedrigere Vfs.

Die synchrone Gleichrichtung mit einer Art Leistungstransistor, z. B. MOSFETs, ist effizienter, aber Sie müssen eine Steuerschaltung hinzufügen, um sie zum richtigen Zeitpunkt zu schalten. Für 5 Ampere würde ich bei Dioden bleiben und die Brücke auf einem Kühlkörper montieren, dafür ist das Loch in der Mitte von Hochleistungsbrücken da.

Vielen Dank für Ihre Antwort, und ich stimme zu, dass die Verwendung eines Kühlkörpers auf einer Diodenbrücke am vernünftigsten und billigsten wäre, aber wie ich in der obigen Frage kommentiert habe, möchte ich als Herausforderung für mich so wenig Energie wie möglich verschwenden. und die erhöhten Kosten sind für mich nicht so wichtig, da ich nur eine Einheit mache. (für mich selbst)
Welche effizienten Techniken gibt es zur Gleichrichtung von Hochspannung?
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