Punktschweißen mit 2,7V SuperCaps Hilfe bei Schaltung

[Hightech]

Bsp: Versorgungsspannung beträgt 12V,
R_i*I=U,
2 Ohm*6A=12V > kein R nötig,
1,5 Ohm*6A=9V > R mit 0,5 Ohm nötig oder Spannung auf 9V senken.

Ich hab jetzt 12V als Versorgung.
Ich verstehe nicht, warum ich bei 9V einen Widerstand brauche und bei 12v aber nicht, das scheint mir verkehrt herum?

Dies ist ja rückwärts gerechnet, an 12V würden bei 2 Ohm 6A fließen aber an 12V würden bei 1,5 Ohm 8A fließen.
deswegen 12V-9V=3V, 3V/6A=0,5 Ohm.
Aber das sind nur Beispiele wie man den Strom begrenzt.

Das schnelle einschalten erschien mir wichtig, um am Anfang keine wertvolle Energie in Wärme umsetzen zu müssen.
Da der Transistor ja Spannungsgesteuert ist, sollte diese entsprechend hoch sein!
Was den Arbeitstrom betrifft; hier ist ein bischen Induktivität genau richtig, um den Strom zu glätten und nicht nur Metall zu verdampfen.

es ist aber jetzt sicher 9V gedacht?

[Hightech]

Wenn ich 10A durch den Möller laufen lasse bei 12V Vgs, dann hab ich 0,8V Uce. Das ändert sich auch nicht, wenn ich die Spannung auf 20V drehe. Das kommt aber sicher erst bei 600A so wirklich zum tragen?

[Bastelbruder]

Ich probier's ein letztes Mal. Die FETs können in unter 30 ns eingeschaltet werden, wenn man sie am Gate mit einem Kraftwerk ansteuert und die Leitungsführung für UKW geeignet ist. Allein für solche Kraftakte sind diese Gate-Treiberchips konzipiert. Zum Schweißen braucht man die nicht, da ist der Ausgangstreiber vom NE555 schon übertrieben.

Was passiert, wenn ich mir zum Ein- und Ausschalten die dreißigtausendfache Zeit lasse? Das ist dann eine Millisekunde, in der wenigstens das Thema Induktivitäten ziemlich vernachlässigt werden kann. Ich rechne mal mit 10 Volt und 500 Ampere entsprechend 20 Milliohm, wobei die Stelle an der die Wärme frei wird erstmal egal ist.
Die Gesamtenergie im Kondensator ist auch ziemlich irrelevant, ich schätze 300 Millisekunden Schweißzeit. Verbraten werden also 10x500x0.3 = 1500 Wattsekunden, im Folgenden Joule.
Der Musterkondensator kann mit seinen 350 Farad bei 10 V bloß 17500 Joule speichern. Er wird also mit einem Schweißvorgang um vielleicht 10% entladen.

Im Schalter geht auf jeden Fall ein halbes Volt flöten, das ist 1/20 der Gesamtenergie.
Wenn ich eine Millisekunde ein- und eine Millisekunde weich ausschalte, bleibt ein weiteres dreihundertstel der Gesamtenergie im Schalter hängen. Die grafische Lösung des Stromverlaufs ist erlaubt, wie war das noch mit der Fläche des Trapez? Der Schalter wird dadurch knapp 7% wärmer als völlig ohne Schaltverluste. Um die Gates umzuladen, werden zehnmal (laut Datenblatt) 150 nC, also 1,5 µC oder 1,5 Mikro-Amperesekunden gebraucht. Während einer Millisekunde müssen also 1,5 Milliampere fließen.

Mit dem 2A-Treiber und jeweils 100 Ohm Gate-Vorwiderstand fließt ein Anfangsstrom von 1,2 Ampere und spätestens nach 2 µs sind die Gates komplett umgeladen. Dabei ist zu beachten, daß die Ladung nicht nach der aus der Schule gewohnten e-Funktion stattfindet, sondern nach der Kurve mit dem Miller-Plateau. Es geht also deutlich schneller als befürchtet. Von den 7% Schaltverlusten bleiben dann bloß noch 0,01%. Der Unterschied ist den Aufwand nicht wert. Worauf man allerdings achten sollte, ist die thermische Zeitkonstante des Schalterchips, die läßt sich im SOA-Diagramm ablesen. Auch wenn beim aktuellen Datenblatt der Spirito-Effekt nicht berücksichtigt wurde, ist 10 V und 50 A für eine Millisekunde problemlos im Rahmen (wobei tatsächlich eher die Wertepaare 2.5 V 38A, 5 V 25 A, 7,5 V 13 A zutreffen).

Die Vorwiderstände an den Gates - auch Gate-Stopper genannt, verhindern relativ zuverlässig daß durch diverse parasitäre Bauteile hochfrequente Schwingungen entstehen, die manchmal durch Schutzdioden im Treiberchip gleichgerichtet werden und die Strombegrenzung viel zu früh wirksam werden lassen oder ganz anderen Blödsinn in benachbarten Schaltungsteilen verursachen. Um das verstehen zu können, muß man das erlebt und mit dem Oszilloskop beobachtet haben. Viele Digitaloszis sind nicht in der Lage, diese teilweise im UKW-Bereich angesiedelten Schwingungen überhaupt sichtbar zu machen.

[Hightech]

Also kurzgefasst, 2A Treiber, 100Ohm Gatevorwiderstand, Spannung >12V (20V?) und Scheiß auf die Verluste beim Schalten, lieber die Gatespannung so hoch wie möglich.
Danke für die erleuchtende Erklärung!

[unlock]

Wenn ich 10A durch den Möller laufen lasse bei 12V Vgs, dann hab ich 0,8V Uce. Das ändert sich auch nicht, wenn ich die Spannung auf 20V drehe. Das kommt aber sicher erst bei 600A so wirklich zum tragen?

Hier:

[Hightech]

Ja, also 15V, mehr bringt dann auch nix, dann besser den Brick gut kühlen.
Wobei: das ja die Junktion Temperatur ist. Also doch, alles was geht ins Gate.

[Virtex7]

Achtung, nicht IGBT und Mosfet verwechseln.
Bastel spricht von Mosfets und die Grafik eben ist zu einem IGBT.

den IGBT halte ich persönlich für die hier gestellte Aufgabe für ungeeignet..

[Hightech]

Ohje.
Also gut, alles auf Anfang. Aus der Grabbelkiste wird das wohl nix.
Welchen MOS-Fet kann ich guten Gewissens nehmen?
Ist der IRFB 7437
https://www.reichelt.de/index.html?ACTI ... FB7437.pdf
geeignet?
8 Stück auf eine Kupferschiene geschraubt und die Sources auch parallel?
1 MCP1407 und je 100R vor das Gate
Den MCP mit 1R an 12V und 10µF Folie puffern?

BTW, wenn man die TO220 auf einen Alu-Kühlkörper schraubt, der Leitwert spielt ja wohl kaum eine Rolle ob das da Alu oder Kupfer ist? Dann würde ich den Strom durch den Kühlkörper auf die MosFets schicken.
Ich mache dann lieber eine Freiluftverdrahtung der Sources mit einer Messing/Kupfer Schiene.

[Bastelbruder]

Freiluft-Sourceverdrahtung und genauso den Freiluft Gate-Sammler. Dessen Masse in die mechanische Mitte der Sourceschiene und dann geht das.
1 µF Folie und 100 nF Keramik steht im Datenblatt.

[bastl_r]

BTW, wenn man die TO220 auf einen Alu-Kühlkörper schraubt, der Leitwert spielt ja wohl kaum eine Rolle ob das da Alu oder Kupfer ist? Dann würde ich den Strom durch den Kühlkörper auf die MosFets schicken.
Ich mache dann lieber eine Freiluftverdrahtung der Sources mit einer Messing/Kupfer Schiene.

Den Leistungspfad so gestalten, dass die Versorgung auf der einen Seite rein- und auf der anderen Seite rausgeführt wird. Auch wenn das ein wenig mehr Leitung bedeutet. Die Mosfets sind dann aber Sicher gleichmäßig belastet.

[Hightech]

Wenn man es so macht, wie man es hier gesagt bekommt, klappt es auch!
Hier der BrickV2, nach bBT (bester BastelbruderTradition).



Hier zu sehen, Uds Vdiv 1:10, bei 10V, voller Kurzschluss bei 10V Spannung 350F.


Beim Abschalten schwingt es heftig.

Beim einzelnen Pulsen zuckt es ganz gut.
https://youtu.be/oUQW8jQHWtY

Aber nach 20 Sekunden 3Hz Pulsen hat es kräfig gekracht und gestunken.
Ich denke die Wärme konnte nicht schnell genug weg, fast die gesamte Leistung landet ja im Chip.


Also nochmal zusammenlöten mit Affenscheiße und das der Kram bei solcher Überlastung abbrennt ist klar.
Und unter die Schrauben noch Wellenscheiben drunter.
Oder sollte ich statt Affenscheiße lieber Alufolie nehmen für besseren Kontakt?

[unlock]

Designfehler trägt aber auch zur überdurchschnittlichen und ungleichmäßigen Erwärmung bei: Hier fehlt die Symetrie, also links rein und rechts raus!
Aber schönes Werk!
Wie Groß sind denn die Gatewiderstände?

[Hightech]

Die Gatewiderstände sind 100 Ohm.
Dann werde ich das Kabel mal an anderer Stelle anschrauben.
Aber ich kann mir bei 225mm2 kaum vorstellen das es eine. Merkbaren Effekt hat. Das sind 0,6mOhm über die ganze Länge.

[Bastelbruder]

Wenn da jetzt anstatt der hüpfenden Schraube noch eine oder zwei "dünne" Schweißpunkte in die Schaltung eingefügt werden, reduziert sich der Strom von aktuell vermutlich 1000 A auf das Nennmaß. Dann verreckt da bloß noch der Akku, wenn Du da ein Loch reinpunktest. Der Strom läßt sich über den Spannungsabfall (in Ruhe) am Kondensator ziemlich genau messen.

Ein Impuls von 100 A mit 3,5 ms Länge entlädt die 350 Farad um genau 1 mV.
Wie viel ist das jetzt wirklich?

[unlock]

Beim Abschalten schwingt es heftig.

Dies scheint aber auch im on-Zustand so zu sein, möglicherweise durch parasitären Schwingkreis.

Ich denke die Wärme konnte nicht schnell genug weg, fast die gesamte Leistung landet ja im Chip.

Hast Du mal Temperatur am Zwischenblock und Fets gemessen?
Möglicherweise sitzt der Block nicht plan auf Kk auf, denn hier scheint es luftige Wellen zwischen beiden zu geben.
In welcher Reihenfolge wurden denn die Schrauben angezogen?

Ich persönlich würde die Ansteuerung auch symmetrieren, einfach nur das Signal auch überall gleich ankommt.

[Hightech]

So, mit einem „Lastwiderstand“ wird es nicht mal mehr warm.
Die Schrauben hatte ich immer schön wechselweise nach und nach festgezogen.
Jetzt hat das Ausschwingungspaket nur noch um 20V

[Finger]

Hast du n Gesamtschaltplan?

[Hightech]

Von der Endstufe?
Der Source-Widerstand muss doch rein, es fließt zu viel Strom. Wenn der nicht drin ist, knallt ein Fet immer direkt durch.
ixf_102n15t 100V 100A

[andreas6]

Ich kann mich an ein Netzteil mit Stromverteilung erinnern. Die mehreren parallelen Halbleiter waren über gleich lange Litzen auf der Masseseite kontaktiert. Also keine Schiene verwenden, sondern einzelne Leitungen. Die dürfen sogar recht kurz sein, aber gleich lang. Ein Widerstand war dort praktisch nicht messbar, aber es hat perfekt zur Stromverteilung beigetragen.

MfG. Andreas

[Bastelbruder]

Ein Widerstand war dort praktisch nicht messbar ...

Das war dann eine Induktivität.

[Hightech]

Ich werd es noch mal umstricken auf einzelne Leitungen zur Masse. Der 8mm lange Konstantandraht glüht doch schnell.

[Hightech]

Neu verlötet, da die Source-"Widerstände" weggebrannt waren. Sind auch wieder 2 Fets gestorben. Vermutlich wegen Schieflast durch die komischen Widerstände, evtl waren die auch zu niederohmig.
Nun hab ich an den Sources 1m Leitung zu je 30mOhm. Das sind ca. 100A bei 10V am Kondensator.
Bei voller Ladung also 800A.
Bis jetzt sind noch alle Fets heile.

2 Sachen sind noch.
Soll ich das Kabel aufwickeln oder lieber falten?

Das schweißen funktioniert nicht. Der Strom müsste doch wohl reichen? Ich kann die Akkus damit fast wegglühen, das Nickelband glüht auch teilweise kurz auf.
Sind die Spitzen nicht spitz genug oder reicht der Strom doch nicht?

Edit: Auch bei der halben Leitungslänge kein Erfolg






Das ist die Spannung auf der Source-Leitung (30mOhm) zu einem einzelnen Fet.
https://www.youtube.com/watch?v=ofP8ZHS9h3c

[bastl_r]

Ich glaub, ich habs schon mal gesagt.
Ich würde die Zuleitung am einen Ende und dei Ableitung des Schweißstromes am anderen Ende der Aluprofile anschließen.
Dann sieht jeder Transistor den selben Widerstand.
Mittig angeschlossen tragen die Mittleren den größten Strom.

[unlock]

Ich würde die Zuleitung am einen Ende und dei Ableitung des Schweißstromes am anderen Ende der Aluprofile anschließen.

Dies hatte ich auch erwähnt, trifft aber bei aktueller Konfiguration nicht mehr zu.
Um jetzt Symmetrie im Lastkreis zu erreichen, müssen die Drainzuleitungen auch gesplittet werden.
Fraglich ist auch, wie die Ansteuerung im Bezug auf die Sourcewiderstände gestaltet ist.

Eine Frage bleibt immer noch offen: wie hoch ist denn der tatsächliche Schweißstrom? Bastelbruder hat ja schon ein Beispiel zur Berechnung bei indirekter Messung gegeben.

[unlock]

Soll ich das Kabel aufwickeln oder lieber falten?

Was meinst Du mit falten?
Eine bifilare Aufwicklung reduziert natürlich die Induktion, aber don´t forget the Capacitance.

Genau genommen gehört das Konstrukt auf den mittleren zu erwartenden Strom abgestimmt, dann verheizt Du nicht die wertvolle Energie in den Transen oder Surcewiderständen, sondern in der Schweißstelle.

[berlinerbaer]

Bei allem Verständnis für sportlichen Ehrgeiz:

Wer ohne Affentheater und Mosfet-Killerei punktschweißen will, wickelt sich einen MOT um, bastelt eine Zeitsteurung dran und produziert...

Oder kauft sich für unter 20 Tacken eine bei den Chinukken.

[Hightech]

Der Strom ist bekannt, die lange Zuleitung hatte 30mOhm ja FET. Die hab ich jetzt halbiert.
Der Spannungsabfall waren da 3V bei Kurzschluss und 10V.
Somit 100A je FET, acht mal dann sind 800A.
Die FET werden mit 12V am Gate versorgt, die sehen also 9V.
Die Leitungslänge hab ich jetzt halbiert, der Strom ist aber nicht merklich gestiegen, daber ich muss es noch mal messen.

Wer ohne Affentheater und Mosfet-Killerei punktschweißen will, wickelt sich einen MOT um, bastelt eine Zeitsteurung dran und produziert...

Oder kauft sich für unter 20 Tacken eine bei den Chinukken.

Tja, ich will nicht "produzieren".
Ich will was lernen.
Wer beim Chinamann bestellt, lernt nur wie man es so billig wie möglich irgendwie zum laufen (oder wegwerfen) bekommt.
Ich mag das Chinazeug nicht. Es fehlt immer das letzte Drittel das es gut wäre. Und das ist das aufwändigste Drittel.
Aber das wird hier keine Diskussion über China.

[Desinfector]

Hast Du eigentlich schon eine Punktschweissung erreichen können?

[unlock]

Der Strom ist bekannt, die lange Zuleitung hatte 30mOhm ja FET.

Die Induktivität läst Du aber auser acht.

Die Leitungslänge hab ich jetzt halbiert, der Strom ist aber nicht merklich gestiegen, daber ich muss es noch mal messen.

Der theoretisch errechnete Strom von 1kA bezog sich ausschließlich auf Ri von C plus Ron von T, hier wurde noch keine Leitungsimpendanz berücksichtigt.
Wenn überhaupt 0,8kA fließen, ist dies eine gute Prognose aber der Ladezustand der Kondensatoren im Verhältnis zur Entladezeit dürfte wohl Licht ins Dunkle bringen.

[Hightech]

Wenn ich über der Zuleitung 3V messe dann sind das 100A.

[andreas6]

Der Spannungsabfall über der Leitung erscheint mir zu hoch, sie ist zu lang. Für die stromausgleichende Funktion sollte ein deutlich geringerer Widerstand reichen. Größenordnung doppelter Innenwiderstand des Fets würde ich Pi mal Daumen ansetzen.

MfG. Andreas

[Hightech]

Ich hab ja jetzt nur noch die Hälfte der Länge.
Vielleicht probiere ich jetzt noch mal den doppelten Querschnitt.

[Bastelbruder]

Meß' doch mal wirklich die Spannung am Kondensator, vorher und nachher. Und dazu die Impulszeit.
Wir sind nicht unbedingt Naseweiß, aber wissen würden wir das schon gern.

[Hightech]

Hab ich jetzt mal gemacht: Spannung direkt am Kondensator gemessen.
Die Spannung am vollen Kondensator sind 10V.




So geht die Spannung nach 100ms um ca 360mV runter.

An den Leitungen hab ich jetzt ca. 1,3VSpannungsabfall bei 15mOhm
Der C hat Insgesamt 4,5mOhm die Fet 15/8 = 1,9mOhm, Zuleitung Massekabel 15/8 = 1,9mOhm die Leitung zum Schweißpunkt hat ca. 1,5mOhm. Zusammen rund 10mOhm.
Bei voller Ladung bekommt ich max. 1000A. Ohne den Schweißpunkt.
Die Fet können bis 300A Puls, also sollten die Save sein, wenn die Temperatur stimmt.
Ich könnte die Source-Leitung also auch gerne noch niederohmiger machen?

[Bastelbruder]

Ein Impuls von 100 A mit 3,5 ms Länge entlädt die 350 Farad um genau 1 mV.

100 A in 100 ms also knapp 30 mV. 300 mV -> 1000 Ampere!

360 mV sind das nicht ganz, die Spannung könnte man durchaus mit dem DVM messen, dann können sich auch die mit unterschiedlichen Verlustwiderständen verbundenen Teilkapazitäten wieder ausgleichen.

Etwas genauer: 350 F * 300 mV / 100 ms = 1050 A

[Finger]

Wie sehen denn die Schweissergebnisse aus?

[Hightech]

Entweder es funktioniert fast gar nicht, oder die Akkukappe verglüht. Dass die Verschweisung wirklich klappt ist sehr selten. Vielleicht brauche ich bessere Spitzen oder das Schweißband taugt Nix.
Der Kontakt der Spitzen ist aber sehr gut.

[Alexander470815]

Klingt nach zu viel Zeit, das führt zum durchglühen.

Eigentlich sollten die 1000A aber ausreichen.
Ich habe bei mir mal gemessen und ich komme so auf 1300A.(5,14V auf 5,09V in 50ms bei 1500F)
Und das hält eigentlich durchweg sehr gut. Elektroden sind einfach normal angespitzt aus 12mm Kupfer.

[Hightech]

Die Igorrette Punkt V0.91 ist zumindest mal ein das Gehäuse eingezogen.





Die verpunktschweißte Stelle ist noch nicht optimal.
Vielleicht taucht auch das Nickelband nicht.

[Matt]

Probiert mal Schlitz zwischen Schweissstelle bei Nickelband..
Dann sollte es vielleicht besser klappen.

[Bastelbruder]

Die Punkte erscheinen mir doch etwas größer als von anderswo gewohnt.

[andreas6]

Das sehe ich auch so. Die noch nicht benannte Kontaktfläche wäre vielleicht zum Punkten von einigen mm Blechdicke geeignet. Zum Verpunkten solch dünner Bleche dürfen das nur "Bleistiftspitzen" sein. Erst die Konzentration des Stromes auf eine ganz kleine Fläche schafft die nötige Stromdichte. Von Eigenbauten und kommerziellen Punktschweißzangen sind mir einige mm Durchmesser an der Kontaktstelle geläufig, das funktioniert da auch ganz gut. Hier muss die Kontaktfläche deutlich kleiner sein.

MfG. Andreas

[Hightech]

Dann brauche ich wohl noch härteres Kupfer. Die Kupfernägel, bzw die angespitzte 6mm² Leitung ist anscheinend zu weich.

[Alexander470815]

Berylliumkupfer oder Zirkoniumkupfer sollte sich gut eignen.
Es wäre denke ich auch gut wenn die Elektroden einzeln aufgehängt werden so das diese den gleichen Anpressdruck erfahren.

[Hansele]

Dann brauche ich wohl noch härteres Kupfer. Die Kupfernägel, bzw die angespitzte 6mm² Leitung ist anscheinend zu weich.

Kupfer müsste sich durch Hämmern verfestigen lassen?

[Gary]

Es gibt Zellverbinder mit Schlitz und Ballen. Die Ballen könnte man vorher ins Blech selber machen, dann ist die Kontaktierung vielleicht gar nicht mehr so wichtig. Einfach mit einem Körner auf weichem Holz mal kloppen.

[ch_ris]

oder einfach messing?
Beryllium macht krebs.

[grobschmied]

Ich hätte noch Wolfram Kathoden von einer großen WIG Schweiß Anlage

[Hightech]

Messing und Wolfgang hab ich auch schon getestet.
Klappt nicht.

[Anse]

oder einfach messing?
Beryllium macht krebs.

Eventuell als Alternative ein Blick auf Wirbalit werfen: https://svs-schweisstechnik.de/files/do ... nblatt.pdf

Wir bauen daraus die Elektrodenhalter zum Punktschweißen. Die eigentlichen Elektroden sind üblicherweise aus Wolfram.
Wirbalit ist aber ein blödes Zeug zum Zerspanen. Ähnlich wie VA.