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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Datenblatt eines Mosfet entschlüsseln


Autor: Gast (Gast)
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Hallo Zusammen,

ich bin gerade dabei bei dem eingesetzten Mosfet:

Link: 
http://www.infineon.com/dgdl/IPW60R045CP_rev2.2.pd...

zu berechnen, ob dieser gekühlt werden muss oder nicht.

Jedoch versteh ich noch nicht alle Angaben aus dem Datenblatt.

Der Mosfet wird bei 20A 360V betrieben. Rdson = 45mOhm

Somit wären die Schaltverluste P=I^2*R= (20A)^2*45mOhm=18W


So was ist nun mit Junctio-case und Junction-ambient gemeint?

Wenn ich mit case rechne, hätte ich rthjc= 0,29*18W=5,22°C

Wenn ich mit einer Umgebungstemp. von 50°C ausgeh wäre ich bei 55°C und 
somit auf der sicheren Seite ohne zu kühlen, da der Mosfet bei -55 bis 
150°C betrieben werden kann.

Liege ich mit der Berechnung richtig?


Gruß

Gast

: Verschoben durch Admin
Autor: GB (Gast)
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> Liege ich mit der Berechnung richtig?

Nein.

RthJC ist der Wärmeübergangswiderstand zwischen Chip und Gehäuse.
(Junction to Case)

RthJA ist der Übergangswiderstand von der Sperrschicht zur Umgebun, also 
der umgebenden Luft.

Das sind 62K/W, somit hättest Du bei 18W eine Temperaturerhöhung von

womit der Chip sich sehr schnell in Rauch auflösen würde.

BTW:


sind die Durchlassverluste, nicht die Schaltverluste.

Autor: Frank Bär (f-baer)
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Junction-Case: therm. Widerstand gegen das Gehäuse. Wenn du noch einen 
Kühlkörper draufsetzt, dann müsstest du R(kk)+R(thJA) bestimmen und 
kriegst den realen therm. Widerstand.

Junction-Ambient: therm. Widerstand gegen die Umgebung, also ohne 
Einsatz von Kühlkörpern.

Autor: ??? (Gast)
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Ein Fet bringt ungekuehlt vielleicht 0.3W weg. Wenn man ihn auf die 
Leiterplatte schraubt und zweiseitig ein Quadratzoll Kupfer drunter hat, 
so gehen etwa 1W weg. Bei allem drueber muss man kuehlen. Dh ein 
Kuehlblech haben. Dabei sollte man etwas weiter denken wie der Uebergang 
auf die Luft. Die tatsaechliche Frage ist dann wie kriege ich die warme 
Luft weg. Ein Plastikgehaeuse drum herum ist isolierend, waermemaessig. 
Ein Metallgehaeuse ist schon besser in dieser Hinsicht. Dann ist es 
sogar noch besser wenn man die FET gleich auf das Metallgehaeuse 
schraubt.

Zu den Rechnungen. die 18W (mal das Duty) sind schon reel, aber viel zu 
hoch. Bei Zwei FET parallel sind's noch 9W(mal das Duty) fuer beide.

Autor: Gast (Gast)
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Danke euch für die schnellen Antworten.

Habe es befürchtet das ich mit 62K/W rechnen muss.

Die andere Rechnung hätte mir besser gefallen =).

Naja nun mal schauen wie groß der KK ausfallen müsste oder ob man nicht 
lieber ein anderes Bautteil wählt.


Gruß

Autor: ??? (Gast)
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Was muss denn wie geschaltet werden ? Dutcycle ? Eine Schaltleistung von 
7.2kW ist eine Menge Holz.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Naja nun mal schauen wie groß der KK ausfallen müsste oder ob man nicht
>lieber ein anderes Bautteil wählt.

wieso willst Du ein anderes Teil wählen?
rthjc= 0,29 wird genommen, wenn ich den auf KK schraube.
rthja= 62 wird genommen, wenn er ohne KK im freien Raum schwebt (also 
reine Luftkonvektionskühlung ohne zusätzlich Kühlmaßnahmen).

Ohne KK kannste den schon fast mit 2W beaufschlagen (wenn wir mal bei 
Normaltemp. bis an dessen Grenzen gehen wollen).

Und mit KK sind die 18W leicht abführbar. rthjc= 0,29 sind doch bereits 
ein sehr guter Ausgangswert dafür.

Autor: Gast (Gast)
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Der Mosfet wird im Step-Up-Converter verbaut. Motorleistung 1,5KW,

Step-Up-Daten 360V 20A, mit 50kHz-100KHZ.

Mit einem anderen Bauteil wählen meinte ich, falls der KK zu groß werden 
würde, da ich nur einen bestimmten Platz zur Verfügung habe.

Wenn es zu groß werden würde( habe noch nicht weiter nachgerechnet), wär 
ja die Option ein Bauteil zu wählen, was sich weniger Erwärmt um KK 
einzusparen.

Sicher muss ich nun mit 0,29K/W rechnen wenn ich einen KK verwendet.

Sry falls das komisch bei mir klingt. Mache zum 1 Mal so eine Auslegung 
und habe noch nicht das Gefühl wie groß was werden könnte usw.

GRuß

Autor: oszi40 (Gast)
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Meine Glaskugel meint, daß neben den rein rechnerischen Ohmschen 
Verlusten auch noch beim Schalten "ein wenig" Wärme entsteht. Ein 
Testaufbau ist sicher nützlich.

Autor: Gast (Gast)
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Also habe das nun mal nachgerechnet.

Verlustleistung 0,045Ohm (rdson)* 20A^2=18W

Ohne Kühlkörper 62k/w*18w=1116°C

Nun kommt Umgebungstemp. hinzu (KFZ) 50°C  = 1166°C

-> Mosfet zerstört =)

Max. Temp 175°C, gehe ich mal von 120°C max aus.

120°C -50°C (Umgeb.Temp) =70°c

Bei 18W ergibt sich ein Widerstand von 70/18=4K/W(gerundet)

4K/w-Rthjc(0,29) =3,7K/W

Dann der Widerstand zwischen Gehäuse und kk nehmen wir max. 
schlechtestens Faktor 1k/W


Somit darf der KK nicht mehr als  2,7K7W zulassen.


Geeigneter Typ :

T0-220/218 2,7K/W
Typ 436969

Autor: Jens G. (jensig)
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jo - paßt ... Da Du mit 120°C gerechnet hast, und Rth zw. Case und KK 
mit 1°C recht großzügig bemessen hast, haste noch reichlich Luft ...

Autor: Gast (Gast)
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Danke euch für eure Hilfe.

Somit ist mir dieser Datenblattteil schon klarer geworden =).

Gruß

Autor: Fralla (Gast)
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hallo!
Ich glaub ich weis wer den Fet verwendet... ;)
45mE hat der aber nur bei 25°C, bei 120°C hat er schon 80mE. Steht im 
Datenblatt (Rdds vs Tj). Halt die temp niedriger deutlich als 120°C 
halten, auch wenn aktive Kühlung notwendig ist (Die 5 Watt für einen 
Lüfter kann man bei 1.5kW verkraften)
In deiner  Anwendung würde ich ein miniatur Lüfteragregat nehmen siehe 
Anhang, (ist nicht Billig, kann man selbst bauen mit Strangkühlkörper 
und Lüfter). Da können dann auch die anderen Leistungshalbleiter drauf. 
Und gleich Temperaturregeln...


MFG

Autor: Fralla (Gast)
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Angehängte Dateien:

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Anhang...

Autor: ??? (Gast)
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Nein, Das ist nun wirklich dummes Zeug. Dann lieber 4 von diesen Fet 
parallel, dann ist der Widerstand noch 11 mOhm, die Verlustleistung fuer 
alle ist dann noch 4.5W, da genuegt noch ein ganz kleiner Kuehlkoerper.

Autor: oszi40 (Gast)
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Die Wärme auf mehrere Transistoren zu verteilen ist meist eine gute Tat. 
Man sollte nur beachten, daß die Daten möglichst gleich sind, damit die 
Last gleichmäßig ohne größere Ausgleichswiderstände verteilt werden 
kann.

Autor: Fralla (Gast)
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Einfach nur mehr Mosfets bringt in der Tat weniger Statische Verluste, 
doch die Schaltverluste nehmen zu. Ist genauso wie es oft wenig Sinn 
macht  den Mosfet mit dem niedrigsten Rds,on einzusetzen, welcher dann 
oft mehr ds Kapazität hat und mehr Schaltverluste. Und gerade wenn mann 
hohe Spannungen schaltet wirkt sich dies aus.
Hab das schon oft selbst gemerkt. zb zwei 199m Coolmos sind besser als 
zwei 99m. Obwohl zwei 99 ja nur den halben Widerstand haben. Habe beide 
in einem 3kW Rectifier getestet.
Und vier vom IPW60R045CP? Unsinn, erstens wegen kosten und zweitens bin 
ich mir sicher das vier IPW60R099CP besseren Wirkungsgrad erzielen. 
vergleiche dynamic characteristics.

Und wer "Ausgleichswiderstände" in einem Boost-Conveter oder PFC einbaut 
hat sie nicht alle.

MFG

Autor: Jens G. (jensig)
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@oszi
>Die Wärme auf mehrere Transistoren zu verteilen ist meist eine gute Tat.
>Man sollte nur beachten, daß die Daten möglichst gleich sind, damit die
>Last gleichmäßig ohne größere Ausgleichswiderstände verteilt werden
>kann.

Ausgleichswiderstände -> im Schaltbetrieb komplett unnötig, auch wenn 
die Transis total unterschiedlich sind ...

Autor: oszi40 (Gast)
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Sorry, Schaltbetrieb hatte ich jetzt außer Acht gelassen.
Asche auf mein Haupt. Wärmeverteilung bleibt interessant.

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