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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 52A ohmsche Last per PWM dimmen


Autor: Frank Aust (Firma: Privat) (troete70)
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Hallo,
ich bin noch ein Neuling und eersuche mich in meinem ersten Projekt. Ich 
möchte gerne die Leitung einer Windschutzscheibe eine Autos um ca 75% 
reduzieren.Die Windschutzscheibe hat zwei Heizelemente von ja 26A 
(!)...also insgesamt 52A !!!!!

Ich möchte per niederfrequentem PWM (<100Hz) den gezogenen Stromauf ca 
1/4 des Nennstroms reduzieren.

Dazu habe ich einen Schaltplan für eine PWM Schaltung gesucht und bei 
http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_tl494.htm#Schaltplan%203 gefunden. 
Ich habe allerdings wegen des besseren RDS(on) für den IRF4905 als FET 
entschieden. Der dazugehörige Kühlkörper hat 12K/W.

Die Verlustleistung berechnet sich mit Pv=RDS(on)*I². Setze ich das mit 
dem vollen Strom von 52A ein kommt mit einem FET satte 54W 
Verlustleitung raus. Das geht wohl nich'.

Mit vier FET hingegen komme ich auf 3,4W...das klingt schon anders. 
Zusätzlich will ich ja den Strom noch um 75% senken. Damit werden die 
FETs wohl nicht sehr warm.


Ich habe den Schaltplan angehangen.



Hier meine Frage. Liege ich mit der Schaltung bzw. Wärmerechnung richtig 
oder bin ich auf dem Holzweg?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Frank Aust schrieb:

> Ich habe allerdings wegen des besseren RDS(on) für den IRF4905 als FET
> entschieden. Der dazugehörige Kühlkörper hat 12K/W.

Falls du nicht unbedingt die 12V schalten musst, sondern auch die Masse 
schalten kannst, dann ist ein N-Kanal Mosfet besser, denn die haben 
einen um 1/3 niedrigeren Rdson als gleichgroße P-Kanal Mosfets.

Oder sowas wie den BTS555: Der ist für Automotive Anwendungen 
spezifiziert und beinhaltet auch Schutzfunktionen. Der ist nicht ganz 
billig, aber ich denke er ist wert: 2,5mOhm ergeben hier gerade mal 6,7W 
Verlustleistung.

> Liege ich mit der Schaltung bzw. Wärmerechnung richtig
> oder bin ich auf dem Holzweg?

Die Rechnungen passen. Die Schaltung ist auch soweit ok, du solltest nur 
vor jeden Mosfet noch einen Gatewiderstand von ein paar 10 Ohm setzen, 
das ist sinnvoll wenn man Mosfets parallel schaltet.
Weiterhin sollte die Elektronik etwas gegen Spannungsspitzen geschützt 
werden.

Autor: Jens G. (jensig)
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jo - N-Kanal nehmen wie die IRF1404, und die Masse damit schalten 
(40V/160A/4mOhm) - macht zusammen rund 10W. Mit zweien liegste bei 2,5W 
(1,25W) was eigentlich schon ohne KK machbar wäre (bei 75% sogar unter 
2W (1W). Da das aber eine Milchmädchenrechnung ist, sollte man 3 nehmen. 
Milchmädchen deswegen, weil die 4mOhm nur für den Mosfet-Chip selbst 
gilt, nicht für die Zuleitungen. Die Anschlüsse + Bonddrähte addieren 
auch noch das eine oder andere mOhm hinzu, so daß der Transi noch etwas 
zusätzlich beheizt wird. Deswegen drei nehmen (und deswegen kann man die 
160A nicht wirklich nutzen - das machen die Anschlüsse/Bonddrähte kaum 
noch mit - die 160A sind also nur noch ein eher rein theoretischer 
Chip-Grenzwert).

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Schon mal daran gedacht, die beiden 26A-Heizelemente statt parallel 
einfach in Serie zu schalten?

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Frank Aust schrieb:
> Hallo,
> ich bin noch ein Neuling und eersuche mich in meinem ersten Projekt. Ich
> möchte gerne die Leitung einer Windschutzscheibe eine Autos um ca 75%
> reduzieren.Die Windschutzscheibe hat zwei Heizelemente von ja 26A
> (!)...also insgesamt 52A !!!!!

Andre Frage: Wie hast du die 52 Ampère ermittelt?

Autor: cl (Gast)
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Der TL494 hat doch keinen MOSFET Treiber drinnen. Das bedeutet, dass man 
massive Turn-On Verluste hat, weil es ewig dauert, bis der 1k Pull-Up 
den MOSFET einschaltet. Ein anderer interessanter Chip ist der UC3843 
...

Der hat nen MOSFET Treiber.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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cl schrieb:
> Der TL494 hat doch keinen MOSFET Treiber drinnen. Das bedeutet, dass man
> massive Turn-On Verluste hat, weil es ewig dauert, bis der 1k Pull-Up
> den MOSFET einschaltet.

Bei <100Hz PWM Frequenz sollte das aber keine allzugroße Rolle spielen. 
Man könnte den 1k Widerstand auf wenige 100 Ohm verkleinern, das sollte 
reichen.
52A würde ich auch nicht allzu schnell schalten, ansonsten erhält man 
vermutlich die schönsten Störungen wenn man >50A innerhalb weniger 10ns 
ausschaltet.

Ein anderer interessanter Chip ist der UC3843
> ...
>
> Der hat nen MOSFET Treiber.

Aber dafür kann er keine PWM ohne Tricks: Das ist nämlich (im Gegensatz 
zum TL494) ein Current Mode PWM Controller. Die PWM entsteht hier beim 
Vergleichen des Sollwerts mit dem Istwert des Stromes. Man muss daher 
den Sägezahnförmigen Stromverlauf über ein RC Glied simulieren.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Und die 52 Ampère? Du hast da nicht etwa den Widerstand der Heizwendeln 
gemessen und dann so von wegen U=R*I oder..?

Autor: Frank Aust (Firma: Privat) (troete70)
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@ Benedikt: Danke für die schnelle Antwort. Einen Gatewiderstand werde 
ich noch einsetzen.
Frage: Ist die Aktion gegen die Spannungsspitzen eher was für die Chip 
oder eher etwas für den FET? Ich habe vor die Steuer- und Lastteile auf 
der Platine zu trennen...

@Krisi: Habe ich auch schon dran gedacht. Aber der Aufwand die WSS- 
Massebänder robust (!) anzuschliessen ist nicht ohne.


@haku: Woher ich die Daten habe? Hab' in die Zeichnung geschaut :-). Die 
Drähte in der Scheibe sind aber nicht als PTC oder NTC konstruiert- 
Wäre im nordschwedischen Winter bei -40° auch fatal. In diesem Fzg wird 
die Scheibe nach 3 Minuten abgeschaltet...



Noch ein Punkt der mir nicht ganz klar ist: Ich versuche die 
Leiterplatte so stark wie möglich zu machen um den hohen Strom überhaupt 
zu führen (mind 4mm Breite Leiterbahnen, 0,07mm Kupfer). Abeer wie 
bekomme ich ein 4mm² Kabel an die Leiterplatte angeschlossen? Löten? 
Oder vielleicht Leiterplattenklemmen?

Autor: Jens G. (jensig)
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laß Dich nicht verrückt machen.
KFZ-Kontaktschuhe gibt's irgendwo zu kaufen (oder wie heisen die 
Dinger), die man einlöten kann. Ich würde einfach alle drei Mosi's (wenn 
Du IRF1404 wie von mir vorgeschlagen nehmen würdest) mit dicken 
Cu-Bahnen auf der LP parallel verbinden, die Cu-Bahnen schön dick 
verzinnen (wo das Strömchen entlang macht), und evtl. noch einen Gate-Rv 
vorsehen (ist eigentlich nicht nötig, wenn der Driver nicht zu 
empfindlich ist).

Autor: Jens G. (jensig)
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ach ja - ich habe bei einem meiner Projekte mal einfach 2.5MM(quad) - 
Drähte auf die Cu-Bahnen gelötet - ergaben auch schöne Hochstrompfade 
....
Könnte für Dich auch interessant sein ...

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