Zitatzu 1. Die Schaltung soll ein Crydom D06D100 ersetzen und mit einem niedrigen Innenwiederstand aufwarten, um weniger Verlustleistung zu produzieren. Das entsprechende Datenblattist ein guter Ausgangspunkt hinsichtlich der Parameter. Wunschergebnis wäre die Halbierung des Innenwiderstandes, also <=2,5mΩ.
Leider hast Du nicht dazugeschrieben was es kosten darf, aber effektive <= 2,5mOhm sind teuer!
Nicht nur wegen der notwendigen Halbleiter, sondern insbesondere wegen der extrem impedanzarmen Außenbeschaltung. Hier müssen nicht nur mehrere Power Power-MOSFETs parallel geschaltet werden (leichte Übung), sondern der Transistorpacken muss auch noch extrem niederimpedant mit je einer M8-Schraube (die über 6mm Länge selbst schon rund 0,45mOhm Widerstand aufweist, also insgesamt knapp 1mOhm) für Eingang und Ausgang zur äußeren Kontaktierung verbunden werden. 2,5mOhm sind insgesamt natürlich möglich (meine ZVL-Trenn-MOSFETs liegen knapp unter 2mOhm), aber das kostet 1. viel Gehirnschmalz wie man das überhaupt anstellt und 2. Arbeitszeit, um eine optimale Raumaufteilung hinzufrickeln. Und gebaut werden muss das Ganze dann auch noch. Natürlich nicht mittels billiger gedruckter Schaltungstechnik, denn damit bekommt man 2,5mOhm bestenfalls mit Dickschicht-Multilayertechnik hin. Hatte ich schon die Kosten erwähnt?
Hersteller wie Crydom (Solid State-Relais), oder Kontronik (Motorregler) (oder ich mit meinen Trenn-MOSFETs) verlangen nicht deshalb mehrere hundert Euro pro Schalter, weil sie so gierig sind, sondern weil die Herstellung solcher Bauteile nun mal teuer ist. Da steckt viel Handarbeit drin und ich nehme an, dass die Herstellung eines ersten Labormusters mindestens eine komplette Woche dauern würde. Wohlgemerkt die Herstellung eines Musters, dass nicht alltagstauglich ist, Konstruktion noch nicht mit eingerechnet.
ZitatDer
Laststrom sollte mit ihr auf 120A begrenzt werden können.
Eine Strombegrenzung läuft dem geforderten Innenwiderstand zuwider. Das würde eine Art PWM bzw. einen Stromwandler erforderlich machen, der mit Induktivitäten aufgebaut ist. Induktivitäten bedingen Drahtlänge und Drahtlänge bedingt Widerstand - wenn man nicht gerade mit supraleitenden Spulen arbeitet. Ich ahne schon, das Supraleitung rein budgetmäßig nicht drin ist.
Also gestrichen...
Zitatzu 4. Potenzialtrennung wäre nett, aber ich denke nicht zwingend erforderlich
Potenzialtrennung der Ansteuerschaltung bedingt eine recht aufwändige Kopplerelektronik mit 15V-Hilfsspannungserzeugung, um die Power-MOSFETs zu schalten. Ergo: Im Grunde leicht möglich, aber kostet auch wieder Geld.
Zitatzu 6. bitte keine relevanten Spannungsverluste. Der Akku-Pack würde bis zu 16V Ladespannung vertragen bevor die OVP des LiPro eingreift. Um möglichst schnell und voll zu laden, sollte die volle LiMa-Spannung an der Aufbaubatterie ankommen. Die Zuleitung wird entsprechend dimensioniert (Oder habe ich Deine Frage falsch verstanden?).
Da haben wir uns missverstanden. Zur Erklärung:
Jeder Power-MOSFET besitzt aus herstellungstechnischen Gründen eine sogenannte Substratdiode, die antiparallel zu Drain und Source geschlatet ist. Das bedeutet, das nur eine Stromrichtung abgeschaltet werden kann! Die andere wird von dieser Diode überbrückt. Will man also einen MOSFET-Schalter bauen, der in beiden Richtungen (in etwa wie ein Relais) sperrend wirken kann, muss man daher zwei MOSFETs antiseriell hintereinander schalten. Dabei addieren sich natürlich die Innenwiderstände, zzgl. der nötiger Außenbeschaltung in Form von Pins und Kupferschienen zur Verbindung der MOSFETs.
Eine mögliche Lösung wäre, mit Bipolartechnik zu arbeiten. Hier gibt's keine Substratdioden. Die Innenwiderstände liegen bei Bipolartechnik leider deutlich höher. Hinzu kommt noch die störende Sättigungsspannung zwischen Kollektor und Emitter im durchgeschalteten Zustand von etwa 300mV.
Mal eine Frage am Rande: Wie wär's mit kräftigen Relais? Mit 120A Laststrom liegen wir zwar auch schon außerhalb des preisgünstigen Consumer-Bereichs (da fängt Industrie- und Bahntechnik an, leider nicht wirklich billig), aber vielleicht ist das ja ein gangbarer Weg. Auf jeden Fall billiger...
Grüße, Tom