So, nun habe ich schon gut 4h damit verbracht alle möglichen Beiträge zur Motorsteuerung mit Mosfets durchgelesen, habe aber trotzdem noch einige unbeantwortete Fragen. Wäre schön, wenn mir da jemand helfen könnte. 1.) Wie berechne ich eigentlich die Erwärmung des Mosfets ohne (zB. SMD-Typen) und mit Kühlkörper bei gegebener Verlustleistung? 2.) Wenn ich zwei Mosfets parallel schalte, dann teilt sich der Strom doch zu je 1/2 auf. Mit P=I²*R würde sich bei diesem Ansatz die Verlustleistung pro Mosfet vierteln (da 1/2*I). Nehme ich aber mal an, zwei Mosfets mit 25mOhm Rdson --> 1x12,5mOhm, dann halbiert sich die Verlustleistung pro Mosfet. Was ist nun richtig? wo liegt der Denkfehler. Danke schon mal für alle Antworten. Otto
zu 2.) Denkfehler erkannt. Bei 12,5mOhm teilt sich ja die halbe Verlustleistung nochmal auf beide Mosfets auf. Otto
" ... dann halbiert sich die Verlustleistung pro Mosfet . " Nein , halbe Verlustleistung für beide Mosfets !
zu 1: Tzu = P * Rk Tzu ist die Temperaturzunahme degenüber Umgebungstemperatur P ist die Verlustleitung am bauteil Rk ist der thermische Widerstand, des gehäuses. das steht im Datenblatt. Zum Beispiel hat ein TO220-Gehäuse ohne Kühlkörper nen Tk von ca 55, das macht dann bei 1 Watt Verlustleitung ne Erwärmung von 55 Grad gegenüber der Umgebungstemperatur Gruß Gerhard
Hi zu 1) Üblicherweise geben die Chiphersteller den Wärmewiderstand für ihre Gehäuse in der Einheit K/W an. Für einen BUZ11 finde ich hier 75K/W für den Wärmewiderstand vom Chip zur Umgebung. D.h. bei 1W Verlustleistung erwärmt sich das Gehäuse um 75K. Schraubst du jetzt einen Kühlkörper an den Chip gilt dessen Wärmewiderstand (z.B. 10K/W) plus dem Wärmewiderstand vom Chip zum Gehäuse. Am Beispiel des BUZ11 sind das 1,67K/W. Du hast also eine Serienschaltung von zwei Wärmewiderständen 10K/W + 1,67K/W und hast damit einen Gesamtwiderstand von 11,67K/W. Matthias
Danke für die schnellen Antworten. So ähnlich habe ich mir das schon gedacht, war mir aber nicht ganz sicher. Ich habe hier z.B. einen IRLR2905. Mit 0,027mOhm würde der sich bei 8A um 1,728W*50K/W=86K (laut Datenblatt bei 2,54mm*2,54mm Kupfer FR4) erwärmen. Macht bei +40°C 126°C. Das sollte er ja problemlos aushalten (gut, macht nicht unbedingt Sinn die Platine so aufzuheizen). Für größere Ströme wäre eine Kühlung sinnvoll. Gibt es so etwas überhaupt für die SMD-Gehäuse? Otto
Der FET hält die 126° aus, aber glaub mir, du wirst leiden wenn da da drauf fasst. Ich glaube ab 70°C ist es für den Finger sehr schmerzhaft. Dann musst du auch bedenken, dass die Platine in der Umgebung des FET sehr heiss wird, mir war das sehr unsympatisch. Bei SMD kannst du aber eine grössere Kupferfläche machen, bringt aber auch nicht soviel. Sonst nimm einen mit TO220 und einen U-Kühlkörper, die sind recht klein und haben z.B. 24K/W, das bringt schon einiges ohne viel Platz zu brauchen.
Hi @Otto bedenke aber das du bei 120°C bereits beim 1,7 fachen des Rdson bei 20°C bist. Also nichts mehr mit 27mOhm. Und was du rechnest sind die reinen Gleichstromverluste. Wenn du den FET nicht als Schalter betreibst sondern z.B. mit einer PWM ansteuerst kommen die Schaltverluste noch dazu. Mach also möglichst viele Durchkontaktierungen um das Drain-Pad und führe dies auf eine möglichst große Fläche auf der anderen Platinenseite. Mit einem Kühlkörper auf der Oberseite des FET's wirst du nicht viel Erfolg haben da durch das Plastik einen immens hohen Rth hat. Nutze die Platine als Kühlkörper. Matthias
Bei zwei (gleichen) parallelen MOSFETs halbiert sich der Strom durch einen, was zu einer Viertelung der Verluste bei EINEM der Transistoren führt. Insgesamt hat man also halbe Verlustleistung.
"Mach also möglichst viele Durchkontaktierungen um das Drain-Pad und führe dies auf eine möglichst große Fläche auf der anderen Platinenseite." Das versuche ich die ganze Zeit mit Eagle, schaff es aber nicht. Wenn ich dem Polygon den Namen des Drainpads geben will, sagt er ich muss das im Schaltplan machen. Weiss jemand wie das geht?
Hat sich schon erledigt, war ein Bug in der Eagle-Beta, mit der 4.12r03 gehts wieder.
für Geräte sollte man einen Innentemperatur von mindesten 50 Grad vorsehen, sobald die im Sommer mal am Fenster sind sind die nämlich ganz schnell mal schon im Stillstand erreicht! Und von ausreichend Kühlluftzirkulation kann in den Meisten Geräten eh nicht die rede sein!!!!, deshalb lieber 60 Grad.
Ist schon klar, dass die 126°C für den Rest etwas zu viel sind. das war auch nur eine kleine Beispielrechnung um zu sehen ob ich das richtig geschnallt habe. Wenn ich die 20A Dauerstrom nutzen wollte, dann müsste ich den IRLR2905 wohl auf einen Kupferblock auflöten ;-). Wie kann kann man die Schaltverluste eigentlich berechnen? Konkret geht es um PWM mit 55kHz. Kann mir jemand evtl noch einen Tipp geben welchen Mosfet ich noch verwenden könnte? Gefunden habe ich unter anderem noch den BUK7508 mit Rdson=8mOhm. Der On-Widerstand sollte so gering wie möglich sein, da ich nicht allzu viel Platz habe. Das Ganze muss für 15..20A Dauerstrom und kurzzeitig 80A ausgelegt sein. Ein Locig-Level Fet wäre nicht verkehrt, ist aber keine Voraussetzung. Otto
Hallo Otto die Schaltverluste kann man so ausrechnen: 1. Die Gesammte Verlustleitung beim Schalten berchnet sich aus 4 Komponenten: a) P_Einschalt b) P_Ein c) P_Ausschalt d) P_Aus d) ist am Einfachsten, denn wenn kein Strom fließt ist die Leistung 0 b) P_Ein ist die Verlustleistung während der Transistor eingeschaltet ist, Rdson * I^2 * Ton/T. Ton/T ist das Tastverhältnis. a und c sind die Schaltverluste. Dabei wird die sogenannte Lastgerade durchfahren. Wenn Du ne ohmsche Last hast, ist diese linear. Also Umax*Imax * Ts/T. Ts/T ist das Verhältnis der Einschaltzeit+Ausschaltzeit (Ts) zur Periodendauer T. 55kHz = 18us. Beispiel U = 20 Volt, I = 20 A, Tson+Tsoff sei 0.5us dann ergibt sich für b) 20*20*0.5/18 = 11 Watt. Nicht zu verachten gell ? Also möglichst schnell schalten !!! Gerhard
Hallo Gerhard, langsam kommt Licht ins Dunkel. Wenn wir mal bei dem Beispiel mit dem IrLr2905 bleiben, dann finde ich im Datenblatt: td(on) (Turn On Delay)=11ns tr (Rise Timer)=84ns td(off) (Turn Off Delay)=26ns tf (Fall Time)= 15ns Setze ich jetzt die komplette Summe der vier Zeiten oder nur tr und tf zur Berechnung ein? Otto
Das wichtigste mal wieder vergessen. Es handelt sich um eine induktive Last (Motor). Otto
Hallo Otto für die Berechnung brauchst Du nur tr und tf, bei der Delay macht er ja noch nix. Wichtig ist halt, daß Du die Ansteuerung so gestaltest, daß Du diese Zeiten auch erreichst. Gerhard
Danke erst einmal für die Infos. Die haben mir schon sehr geholfen. Ich werde wahrscheinlich einen BUK7508 (8mOhm) oder einen IRF1405 (5,3mOhm) verwenden und diesen mit einem integrierten Mosfet-Treiber ansteuern. In dem Bereich scheint es keine Fets zu geben, die bei 5V voll durchschalten oder hat da jemand noch einen Vorschlag?
Wieder mal das wichtigste vergessen. Falls jemand doch einen Alternativvorschlag bzgl. des Fets hat, der muss mindestens 55V schalten können. 30V Logic Level Fets gibt es ja einige. Otto
Hallo Otto ! Gute Infos ( und Versandhandel ) gibts bei : http://www.nessel-elektronik.de/FET/fet.html
Ich hab z.B. den IRL540ns gefunden, kostet bei Reichelt 99 Cent. Hat 53mOhm bei 5V, kann 100V, 36A im D2Pack. Gate Threshold Voltage ist 1.0-2.0 V http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irl540ns.pdf
Danke für Eure Hinweise. Die als Logic Level angegebenen Fets bei Nesselt-Elektronik haben alle eine zu geringe DS Spannung. Der IRL540 hat einen zu hohen Rdson. Ich werde doch beim IRF1405(+Kühlkörper) + Treiber bleiben. Otto
Ich hänge mich mal einfach mit hier rein. Wie sollte man eigentlich die Freilaufdiode bei einer Induktiven Last auslegen? Wenn ich z.B. einen Motor mit max. 5A steurn will. Grüße Reiner
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