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Ja, es gibt sicher unzählige wege wie man so eine Schaltung aufbauen kann! :) Ich würde die Schaltung aber gerne so einfach und simpel wie möglich halten.
Der IRFZ44 kann laut Datenblatt ca. 50A. Wird er da bei 8A überhaupt warm werden, zumdem wenn ich ihn mit einem Treiber ansteuere und eine langsame PWM frequenz nutze??
Was wäre denn ein guter Gate Vorwiderstand wenn ich die unsynchrone Ansteuerung ersetzen möchte?
Der IRFZ44 ist zwar für 50 A angegeben, aber das ist mehr eine vorsichtig zu sehende Werbeaussage: bei 50 A und ca. 30 mOhm gibt das schon 1,5 V Spannungsabfall oder 75 W an Wärme. Bei der Leistung steigt die Temperatur und damit auch noch der Widerstand, so dass man mit eher mehr als 100 W rechnen müsste und entsprechend sehr gut kühlen müsste. Die 50 A sind also mehr ein theoretischer Maximalwert, aber kaum praktisch nutzbar.
Auch bei 8 A gibt es an 30 mOhm schon 240 mV an Spannungsabfall und knapp 2 W an Abwärme. Das in dem Bereich wo man bereits einen kleinen Kühlkörper vorsehen sollte, wenn man nicht auf den letzten Cent schauen muss.
Bei einer eher langsamen PWM Frequenz ist die Schaltgeschwindigkeit und der Gate Widerstand nicht so kritisch. Bei 12 V liegt die Gate Ladung bei rund 25 nC, für ein Schalten in 1 µs reichen dafür bereits 25 mA aus. Entsprechend darf auch der Gate-Widerstand ruhig etwas größer sein, und es reich eine kleinerer Gatetreiber. Bei 1 kHz PWM Frequenz würde 1 µs Schaltzeit einen Verlust von rund 0,05-0,1% bedeuten also eher weniger als 0,1 W - das wäre also noch zu vertreten, selbst wenn der gepulste Strom ggf. noch etwas größer wird.
Auch asynchron sollte etwa 1 kHz PWM Frequenz ausreichen, und selbst bei 10 kHz wäre noch der On Widerstand der wesentlichere Teil für die Verluste. Da wäre es ggf. sogar noch sinnvoll 2 der MOSFETs parallel zu schalten, selbst wenn das bedeutet noch langsamer zu schalten. Langsamer Schalten würde auch die EMV Problematik entschärfen.
Ohne einen extra Puffer (Elko) für den Gatetreiber wird es aber schwer. Als Alternative bräuchte man einen großen Elko ( eher > 10000 µF) hinter dem Gleichrichter, so dass die Spannung nicht unter etwa 8 V einbricht. Der Elko müsste zusätzlich auch noch genügende Strombelastbarkeit haben. Das würde aber auch bedeuten, das der Strom vom Trafo nur pulsweise fließt so dass der Trafo eine Effektivwert von vielleicht 12-14A liefern müsste, damit hinten 8 A an den Lampen ankommen. Da wäre die Alternative mit kleinem oder fast keinem Elko für die Last schon einfacher: Der Laststrom hätte weiter die 100 Hz Welligkeit, aber das stört Lampen wenig. Als Nachteil hat man allerdings eine etwas geringere maximale Spannung, denn die Verluste am Gleichrichter können nicht durch die Überhöhung am Elko ausglichen werden. Es würden sich da ggf. Schottkydioden als Gleichrichter anbieten, um auch da die Verluste zu reduzieren.
Um die Begrenzung der Spannung kommt man halt auch nicht so leicht herum, denn bei 12 V AC ist die Maximale Spannung bei 16,8 V. Dazu kommt dann noch etwas Reserve für ungünstige Fälle, so dass es sehr knapp wird mit einem Treiber IC, dass nur für 16 V spezifiziert ist. Wenn es sein muss können ein paar Dioden für etwas Spannungsabfall schon reichen. Aber selbst ein 78L09 wäre eine Überlegung Wert.
Also geplant ist ein PWM signal so um die 100Hz. Das sollte kein Problem sein denk ich, und wie du schon sagtest, ein bischen Restwelligkeit ist den Lampen ganz egal.
ich habe jetzt mal als Gate Widerstand 20 Ohm angenommen, und meintest du das so wie auf den Plan mit den Dioden zur Spannungsreduzierung am Treiber? 1N4004 müsste da ja ausreichend sein mit 1A wenn man nur 25mA benötigt um das Gate zu laden.
Anhang 25176
Der Platz auf der Platine ist leider auch sehr begrenzt.
hast du dir nochmal meine änderungen angesehen?
Viele Grüße
Der Elko am Gate-Treiber könnte ruhig noch etwas größer (z.B. 22-100 µF) werden, schließlich muss der den Strom für fast 10 ms Puffern. Beim Elko hinter dem Gleichrichter sollte man noch auf die Strombelastbarkeit achten, ob da ein Elko mit 1000µV,35 V reicht ist nicht sicher, ggf. müssten es auch 5 mal 100 µF low ESR Elkos sein.
Ein PWM Frequenz von 100 Hz wird zu niedrig sein, wenn es nicht netzsynchron sein soll: Es kann dann leicht Schwebungen zwischen den 100 Hz Restwelligkeit am Elko und der ca. 100 Hz PWM Frequenz gehen.