FET-Schalter

[Moppi]

Hallo!

ich habe einen Mini-Luftreiniger gebaut. Den betreibe ich schon einige Zeit. Da ich Anschlusskabel nicht mehr sehen kann, baue ich solche Kleingeräte für die Wohnung immer mit Akku. Allerdings sind die Akkus auch innerhalb weniger Tage leer. 2600mAh sind sicher auch nicht der Hammer, aber ich will die Geräte und damit die Gehäuse nicht unnötig aufblasen, weil das mit einem 3D-Drucker gedruckt wird. Ich denke darüber nach, dem jetzt ein fahrbares Chassis zu verpassen, wo ich den Luftreiniger oben drauf setzen kann. Ich würde dafür eine einfache, zweimotorige Variante wählen, mit frei beweglichem Stützrad. Wenn also die Akkus geladen werden müssen, soll das Ding dann zur Ladestation fahren, die ich an einer Stelle unterbringen möchte, wo sie mich am wenigsten stört. Die Ladestation möchte ich vom Netz trennen. Dafür muss ich wohl - aus Sicherheitsgründen - passende Relais wählen, die bis 300V Wechseltrom schalten können.

Ich habe jetzt folgenden Vorgang im Kopf:
1. Das Chassis fährt zur Ladestation und dockt dort an.
2. Jetzt muss ein Akkus (von mehreren) einzeln getrennt und die Ladeanschlüsse mit den Ladekontakten verbunden werden.
3. Die Verbindung zum Wechselstromnetz wird hergestellt.

Bei 2. stelle ich mir das so vor, dass ich dort FETs einsetze, die ich einfach mit 0V und 5V, vom Arduino-Ausgang, steuere.
Bei der Ausgangsseite eines Akkus will ich einen FET in die Plus-Leitung reinsetzen, der dann diese Verbindung trennt oder schließt.
Bei den Ladeanschlüssen will ich auch so verfahren. Nur die GND-Leitungen würde ich grundsätzlich immer alle miteinander verbunden lassen. Würden also nicht getrennt.

Fragen, die auftauchen:

Kann ich einen FET überhaupt so, wie gedacht, als Schalter einsetzen oder werde ich damit Probleme haben oder zumindest große Schwierigkeiten?
Hat ein FET einen unendlich großen Widerstand, wenn ich den als Schalter einsetze und also mit 0V ansteuere, um die Verbindung zu unterbrechen?
Wie warm wird so ein FET, in solcher Funktion, wenn dort permanent Strom drüber fließt (auch mal bis 2h mehrere Ampere)?
Wieviel Strom braucht so ein FET, wenn der als Schalter permanent geschlossen ist und wieviel, wenn der als Schalter geöffnet ist?
Wären in manchen Fällen Relais die bessere Wahl, von der Baugröße her dann sicherlich nicht?

Wäre gut, wenn ich hier Klärung bekäme.

Vielen Dank!

[Holomino]

Geht es um das Laden einzelner Zellen in einem in Reihe geschalteten Akkupack?

[Moppi]

Nein, Holomini, Akkus sind parallel geschaltet. Es sind einzelne Akkus dieser Art: https://www.amazon.de/s?k=lipo+11.1v...ref=nb_sb_noss

[ARetobor]

Hallo Moppi,
schau auch hier:

http://www.netzmafia.de/skripten/har...FET/index.html

Gruß
AR

[Holomino]

Im statisch durchgeschalteten Betrieb musst Du Dir den RDSOn (Resistance Drain Source On) anschauen. Über den geplanten Ladestrom (z.B. 2A) kommst Du bei RDSOn = 0,1R auf 0,2V Spannungsabfall am FET. Damit kannst Du die Verlustleistung (U*I) errechnen, hier also 0,4W. Wie weit sich der Transistor erwärmt, bekommst Du durch R(Theta)-Junction-Ambient raus. Bei so TO220-typischen 60°/W z.B. wären das dann ohne Kühlkörper knappe 30°, die sich der Transistor über die Umgebungstemperatur erwärmt.
Weitere Verluste durch Umschalten kannst Du als Faustregel unterhalb des kHz-Bereiches ignorieren, wenn denn der Transistor sauber durchgeschaltet wird.

So etwas wie Basisstrom kennen FETs nicht. Das steuernde Gate ist vom durchleitenden Kanal getrennt. Stell Dir einfach einen Kondensator zwischen Gate und Source vor, dessen Spannung den Kanal quasi mit einer Diodenkennlinie durchsteuert. Allerdings handelt man sich üblicherweise kleine Verluste durch die typischen Eingangsbeschaltungen ein (Herunterziehen des Gates eines P-CH-FETs über Widerstand oder safety Pulldown am Gate eines N-CH-FETS).

Was man jetzt im Einzelnen wie ansteuert und welche Probleme man damit bekommt, hängt von der Schaltung ab. Mach doch mal bitte eine kleine Zeichnung, wo Du nach Deinen Vorstellungen Quellen (inklusive der Lademimik), Verbraucher und FET-Schalter (einfach nur Schaltersymbole) einzeichnest.

[Moppi]

@Aretobor

Danke für den Link!

@Holomoni

von der Lademimik habe ich keinen Plan, weil ich ein handelsübliches Gerät nehmen werden, das eine Ladebuchse hat und einen 220V-Stecker an der anderen Seite.
Von dem FET-Dings mach ich eine Skizze. Weil ich da die Schaltung nehmen will, wie ich die in dem Buch vorliegen habe, ist die einfach zu bauen. Aber ob das damit funktionieren kann, was ich damit machen will, ist die Frage. Ich denke ja schon, aber mit FETs noch nicht so viel gemacht. Beeile mich...



MfG

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Hier ist der Plan. Links Arduino wird mit 5V versorgt. Rechts der Leistungsteil. Statt der Spannungsquelle habe ich dann die Kabel vom Ladegerät, über die der Akku geladen wird. Motor und Freilaufdiode fällt weg, statt dessen könnte man den Akku reinsetzen.

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Der MOSFET ist ein IRF520. 9.2A / 60W

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Hier mal ein Bild, wie so LiPo-Zellen verschaltet sind, zum Balancer-Ladeanschluss: http://www.rc-network.de/forum/showt...chluss-auf-EHR

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Hier mal ein Ansatz, für einen Ladeanschluss und einen Akku, der wahrscheinlich so nicht funktioniert:

Ein Problem wird wohl schon darin bestehen, dass, beim Ausballancieren der Zellspannungen, Zellen einzeln geladen werden und somit der Stromfluß an MOSFETs umgekehrt würde.

[Klebwax]

...
1. Das Chassis fährt zur Ladestation und dockt dort an.

Wie hast du dir denn die Kontaktierung zur Ladestation, die ja wohl mindestens 4 Pole haben muß, vorgestellt? Die muß ja automatisch erfolgen.

MfG Klebwax

[Moppi]

Ich könnte mir zwei Varianten vorstellen. Eine mit drauffahren und eine mit reinfahren. Holomino hatte das mit dem Reinfahren ja schon. Allerdings würde ich eine Variante, wo drauf gefahren wird, bevorzugen. Weil durch das Eigengewicht ein sicherer Kontakt möglich ist. Dann also eher ein Federkontakt von unten, das Ding fährt vorwärts in die Ladestation, ein Stück rein und drückt auf die Kontakte. Ja, vier Kontakte Minimum.



MfG

[ARetobor]

Hallo Moppi,
warum nimmst du nicht gleich 3 Ladenetzteile,
oder erzeugst die Ladespannungen selbst?

Gruß
AR

[Moppi]

Habe noch keinen Laderegler gebaut. Sonst wäre ich in der Richtung sicher schon schlauer. So eine fertige Platine mit Laderegler, Balancer und Gehäuse drum herum kostet 13 EUR.