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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik suche p-kanal mit niedriger t_fall schaltzeit


Autor: Friedrich Keil (Gast)
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ich brauche einen Mosfet für einen Stepdown spannungswandler von 20V auf 
3,3V 5A.

bis jetzt habe ich als mosfet einen FDD6637 P-Kanal drin.

der Transistor wird zu heiß. das mit der Hand gefühlte entspricht ca. 
1,5-4 Watt. mit einem kleinen angelöteten kupferstück wird der 
transistor noch kochend heiß. bei frequenzen zwischen 33-100 khz wird 
die spule zu heiß, oder ich würde nur mit einer größeren spule 
klarkommen.

ich hatte einen spulenkern von einer alten mainboard-spule benutzt, mit 
verschiedenen windungszahlen.
bei frequenzen von 200-300khz wird die spule erträglich warm, der 
transistor jetzt allerdings kochend heiß.

ich habe wo gelesen, daß beim Mosfet die t_r und t_f, trise und tfall 
zeit wichtig ist. für mich ist erstmal nur die tfall zeit wichtig.

der jetztige FDD6637 hat eine tfall zeit von 36 ns.

ich hätte noch einen n-kanal IRLR7843 mit 12ns, aber der ist halt nur 
n-kanal. wenn ich die tfall zeit mit meinen angaben verrechne und von 
einem tastverhältnis von ca. 4,7 ausgehe, komme ich ungefähr auf 1,7 
Watt verluste nur durch die schlechte t_fall zeit.

jetzt suche ich nach einem p-kanal mosfet mit noch niedriger tfall zeit 
als 36ns. kennt da jemand einen, oder ist das schon das maximum? oder 
kennt jemand noch einen n-kanal mosfet, der noch weniger als 12ns tfall 
zeit hat?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Friedrich Keil (Gast)

>bis jetzt habe ich als mosfet einen FDD6637 P-Kanal drin.

Der sieht gut aus.

>der Transistor wird zu heiß. das mit der Hand gefühlte entspricht ca.
>1,5-4 Watt.

Kaum. Dann hätt das Gehäuse ca. 160..400 Grad Temperatur. Das fasst 
keiner mehr ungestraft an, abgesehen davon, dass der Transistor sich 
längst selber gekillt hätte.

> mit einem kleinen angelöteten kupferstück wird der
>transistor noch kochend heiß. bei frequenzen zwischen 33-100 khz wird

Kochend heiss ist nicht das Problem. Solche Transistoren vertragen 
problemlos 80..100 Grad Betriebstemperatur, teilweise auch mehr.

>ich hatte einen spulenkern von einer alten mainboard-spule benutzt, mit
>verschiedenen windungszahlen.

Und mal gemessen? Wie sieht die Stromaufnahme aus? Wenn die Spule 
sättigt, geht der Strom steil nach oben, das macht viel sinnlose 
Verlustleistung in der Spule und im Transistor.
Wie sieht die Ansteuerung vom FET aus? ist sie schnell genug und ist die 
Spannung hoch genug, um ihn richtig durchzusteuern?

>bei frequenzen von 200-300khz wird die spule erträglich warm, der
>transistor jetzt allerdings kochend heiß.

;-)

>ich habe wo gelesen, daß beim Mosfet die t_r und t_f, trise und tfall
>zeit wichtig ist. für mich ist erstmal nur die tfall zeit wichtig.

Ach ja? Woher nimmst du deine Weisheit? Schon ma in Datenblatt geschaut?

>der jetztige FDD6637 hat eine tfall zeit von 36 ns.

Was schon mal sehr gut ist. Aber die wird nur erreicht, wenn die 
Ansteuerung schnell und stark genug ist. Welcher IC steuert deinen 
MOSFET?

>einem tastverhältnis von ca. 4,7 ausgehe, komme ich ungefähr auf 1,7
>Watt verluste nur durch die schlechte t_fall zeit.

???
Rechnung?

>jetzt suche ich nach einem p-kanal mosfet mit noch niedriger tfall zeit
>als 36ns.

Nöö, du musst erstmal deine Hausaufgaben machen, ordentlich messen und 
die  Spule richtig dimensionieren.

> kennt da jemand einen, oder ist das schon das maximum? oder
>kennt jemand noch einen n-kanal mosfet, der noch weniger als 12ns tfall
>zeit hat?

Du bist auf dem Holzweg.

MfG
Falk

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Die fall und raise-Zeiten, die du angegeben hast gelten immer (unter 
anderem) für einen bestimmten Treiberwiderstand der auch im Datenblatt 
angegeben ist. Für deinen Transistor sind das 6 Ohm laut Datenblatt. Das 
heißt der Hersteller hat für die Ermittlung der Werte einen Treiber 
verwendet, welcher etwa 1A liefert.

Autor: yalu (Gast)
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> wenn ich die tfall zeit mit meinen angaben verrechne und von einem
> tastverhältnis von ca. 4,7 ausgehe, ...

Das Tastverhältnis kann maximal 1 sein.

> ... komme ich ungefähr auf 1,7 Watt verluste nur durch die schlechte
> t_fall zeit.

Ich komme, grob gerechnet, auf 0,2W (bei 20V, 5A, 250kHz, tr=10ns und
tf=36ns) für die Schaltverluste beim Ein- und Ausschalten zusammmen.
Dazu kommen noch etwa 50mW Durchgangsverlust (bei einem RDSon von
11,6mOhm), so dass insgesamt etwa 1/4W verheizt wird. 1/4W macht warm,
aber nicht heiß, es sei denn, du umschließt das Bauteil für längere
Zeit so dicht mit deinen Fingern, dass die Wärme nicht entweichen kann.
Dann können natürlich auch wesentlich höhere Temperaturen entstehen.

Wie Falk schon geschrieben hat: Wahrscheinlich liegt's an der
Ansteuerung des MOSFETs oder an der Spule. Ich würde mal das Oszi
reinhängen und die Spannung am MOSFET und den Strom durch die Spule
messen, dann siehst du ziemlich schnell, wo der Hund begraben liegt.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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womit treibst du den fet an? plan..?

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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ok, dann liegt es wohl an der ansteuerung des transistors, wenn sich 
diese tf-zeit nicht so negativ auswirkt.

ich hab es nochmal angeguckt, das signal wechselt bei der umschaltung 
doch noch relativ langsam. mir ist es vorher nicht aufgefallen, weil ich 
bei der niedrigeren frequenz geguckt hatte, wie sauber das signal 
wechselt und es dort nicht so groß auffällt.

ich hatte es mit nem microcontroller angesteuert, oder mit transistoren 
dahinter. der microcontroller war mit einem negativen 5V 
festspannungsregler oben an den +20V

die transistoren machten es nicht extra besser. ich hatte einen BD435, 
um den transistor auf die aus-seite zurückzuziehen, und einen BC557, um 
ihn einzuschalten. der BD435 war mit Kollektor an Source bei dem Mosfet 
bzw oben an den +20V. der BC557 war mit Kollektor an der Masse von dem 
Microcontroller, also +15V. die beiden Emiter der beiden Transistoren 
waren beide zusammen am Gate von dem Mosfet. die beiden Basen der 
Transistoren waren beide an dem output Pin von dem Microcontroller.

ich probier nachher mal aus, nen schaltplan anzuhängen.


ich glaube mittlerweile, der BD435 zieht den Mosfet nicht komplett 
schnell genug auf Masse, weil er nicht mehr richtig höher zieht, wenn 
die Basis mit 1,1V Fortwertspannung oben an +20V angekommen ist. weil 
dann wäre der Emiter von dem BD435 immer noch 1,1V niedriger.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Friedrich Keil (Gast)

>ich hab es nochmal angeguckt, das signal wechselt bei der umschaltung
>doch noch relativ langsam.

Wie langsam?

>dahinter. der microcontroller war mit einem negativen 5V
>festspannungsregler oben an den +20V

???

MfG
Falk

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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hm moment also es sieht jetzt so aus:
bei einer frequenz von 300 kHz zeigt das Oszilloskop eine gesammte 
Periodenlänge von 3,2µs. davon ist das signal 1µs lang eingeschaltet. 
Innerhalb dieser 1µs braucht das signal 0,33µs von dem moment an, wo es 
anfängt zu fallen, und wo es vollständig bei 0V angekommen ist. von 3,2V 
an bis 0V braucht es ca. 0,24µs , bis es bis 0V gefallen ist.

ok also ich glaube, da braucht man nicht viel zu zu sagen, daß das 
deutlich zu schlecht ist. ich guck dann mal nach ner verbesserten 
ansteuerung.

Ich dachte erst, der mosfet ließe sich nicht besser ansteurn, weil er ja 
halt eben zu langsam ist. aber wenn ihr euch alle wundert, daß der 
mosfet ja eigentlich sogar zu schnell ist, dann weiß ich ja, wo ich 
suchen muß. :)


aber was ich mich noch frage: darf ich denn eigentlich bei meiner 5V 
ansteuerungs-methode bleiben, oder würdet ihr mir eher 10-15V zum 
ansteuern empfehlen? weil der mosfet ist ja ehe bei 5V relativ gut schon 
durchgeschaltet und den hauptsächlichen ärger macht er beim abschalten.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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nimm zb nen icl7667

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Friedrich Keil (Gast)

>bei einer frequenz von 300 kHz zeigt das Oszilloskop eine gesammte
>Periodenlänge von 3,2µs.

Dein Oszi geht schon mal richtig ;-)

> davon ist das signal 1µs lang eingeschaltet.

>Innerhalb dieser 1µs braucht das signal 0,33µs von dem moment an, wo es
>anfängt zu fallen, und wo es vollständig bei 0V angekommen ist. von 3,2V
>an bis 0V braucht es ca. 0,24µs , bis es bis 0V gefallen ist.

Naja, 240ns Fall time sind zwar nciht berauschend, aber erstmal OK. Und 
niemand muss bei so einem Schaltnetzteil mit 300kHZ arbeiten. Das ist 
was für Könner. 50..100kHZ tuns locker.

>ok also ich glaube, da braucht man nicht viel zu zu sagen, daß das
>deutlich zu schlecht ist.

Nö.

>aber was ich mich noch frage: darf ich denn eigentlich bei meiner 5V
>ansteuerungs-methode bleiben,

Ein Blick ins Datenblatt enthüllt.

RDSon bei -4,5V 18mOhm
RDSon bei -10V 11,6Ohm

Macht bei einem mittleren Strom vom 5A 0,45 bzw. 0,28 W Verlust. Also es 
geht auch mit 5V. Aber ich denke eher, dass deine Schaltung Murks ist. 
Denn es ist ein P-Kanal MOSFET, dessen Bezugspotential in so einem 
Schaltregler bei Vcc liegt, hier also den 20V Eingangsspannung.

Poste mal einen Schaltplan unter Beachtung der Bildformate.

MfG
Falk

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Im Falle dessen Du nicht auf dem Mikcokontroller angewiesen bist,
empfehle ich Dir den MAX1745 als Ansteuerung für den P-Kanal.

Autor: 3357 (Gast)
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Einen P Fet steuert man anders an. Siehe Bild. Der IRLL 110 zusammen mit 
dem 470 Ohm ist eine Stromquelle. Die Schaltung arbeitet von 50V runter.

Autor: 3357 (Gast)
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Angesteuert4 von einem 5V ARV, hier.

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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sorry aber der browser hat eben meinen text gekillt, weil ich im 
verkehrten moment auf die backspace-taste gekommen bin, deshalb wird es 
diesmal keine lange erklärung geben.

ihr könnt im anhang das bild sehen. die erklärungen dafür waren leider 
für die katz.

ich möchte jetzt einen mosfet treiber benutzen um zu gucken, ob der 
mosfet dann bei 300khz kühler wird.

also wenn ich die spule stark genug bewickel, bleibt der mosfet kühl bei 
niedrigen frequenzen. der spulenstrom steigt wohl sonst zu stark an. 
aber bei viel bewickeln wird die spule heiß, es wäre also schön, wenn 
man es wohl bei ca. 300khz hinkriegen könnte, also falls es möglich ist.

ich habe den ICL7667 und den TC4427 im auge. eigentlich wollte ich den 
TC4420 haben. aber den wird es bei Nessel elektronik demnächst nicht 
mehr geben? weiß jemand, ob der TC4420 abgekündigt ist? weil der soll ja 
so schön 6A schaffen. also und es wäre schön, wenn der treiber mit 5V 
läuft und ein 3-5V TTL signal verarbeiten kann. da sich die meisten 
nicht mit 5V ansteuern lassen, fallen die anderen also weg.
aja und der treiber soll möglichst nicht mehr als 1,50-2,00 Eur kosten. 
ich glaube Fairchild fällt weg, weil die nicht an privatleute liefern, 
wenn noch jemand einen anderen shop kennt oder treiber-typen, die gut 
sind, könnt ihr ja sagen.

aja und ich möchte weiter den microcontroller benutzen, das soll eine 
ladeschaltung für 2 akkus werden, es sollen noch ein paar andere 
ereignisse mit verarbeitet werden und in die steuerung der spannung mit 
einfließen.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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also..sooo funktioniert das mit deinem FDD6637 wohl schon, wenn!!:
-richtiger treiber, 7667 macht 1,5a, beide zusammen 3a , das reicht
-richtige spule: bei 5a "ziel" muss die spule min. 10a vertragen, ohne 
sättigung; messen wäre durchaus sinnvoll...statt rumprobieren; oder 
fertige spule kaufen, die >10a kann
wenn spule selbst wickeln willst, nimm zb reichelt: T106-2 kern, und ca. 
30 wdg. 0,9mm draht drauf ...je nach frequenz halt

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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ah interessant. der kern ist ja schon richtig groß, aber ich werde ihn 
mir merken und demnächst zum testen mal besorgen. d.h., wenn ich es mit 
so einem viel kleineren kern teste, muß ich mich nicht wundern, wenn es 
nicht richtig geht. da ich aber lieber die kleinen kerne will, werde ich 
es zumindest versuchen, ob es irgendwie doch mit nem kleineren kern 
geht. also mosfet treiber..

aber ob ich lieber den ICL7667 oder den TC4427 nehmen sollte? sind die 
beide gleich gut, oder ist einer davon besser? und bei wieviel 
funktioniert der ICL7667 gut? auch noch bei 300khz ?

Autor: Düsentrieb (Gast)
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wenn der kern sättigt...is finito. ein fetterer treiber hilft dann 
genauso, wie ein schöneres gehäuse...

guck mal bei schmitt-walter, was so etwa als kern sinnvoll is..

btw muss der akku an - hängen? wenn er am + hängt, wärs einfacher (n-fet 
+ treiber uc3843)

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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ich bin mir nicht ganz sicher, aber er sättigt glaubeich bei 300khz noch 
nicht. oder meinst du, er wird auch da so warm, weil er da schon 
sättigt.
ich glaube, ich probier es einfach mal. wenn er danach immer noch heiß 
wird, weiß ich ja, daß es nicht an der ansteuerung des mosfet liegt.

Autor: Friedrich Keil (Gast)
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nachtrag: höa, wer ist schmitt-walter? der uc3843 ist nicht so gut, weil 
es glaubeich erst ab 15V sich einschalten tut und ich, wenn ich gerade 
kein anderes netzteil da habe, das teil so einstellen möchte, daß es 
auch an 12V geht.

Autor: Düsentrieb (Gast)
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der 3843 geht ab 8,5v ..

oh mann walter....walter sollte man kennen
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Friedrich Keil (Gast)

>ich bin mir nicht ganz sicher, aber er sättigt glaubeich bei 300khz noch

Das ist keine Frage der Freqeunz, sondernd es Stroms. Und glauben heisst 
nciht wissen.

>nicht. oder meinst du, er wird auch da so warm, weil er da schon
>sättigt.

Ja.

>ich glaube, ich probier es einfach mal. wenn er danach immer noch heiß
>wird, weiß ich ja, daß es nicht an der ansteuerung des mosfet liegt.

So wird das nix.

MFG
Falk

Autor: BMK (Gast)
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Ich habe gerade mit einer ähnlichen Buck-Geschichte zu tun
und finde den "mini-Ringkern-Rechner" hierzu hilfreich:

http://www.dl5swb.de/html/mini_ringkern-rechner.htm

Der referenziert denn auch auf die bekannt guten AMIDON
Ringkerne, die bei Reichelt in guter Auswahl erhältlich sind.

Hiermit bestätigt sich auch die Angabe von Düsentrieb,
dass ein T106-2 Kern mit 30 Wdg gut geeignet ist und sogar
einen Drahtdurchmesser bis 1.3 mm erlaubt -> ergibt mOhm-Werte

Ich würde da allerdings 26er Material nehmen.
Bei gleicher Induktivität (12µH) sollte ein T50-26 genügen
und der kommt dann mit 19 Wdg / 1 mm Draht aus, bei nochmals
niedrigerem Widerstand. (Oder man erhält bei 30 Wdg-> 30 µH)

Allerdings ist bei dem kleinen zu beachten, dass er bei hohen
Frequenzen schneller in die Kernsättigung kommt. Kann man aber
alles mit dem Rechner ermitteln.

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