Moin Will einige Halogenlampen mit PWM über MOSFET´s ansteuern zum Dimmen. Problem ist meine Versorgungsspannung sind +35V, die in Reihe geschalteten Halogenlampen dürfen aber insgesamt nur 25V abkriegen(also 10V Spannungsabfall am MOSFET). Der Strom bei 25V is ca. 11A (laut meiner Messung). Meine Frage wie berechne ich die verlustleistung am MOSFET(bei PWM) zwecks der Kühlung hab ne Formel gefunden mit der bin ich allerdings auf ca. 900W gekommen das währe ein bischen viel, kennt jemand die Formel ??? Einfach P=U*I darf man da doch nich rechnen oder ??? Danke schon mal MFG Lukas
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>Einfach P=U*I darf man da doch nich rechnen oder ???
Doch doch die Formel stimmt immer.
Der Witz von PWM ist ja, daß Du schnell ein und ausschaltest und dann
fast keine Spannung an dem Schaltelement (MOSFET) abfällt.
Du willst jetzt einen zwitter bauen zwischen einem Linearregler und
einer PWM.
Um maximal 24 V zu erreichen musst du das Puls Pause Verhältnis auf
24/35 begrenzen und ggf den Strom mit einer Drossel glätten.
Sorry natürlich nicht Puls Pause Verhältnis, sondern das Verhältnis max. Einschaltzeit zu Gesamtperiodenzeit.
Udo. R. S. schrieb: >>Einfach P=U*I darf man da doch nich rechnen oder ??? > Doch doch die Formel stimmt immer. > Der Witz von PWM ist ja, daß Du schnell ein und ausschaltest und dann > fast keine Spannung an dem Schaltelement (MOSFET) abfällt. Also hätte ich dann ganz normal laut P=U*I 110W Verlustleistung am MOSFET. Was zwar viel ist aber die Kühlung ist machbar. > Du willst jetzt einen zwitter bauen zwischen einem Linearregler und > einer PWM. > Um maximal 24 V zu erreichen musst du das Puls Pause Verhältnis auf > 24/35 begrenzen und ggf den Strom mit einer Drossel glätten. Japp genau so hatte ich das Tastverhältnis auch berechnet
Ich seh immer noch nicht wo hier Leistung an einem MOSFET verbraten wird... Der Witz bei PWM ist doch, dass ebend keine Leistung verbraten wird. MOSFET zu -> Strom null -> Leistung null. MOSTFET auf -> Spannung am MOSFET (nahezu) null -> Leistung null. Um die Verlustleistung am MOSFET zu bestimmen musst du nach dem Bahnwiderstand gucken. Den multiplizierst du mit dem Strom und deinem Puls/Pausenverhältniss.
Eben. Die Frage ist auch, wie schnell der FET geschaltet wird. Kommt der da mit. Beim Schalten verbrät man ja einiges am FET.
Wenn du PWM verwendest und ausreichend Strom zum Umladen des Gates bereitstellst, hast du kaum Verluste. Beispiel: RDSon = 10mOhm, 24ms Einschaltdauer, 11ms Ausschaltdauer 1. Während der 11ms Ausschaltdauer treten keine verluste auf 2. Während der 24ms Einschaltdauer treten P = I² * R = (11A)² * 0,01Ohm = 1,21W 3. Schaltverluste -> werden hier im beispiel einfach mal ignoriert Gesamtverlustleistung gemittelt auf eine Periode: 1,21W * 24ms / 35ms = 0,83W Das kann man gut Passiv kühlen.
Wieso willst du das Zuviel an Spannung verheizen? Die Birnen vertragen statt 25V auch 35V, wenn du das PWM-Tastverhältnis entsprechend nach oben begrenzt. Da Glühbirnen keine hohe PWM-Frequenz erfordern, ist die Verlustleistung im Mosfet ist vernachlässigbar, sofern er großzügig ausgelegt ist.
Udo. R. S. schrieb: > Um maximal 24 V zu erreichen musst du das Puls Pause Verhältnis auf > 24/35 begrenzen und ggf den Strom mit einer Drossel glätten. Ohne Drossel wird es schon ein bischen komplizierter, denn dann sollte man wissen, welcher Strom bei 35V durch die Lampen fliesst und das Tastverhältnis nicht über die Spannung sondern über die Leistung rechnen. Ich weiss nicht wie die U/I-Kurve von Halogenlampen aussieht, linear wird es wohl nicht sein, aber flach eben auch nicht. Deshalb nur zur Illustration des üblichen Denkfehlers: Bei 50% PWM und doppelter Spannung kriegt eine resistive Last trotzdem noch die doppelte Leistung ab.
Obwohl bei mehreren 10 KHz und Niedervolthalogenlampen dürfte die thermische Trägheit des Glühfadens so groß sein, daß man keine Drossel benötigt. (Das ist jetzt aber nur eine Vermutung von mir und kein gesichertes Wissen). Die Umschaltverluste darf man aber nicht einfach vernachlässigen, die dürften sogar fast den größeren Teil der Gesamtverlustleistung ausmachen. Aber ein kleiner Kühlkörper am Mosfet müsste dicke genügen, wenn die Treiber genug Strom liefern daß der MOSFET schnell schalten kann.
Etwas Wärme wird schon entstehen. Nimm einen 75V - 100V Typ mit TO220. Dazu so einen Kühlkörper z.Bsp. Reichelt: V PR32/25,4-MC :: Kühlkörper mit Montageclip, 14K/W Den Maximalwert würde ich im Versuch über die Helligkeit einstellen. Mit dieser Anordnung habe ich LED bei 26V und 12A betrieben.
Michael_ schrieb:
> Mit dieser Anordnung habe ich LED bei 26V und 12A betrieben.
Mit oder ohne Vorwiderstand? g
Mit 470 Ohm Vorwiderstand am Gate. Dazu ein Schaltnetzteil für eine Stabile Spannung.
Also nochmal zu meinem Verständnis ich hatte ja gesagt an den Lampen fallen 25V ab also müssen ja die 10V über dem MOSFET abfallen aber da ja bei der PWM der MOSFET ja trotzdem immer voll aufmacht hab ich trotzdem nur die Normale Gate-Source Sättigungsspannung. Aber das Problem ist ich müsste jetzt den Strom bei 35V wissen um die Leistung zu bestimmen ?!?
@Lukas Hauck (hauck) >Also nochmal zu meinem Verständnis ich hatte ja gesagt an den Lampen >fallen 25V ab also müssen ja die 10V über dem MOSFET abfallen aber da ja Nöö. Das sit ja der Witz bvei PWM. Aber wr schliesst auch 25V Lampen an ein 35V Netzteil an? >bei der PWM der MOSFET ja trotzdem immer voll aufmacht hab ich trotzdem >nur die Normale Gate-Source Sättigungsspannung. Die gibt es so nicht, beim MOSFET spricht man vom Einschaltwiderstand R-DS-ON. >Aber das Problem ist ich müsste jetzt den Strom bei 35V wissen um die >Leistung zu bestimmen ?!? Ja. Das ohmsche Gesetz hilft dir dabei. MFG Falk
>Also nochmal zu meinem Verständnis ich hatte ja gesagt an den Lampen >fallen 25V ab also müssen ja die 10V über dem MOSFET abfallen aber da ja Nein, es fallen nicht 10V ab! Die Leistung wird begrenzt! Es fließt immer der max. Strom pro Schaltvorgang. Also Leistung durch Spannung, evtl. den Kaltwiderstand berücksichtigen.
Falk Brunner schrieb: > @Lukas Hauck (hauck) > >>Also nochmal zu meinem Verständnis ich hatte ja gesagt an den Lampen >>fallen 25V ab also müssen ja die 10V über dem MOSFET abfallen aber da ja > > Nöö. Das sit ja der Witz bvei PWM. > Aber wr schliesst auch 25V Lampen an ein 35V Netzteil an? Hab halt noch vier trafos daheim die geben halt 25V Wechsel raus was Gleichgerichtet ca. 35V ergibt wollte keine 100€ für neue Trafos ausgeben > >>bei der PWM der MOSFET ja trotzdem immer voll aufmacht hab ich trotzdem >>nur die Normale Gate-Source Sättigungsspannung. > > Die gibt es so nicht, beim MOSFET spricht man vom Einschaltwiderstand > R-DS-ON. Das hab ich mittlerweile auch wieder gemerkt das des bei denen so war > >>Aber das Problem ist ich müsste jetzt den Strom bei 35V wissen um die >>Leistung zu bestimmen ?!? > > Ja. Das ohmsche Gesetz hilft dir dabei. Das Problem ist ich hab kein Datenblatt zu den Lampen kann ja schlecht den Strom messen bei 35V geht net da gehn die Lampen flöten. Da die Leistung der Lampe ja bei verschieden Spannungen unterschiedlich ist kann ich das ja schlecht berechen oder ?!?
Nö. Den kannst Du eh nicht vernünftig messen. Geh davon aus, dass der - temperaturabhängige - Lampenwiderstand bei gleicher Leistung gleich hoch ist. Beispiel: U1 = 25V R1 = 2.5ohm I1 = 10A P1 = 250W t1 = 100% Nun soll U2 = 35V P2*t2 = 250W R2 = 2.5ohm (bei gleicher mittlerer Leistung wie P1) damit ist I2 = 14A P2 = 490W (mittlere Leistung bei 100%) t2 = t1 * P1 / P2 = 51% Das Tastverhältnis darf also nicht mehr als 51% betragen, ab 60% ist mit schnellem Lampensterben zu rechnen. Du solltest die Lampen unbedingt mit nem Softstart einschalten, als nicht die 51% auf die kalten Lampen. Der Mosfet muss sicher durchgesteuert werden, sonst wird er warm. Die Frequenz sollte etwa 100Hz betragen.
Lukas Hauck schrieb: > Das Problem ist ich hab kein Datenblatt zu den Lampen kann ja schlecht > den Strom messen bei 35V geht net da gehn die Lampen flöten. Empirische Methode: Die PWM langsam hochfahren, den mittleren Strom messen und aufhören wenn die daraus abgeleitete mittleren Leistung die Nennleistung erreicht hat.
Lukas Hauck schrieb: > Das Problem ist ich hab kein Datenblatt zu den Lampen kann ja schlecht > den Strom messen bei 35V geht net da gehn die Lampen flöten. Da die > Leistung der Lampe ja bei verschieden Spannungen unterschiedlich ist > kann ich das ja schlecht berechen oder ?!? Nein, wenn die PWM Frequenz groß genug ist, dann kühlt die Wendel der Lampe nicht ab, weils sie dazu nicht die Zeit hat. Der Widerstand der Lampe ist dann nicht der von den 35V, sondern der von den 25V.
Dimme ganz normal mit einem Triac. Da bist du auf der sicheren Seite. Und wenn du dann noch primär dimmst, ist die Verlustleistung auch kein Thema. Michael
@ Lukas Hauck (hauck) >> Aber wr schliesst auch 25V Lampen an ein 35V Netzteil an? >Hab halt noch vier trafos daheim die geben halt 25V Wechsel raus was >Gleichgerichtet ca. 35V ergibt wollte keine 100€ für neue Trafos >ausgeben Dann lass den Gleichrichter weg und klemm die Lampen direkt an. Denn die bekommen dann jede 12V effektiv ab. Dimmen tust du dann per Triac und Phasenanschnitt, nur hier halt auf der Sekundärseite. >> Ja. Das ohmsche Gesetz hilft dir dabei. >Das Problem ist ich hab kein Datenblatt zu den Lampen kann ja schlecht >den Strom messen bei 35V geht net da gehn die Lampen flöten. Aber du hast bei 25V gemessen. 11A. Macht nach Adam Ries 2,3 Ohm. > Da die >Leistung der Lampe ja bei verschieden Spannungen unterschiedlich ist >kann ich das ja schlecht berechen oder ?!? Die Leistung sollst du auch nicht berechnen, sondern den Widerstand. MFG Falk
>Hab halt noch vier trafos daheim die geben halt 25V Wechsel raus was >Gleichgerichtet ca. 35V ergibt wollte keine 100€ für neue Trafos >ausgeben Das geht nicht! Du brauchst für PWM eine stabilisierte Spannung! Sonst geht die Regelung nicht! Evtl. nur Trafo mit Gleichrichter aber ohne Ladekondensator geht.?
Klaus Falser schrieb: > Nein, wenn die PWM Frequenz groß genug ist, dann kühlt die Wendel der > Lampe nicht ab, weils sie dazu nicht die Zeit hat. Das ist wahr, aber wie gross ist gross genug?
A. K. schrieb: > Klaus Falser schrieb: > >> Nein, wenn die PWM Frequenz groß genug ist, dann kühlt die Wendel der >> Lampe nicht ab, weils sie dazu nicht die Zeit hat. > > Das ist wahr, aber wie gross ist gross genug? Nicht sehr groß. Es funkioniert ja schon mit einem Wechselstrom von 50 Hz.
Für einen IRLU3705Z (0,99€ bei Reichelt) an einem 5V-Ausgang eines AVRs habe ich für 100Hz und 51% Tastverhältnis überschlägig (und eher pessi- mistisch) 1,6W Verlustleistung ausgerechnet, davon entfallen 0,3W auf die Schaltverluste (bei 10µs Schaltzeit). Bei Kühlung durch eine 1 Quad- ratzoll große Kupferfläche auf der Platine erwärmt sich der Mosfet dabei um 64K, was beim Betrieb bei Zimmertemperatur noch akzeptabel ist. Alternativ kannst du einen IRL3705N im TO-220 mit einem kleinen Kühlkör- per nehmen, da hast du mit der Kühlung noch etwas mehr Spielraum. Die Schaltzeiten kannst du mit einer geeigneten Treiberschaltung verkürzen. Die statische Verlustleistung lässt sich mit einem anderen Mosfet-Typ weiter reduzieren. Ich habe nur gerade nichts im Kopf, was Logic-Level und für Bastler leicht zu beschaffen ist.
yalu schrieb: > Für einen IRLU3705Z (0,99€ bei Reichelt) an einem 5V-Ausgang eines AVRs > habe ich für 100Hz und 51% Tastverhältnis überschlägig (und eher pessi- > mistisch) 1,6W Verlustleistung ausgerechnet, davon entfallen 0,3W auf > die Schaltverluste (bei 10µs Schaltzeit). Bei Kühlung durch eine 1 Quad- > ratzoll große Kupferfläche auf der Platine erwärmt sich der Mosfet dabei > um 64K, was beim Betrieb bei Zimmertemperatur noch akzeptabel ist. Gut, auf den Beweis habe ich noch gewartet. Die Behauptung von jemand anders oben, dass der Großteil der Verluste Schaltverluste sind ist ziemlich pauschal und hängt einerseits von der Schaltfrequenz ab (also Anzahl Schaltvorgänge pro Zeit), sowie der Einschaltzeit und andererseits auch von dem RDS(on) und dem Strom. Wenn man beides weiß, kann man abwägen, wie groß der eine Verlust gegenüber dem Anderen ist. Aber was hätte die PWM für einen Sinn, wenn die Schaltverluste irre hoch wären? ;) Achja: Zu dem Thema habe ich irgendwo mal eine Application Note gesehen, wo Verluste eines Mosfets im PWM Betrieb sehr ausführlich erläutert wurden. Inklusive Formeln. Wo war das nur noch.
Ich würde mal sagen die PWM-Ansteuerung wird einfach zum Step-Down Wandler! Also Drossel und Diode hinten ran und die Lampen haben ihre glatte Spannung. Dimmen geht trotzdem noch. Wobei man Halogenlampen bauartbedingt eh nicht dimmen sollte!
Mal ne dumme Frage: Warum baut man sich dafür net nen Schaltregler der hinten 25V hat und 11A ausspuckt? Ich mein, also ne Glühlampe mag ja so Schaltvorgänge unheimlich gern, da würd ich eher weniger gerne mit ner PWM ran gehen. Andererseits, also nen passenden Trafo zu kaufen wäre wohl auch net schlecht.
Michael schrieb: > Mal ne dumme Frage: Warum baut man sich dafür net nen Schaltregler der > hinten 25V hat und 11A ausspuckt? Die sache soll ja gedimmt werden dashalb mit PWM >Ich mein, also ne Glühlampe mag ja so > Schaltvorgänge unheimlich gern, da würd ich eher weniger gerne mit ner > PWM ran gehen. Andererseits, also nen passenden Trafo zu kaufen wäre > wohl auch net schlecht. wie oben schon geschrieben passende Trafos würden mich 100€ kosten
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So hab hier mal meine Schaltung aufgezeichnet wie ich es vor hatte(mit passenden Werten). Falls mir irgenteiner mal die Formel zur Berechnung der Verlustleistung hinschreiben könnte währe das hilfreich für mich. MFG Lukas
Oha, mach mal den 100k Widerstand am Gate kleiner, du willst ja keinen fünf Tage warten bis die Lampen an sind, oder? Für die mittlere Verlustleistung gilt:
Und die Verlustleistung ist:
Und Spannung und Strom sind u.a. davon abhängig wie schnell die Gate-Source-Kapazität umgeladen werden kann.
>könnte der ersteller bitte ne erklärung zu den Variablen schreiben welche werten das sind MFG Lukas
Warum denn so sehr wissenschaftlich? Man kennt doch die genauen Parameter ja doch nicht. Also nochmal, - Stabilisierte Spannung - am Gate 470 Ohm - IRF540 geht, besser ist IRF1010N, IRFP 045N oder IRFP064N - Ansteuerung PWM 100Hz...3KHz - Versuchsaufbau mit Kühlkörper (siehe oben) aufbauen und sich langsam herantasten und Temperatur im Dauertest messen Als beste Lösung finde ich aber ein primär gesteuertes elektronisches Vorschaltgerät für Halogenlampen. Steuerspannung liegt wohl bei 0...10V.
Mal ne Frage, was willst Du da für nen Gleichrichter nehmen. Bei 2 x 0.7V Flussspannung und 10A gehen da locker 14W am Glichrichter weg.
>könnte der ersteller bitte ne erklärung zu den Variablen schreiben >welche werten das sind Aber immer doch:
Mit Zeit (also die, die unterm Bruchstrich steht) ist natürlich die Integrationszeit gemeint, also von der unteren Integrationsgrenze bis zu oberen. Das t an der Verlustleistung bedeutet, dass die Verlustleistung eine Funktion der Zeit ist womit hierbei dann also der Zeitpunkt gemeint ist. >Warum denn so sehr wissenschaftlich? Naja, wissenschaftlich ist es nicht aber der TE wollte ja eine Gleichung und das ist diese. >Mal ne Frage, was willst Du da für nen Gleichrichter nehmen. Bei 2 x >0.7V Flussspannung und 10A gehen da locker 14W am Glichrichter weg. Das ist eine gute Frage, vielleicht nimmt er ja einen aktiven Gleichrichter, also einer aus MOSFETs, die verballern nicht so viel.
Angehängte Dateien:
-
Kurve.png
24 KB
Sven schrieb: > Mal ne Frage, was willst Du da für nen Gleichrichter nehmen. Bei 2 x > 0.7V Flussspannung und 10A gehen da locker 14W am Glichrichter weg. Hatte eigentlich vor den zu nehmen B40C35A von reichelt Laut Datenblatt sollte der ohne große Kühlung funktionieren bzw. wir er am Geäuse verschraubt. Hab die Kurve mal angehängt x-Achse ist die Temperatur(Text ist beim zuschneiden vom Bild verloren gegangen.
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