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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor durch MosFet ersetzen


Autor: Matthias R. (matsch)
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Hallo,
ich habe einen kleinen Regelkreis (siehe Schaltplan) aufgebaut. Die 
Funktion ist ganz einfach: Über eine analoge 0..5V Spannung kann 0..15V 
Ausgangsspannung eingestellt werden. Der maximale Strom, der über den 
Transistor fließt, beträgt ca. 5A (etwas kleiner).
Kann ich den Transistor einfach durch einen (bzw. zwei parallele) MosFet 
(ich habe hier z.B. IRF840 liegen) ersetzen?

Autor: Matthias R. (matsch)
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Habe hier auch noch den IRFZ-48-N oder IRLZ-34-N gefunden

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das wird knapp: der LM358 kann mit Vcc=20V nur maximal 18V ausgeben, der 
IRLZ34 braucht mindestens 4Vgs, dass der sauber leitet. Macht am Ausgang 
u.U. 20V-2V-4V = 14V.

Und dann mußt du bei einen Kurzschluss am Ausgang aufpassen, dass Ugs 
nicht größer als 16V wird.

Autor: Matthias R. (matsch)
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Lothar Miller wrote:
> Das wird knapp: der LM358 kann mit Vcc=20V nur maximal 18V ausgeben, der
> IRLZ34 braucht mindestens 4Vgs, dass der sauber leitet. Macht am Ausgang
> u.U. 20V-2V-4V = 14V.

Vcc vom LM358 kann ich auf ca. 24V erhöhen. Außerdem soll der IRLZ34 ja 
nicht voll leiten, da ich nur maximal 15V am Ausgang haben möchte.

Habe es mal ausprobiert, die 15V bei ca. 5A bekomme ich mit dem IRLZ34.
Kann ich einfach zwei oder vier IRLZ34 parallel schalten (siehe Bild), 
damit sie sich den Strom teilen, und nicht so heiß werden?
Oder muss ich da noch was anderes beachten?

Autor: Wolf (Gast)
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> Kann ich einfach zwei oder vier IRLZ34 parallel schalten

Genau das steht in Datenblättern ausdrücklich drin, ist ja auch 
werbewirksam. Wenn nicht, müssen einschlägige Maßnahmen angewendet 
werden, um die Bauteile nicht zu zerstören.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Oder muss ich da noch was anderes beachten?
Mach in den Ausgang des OP noch einen Widerstand 47 Ohm (am besten vor 
jedes Gate), damit der OP-Amp nicht nur eine Kapazität als Last hat.

Autor: Matthias R. (matsch)
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Die Schaltung sieht jetzt so aus. Danke.

Autor: Ich (Gast)
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Ich würde zur Symetrierung noch z.B. 0,1 Ohm Widerstände in die 
Sourceleitungen der Transistoren einfügen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Unnötig, Mosfets haben einen positiven TK (Rds steigt mit der 
Temperatur), das macht sie so angenehm ;-)

Autor: Ich (Gast)
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Rds wird aber nicht bei allen Transistoren gleich sein (Streuung).

Ist nur ein Vorschlag, ist jedem selber überlassen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Rds wird aber nicht bei allen Transistoren gleich sein (Streuung).
Richtig.
Mal angenommen, wir haben einen FET1 mit 50 mOhm und einen FET2 mit 100 
mOhm. Dann würde sich ein Strom von 3 Ampere aufteilen in 2A für FET1 
und 1A für FET2. Demnach bekäme also FET1 eine Leistung von 2A*2A*50mOhm 
= 0,2W zu verbraten, FET2 würde sich über 1A*1A*100mOhm = 0,1W freuen. 
Weil jetzt aber der FET1 zu Hitzewallungen neigen und deshalb seinen 
Widerstand erhöhen wird, wird sich nach kurzer Zeit ein 
"Verlustleistungsgleichgewicht" einstellen.

Deshalb darf/sollte keine thermische Kopplung zwischen den FETs sein.

Autor: Ich (Gast)
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Sind 4 Kühlkörper nicht etwas unökonomischer als 4 Widerstände?

Autor: Arno H. (arno_h)
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Die FET werden hier im Sättigungsbereich betrieben, bei einer VDS von 
min 11Volt kann von RDSOn keine Rede sein.
Im IR-Datenblatt ist das Ausgangskennlinienfeld einmal bei 25°C und 
einmal bei 175°C dargestellt. Macht bei gleicher VGS von 2,25Volt einen 
Faktor von über 10 im Drainstrom. Ausgleichswiderstände sollten schon 
sein.

Arno

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Die FET werden hier im Sättigungsbereich betrieben
Bei einer Eingangsspannung von 26V und einer maximalen Ausgangsspannung 
von 15V würde ich nicht von Sättigung sprechen :-/
Das ist weit von der Sättigung entfernt, tief im linearen Bereich.

> Sind 4 Kühlkörper nicht etwas unökonomischer als 4 Widerstände?
Richtig: bei der hier vorliegenden Thematik mit 55W Verlustleistung
((26V-15V) * 5A) wäre ein passender Kühlkörper und Source-Widerstände 
für eine gerechte Entwärmung nicht schlecht ;-)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Lothar Miller wrote:
> ...
> Deshalb darf/sollte keine thermische Kopplung zwischen den FETs sein.


Tja, IRF schreibt in den Datenbüchern das Gegenteil, Siemens
Schaltbeispiele waren auch deutlich auf thermische Kopplung aus.

Ich wrote:
> Ich würde zur Symetrierung noch z.B. 0,1 Ohm Widerstände in die
> Sourceleitungen der Transistoren einfügen.


Sehe ich auch so, und mache ich auch so. Ist aber hier und in anderen
Foren immer wieder der Streitpunkt: Pro/contra Symmetrierwiderstände.

Lassen wir es also.

Solange keine steilen Impulse geschaltet werden, schaffen es die FET in
den Schaltungen relativ leicht mit der (themisch trägen) Aufteilung der
Last auf alle FETs.
Bei Impulslast wie SMPS, etc: Ohne Symmetrierwiderstände ist das sehr
oft kritisch. Schnelle Treiberschaltung die zügigst die Gatekapazität
umlädt immer vorausgesetzt. Und nein, es liegt nicht am Treiber in
solchen Fällen.



hth,
Andrew

Autor: Matthias R. (matsch)
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Ich möchte mich noch einmal bei euch bedanken.
Habe jetzt 0.1R 5W Source Widerstände und die Gate Widerstände 
eingebaut. Jetzt erwärmen sich die FETs (gefühlt) gleichmäßig. Eine 
thermische Kopplung haben sie nicht (verschiedene Kühlkörper).
Noch einmal Danke für die Tipps und Erklärungen.
MfG
Matthias

Autor: Arno H. (arno_h)
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@Lothar Miller (lkmiller):
Da Lesen und die Bedienung von Suchmaschinen bilden, empfehle ich dir, 
den Begriff "Saturation Region" im Zusammenhang mit FET zu überprüfen.

Arno

Autor: Jens G. (jensig)
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@ Andrew Taylor (marsufant)

>Lothar Miller wrote:
>> ...
>> Deshalb darf/sollte keine thermische Kopplung zwischen den FETs sein.


>Tja, IRF schreibt in den Datenbüchern das Gegenteil, Siemens
>Schaltbeispiele waren auch deutlich auf thermische Kopplung aus.

>Ich wrote:
>> Ich würde zur Symetrierung noch z.B. 0,1 Ohm Widerstände in die
>> Sourceleitungen der Transistoren einfügen.


>Sehe ich auch so, und mache ich auch so. Ist aber hier und in anderen
>Foren immer wieder der Streitpunkt: Pro/contra Symmetrierwiderstände.

>Lassen wir es also.

Ich lass' es mal nicht ;-). Im Schaltbetrieb isses eigentlich egal, aber 
im Linearbetrieb muß man aufpassen, in welchem Arbeitsbereich man sich 
befindet. Da kennt der Mosfet mal einen neg., mal einen pos. TK, was 
eine Steilheit angeht. Deswegen gibt's pro&contra, aber keiner kann's 
scheinbar begründen. Wenn man sich mit dieser Frage nicht weiter 
auseinandersetzen will, dann einfach Symmetrier-R's rein, und gut.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Da Lesen und die Bedienung von Suchmaschinen bilden...
In saturation region, the drain current is 
nearly independent of the drain-source voltage
Erkannt, behoben ;-)

Autor: Arno H. (arno_h)
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Kein Problem, ich habe mich mit der Begriffsverwurstelung auch nicht 
sofort anfreunden können.

Arno

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