Trenn-MOSFET spannungsgesteuert?

    Hallo,


    ursprünglich dachte ich, dass der Trenn-MOSFET tatsächlich wie eine Diode funktioniert, nur dass es keinen Spannungsverlust gibt.


    Jetzt habe ich einige Beiträge zu diesem Thema gelesen und habe das Verständnis, dass er wie ein typisches unidirektionales spannungsgesteuertes Trennrelais funktioniert, das bei einer bestimmten Spannung (? V) einschaltet und bei Unterschreiten einer bestimmten Spannung (? V) die Batterien wieder trennt.


    Ich hätte mir gewünscht, dass die 2. Batterie immer geladen wird solange die Spannung an der 1. Batterie über die der 2. Batterie ansteigt - wie bei einer Diode halt, nur ohne Spannungsdifferenz.


    Der Grund dafür ist, dass ich eine Bleibatterie mit einem größeren Lithiumakku 400Ah/25,6V verbinden möchte. Alle Ladequellen und die Kleinverbraucher hängen an der Bleibatterie. Die primäre Ladequelle ist Solar und hier ist das Verhältnis von 1:4 nicht einzuhalten, da ja die Leistung schwankt. Wenn der Lithiumakku durch große Wechselrichter bereits relativ tief entladen ist und der Trenn-MOSFET erst ab einer bestimmten Spannung die Verbindung herstellt, wird zwangsläufig die Spannung zusammenbrechen und danach wird der Trenn-MOSFET wieder trennen und es zu einem Pulsieren kommen.


    Lassen sich die Spannungen der Schaltpunkte einstellen und/oder irgendwelche Mindestdauern für die Verbindung?


    Wenn das möglich wäre könnte ich eine relativ hohe Einschaltspannung von 28 V einstellen, bei der der Bleiakku schon relativ voll ist. Wenn dann es dann noch eine Mindestzeit z.B einige Minuten für die Verbindung gälte, dann könnten sich die Spannung schon etwas angeglichen haben, vor allem da Lithiumakkus eine etwas höhere Spannungslage im nahezu leeren Zustand haben (ca. 24 V), so dass sich dieses Pulsieren nicht so häufig und der Frequenz wiederholt.


    Ist das Trenn-MOSFET hier überhaupt eine sinnvolle Lösung?


    Grüße,
    Emil

    Hallo,


    eine Diodenfunktion ist im Trenn-MOSFET durchaus vorhanden, nur eben nicht durch Dioden realisiert, sondern mit einer Auswertschaltung, welche ihrerseits je nach Spannungslage von Generator- und Akkuspannung eine Power-MOSFET-Endstufe ein- und ausschaltet. Ein Vorwärtsspannungsabfall wie bei Dioden ist dabei auch nicht vorhanden, sondern nur ein sehr geringer ohmscher Widerstand.


    Das empfohlene Ladestrom/Kapazitätsverhältnis von 1:4 ist der automatischen Steuerung geschuldet, damit der Trenn-MOSFET ohne weitere Ansteuerung von außen korrekt ein- und ausschaltet, bzw. den Zweitakku abtrennt bzw. verbindet. Das setzt natürlich das Vorhandensein gewisser Spannungsschwellen zu Detektierung des Motorlaufs voraus. Werden diese Spannungsschwellen durch unüblich große Akkubänke an kleinen Generatoren "weggebügelt", ist eine sichere Funktion nicht gewährleistet. Da hilft dann auch keine Veränderungen der Schaltschwellen, sondern nur eine Steuerung von außen.


    Besonders schwierig ist ein vernünftiges Zusammenspiel von Generatoren für Bleiakkunetze, an die über Trenn-MOSFETs Lithium-Akkus angeschlossen werden. Selbst wenn die Aufladung mancher Lithium-Akkus mit bestimmten PKW-Lichtmaschinen möglich ist, unterscheiden sich Bleiakkus und Lithiumakkus in ihrem Verhalten doch so gravierend, dass ein sinnvoller Betrieb nur mit dafür vorgesehener Trenntechnik möglich ist. Dazu müssten wenigstens die Schaltschwellen des Trenn-MOSFETs verändert werden, wobei zusätzlich noch diverse andere Akku-Parameter berücksichtigt werden sollten. Da dies nicht ganz einfach ist und in der Praxis vermutlich mehr zu Schäden als Nutzen führen würde, ist eine Veränderung der Schaltschwellen durch den Verwender nicht vorgesehen.


    Aus diesem Grund rate ich von der Verwendung von nicht weiter modifizierten Trenn-MOSFETs, die für Bleiakku-Systeme gedacht sind, an Lithium-Akkus ab.


    Grüße, Tom

    Vielen Dank für die Antwort.


    Die Ladetechnik ist kein Problem, denn jede der Stromquellen hat einen Laderegler der für Lithium geeignet ist. Da der Trenn-MOSFET die Quellen nur durch schaltet ohne an der Spannung was zu verändern, sehe ich auch kein Problem damit. Die Lithium-Akkus sind sowieso über ein BMS und eine interne zusätztliche Schutzschaltung vor Überspannungen geschützt.


    Mir ist aber mittlerweile eine mögliche Lösung für das Problem eingefallen, die ich sowohl mit dem Trenn-MOSFET als auch mit einem spannungsgesteuerten Trennrelais einsetzen kann.


    Es wird eine Hochleistungs-Schottky-Diode mit 300+ A parallel geschaltet. Die ist relativ preiswert erhältlich. So erfolgt das Laden bis zur Einschaltschwelle über die Schottky-Diode so dass die Spannungdifferenz beim Durchschalten nur noch etwa 0,3-0,5 V beträgt. Dadurch erfolgt dann auch kein so großer Spannungseinbruch mehr.


    Ab der Spannungschwelle erfolgt dann das weitere Laden bis exakt 28,8 V verlustlos. Den Verlust an der Diode bis zur Einschaltschwelle kann ich verschmerzen, da diese ja nur bis zur Einschaltschwelle genutzt würde. Wenn die Spannung lange unter der Einschaltschwelle bleibt dann ist es ja auch nur ein kleiner Strom und der Verlust dann klein. Bei hohem Ladestrom würde die Spannung doch relativ schnell über die Einschaltschwelle steigen.


    Was sind die exakten Spannungsschwellen beim Trenn-MOSFET?

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