www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet mit NE555 ansteuern


Autor: Pit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

möchte eine Gleichspannung (0-60V, max. 60A) mit variablen Frequenzen 
(50 Hz bis 5 kHz) pulsweitenmodulieren (an/aus 1/99 bis 50/50).
Die Steuerschaltung habe ich mit einem NE555 aufgebaut.
Ich habe noch nie einen Mosfet verwendet.
Habe bei Conrad den STP 80 NF 10 gefunden. Der ist mit 80A/200V 
angegeben, ein bißchen Spielraum für zukünftige Experimente schadet 
nicht...
Kann ich den direkt mit dem 555 ansteuern?
Wenn nicht, was wäre die einfachste Möglichkeit?

Gruß Pit

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Pit (Gast)

>möchte eine Gleichspannung (0-60V, max. 60A)

Schon ne Menge! Macht 3,6 KW max.!!!

>(50 Hz bis 5 kHz) pulsweitenmodulieren (an/aus 1/99 bis 50/50).
>Die Steuerschaltung habe ich mit einem NE555 aufgebaut.

Wirklich? Der kann aber nur >50% im Normalfall, es sei den man nutzt 
zwei Timer.

>Ich habe noch nie einen Mosfet verwendet.
>Habe bei Conrad den STP 80 NF 10 gefunden. Der ist mit 80A/200V
>angegeben, ein bißchen Spielraum für zukünftige Experimente schadet
>nicht...

Hast du den wirklich?

Bei 60A und 12mOhm fallen am FET 43W ab. OK, geht gerade noch so mit 
eiem GROSSEN Kühlkörper.

>Kann ich den direkt mit dem 555 ansteuern?

Wenn man den guten alten, bipolaren nimmt, der 200mA nach HIGH und LOW 
schafft, dann ja. Die CMOS-version ala NE7555 oder TLC555 schafft nur 
10mA nach HIGH!!!

Aber ein Treiber schadet hier auch nicht.

>Wenn nicht, was wäre die einfachste Möglichkeit?

Ja.

MfG
Falk

Autor: Gast5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Im Prinzip ja.

Die Ausgangsspannung des NE555 muss groß genug sein, um den MOSFET 
sauber durchzusteuern. Laut Datenblatt ist VGth max. 4V. Also laut 
Datenblatt würde ich mindestens 8V Gatespannung anstreben, um 
Serienstreuungen auszugleichen. Zwischen 555er-Ausgang und Gate einen 
Widerstand. Dessen Wert sollte so bemessen sein, dass erstens die 
Gatekapazität schnell genug geladen und somit der lineare Bereich des 
MOSFET schnell durchlaufen wird (beeinflusst direkt die Schaltverluste), 
andererseits aber so langsam wie möglich, um EMV-Probleme zu minimieren. 
Werte zwischen 100 Ohm und 1kOhm sind üblich.
5kHz sind ja noch nicht allzu problematisch.

Zu beachten sind auch Spannungsspitzen durch induktive Anteile der Last 
(auch durch Zuleitungen). Freilaufdiode vorsehen!

Die statischen Verluste an Ron solltest Du auch mal schnell berechnen.

Autor: Tiesto (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
die Ansteuerung mit dem Timer sollte kein Problem sein, erst recht nicht 
bei nur 5KHz. Beim FET wäre aber tatsächlich einer mit geringerer 
Spannung, dafür bei weitem höherem Strom besser gewesen...also 
beispielsweise 80V/ 200A...

Autor: Pit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Falk Brunner (falk)

>Schon ne Menge! Macht 3,6 KW max.!!!

die 60 A schafft mein Netzgerät nur bis 15 V, 900 W werden nicht 
überschritten

>>(50 Hz bis 5 kHz) pulsweitenmodulieren (an/aus 1/99 bis 50/50).
>>Die Steuerschaltung habe ich mit einem NE555 aufgebaut.
>
>Wirklich? Der kann aber nur >50% im Normalfall, es sei den man nutzt
>zwei Timer.

es sind 2 Schaltungen: ein Nadelimpulsgenerator und ein "normaler" 
Impulsgenerator. Ich habe die Hoffnung, mit dem Verhältnis schummeln zu 
können, indem ich Pin 3 gegen Masse oder Ub schalte.

Den Fet habe ich noch nicht, aber ne Filiale in der Stadt.

Danke, Pit.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Weiha!
60A Dauerstrom durch den Anschlussdraht eines TO220-Gehäuses zu jagen, 
der nicht einmal 1mm²(!) als Querschnitt aufweist, halte ich für sehr 
gewagt!
Im Datenblatt ist dort auch eine Anmerkung angegeben, die besagt, dass 
der Maximalstrom durch das Gehäuse limitiert ist. Die 80A, die im 
Datenblatt angegeben sind, gelten (soweit ich mich entsinne) nur für den 
'Die' selbst. Das TO220-Gehäuse verkraftet irgendwas kleiner 30A - aber 
dann ist definitiv das Ende der Fahnenstange erreicht (die goldenen 
Bonding-Drähte, die intern die Anschlußbeine mit dem 'Die' verbinden, 
sind sogar noch viel dünner).
Also ist ein Parallelschalten von mehreren FETs hier so oder so 
angesagt.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo. Auch würde ich empfehlen, 100V-Mosfet (oder noch etwas geringer) zu 
nehmen, weil die haben üblicherweise einen geringeren Rdson (-> 
geringere statische Verluste).
Bei nur 5kHz kannste den eigentlich direkt mit dem 555 schalten.

Weiterhin: wenn das ein 80A-Transistor ist, dann ist das nicht einfach 
das Ende der Stromtragfähigkeit (meistens könnte der Die noch mehr). Das 
Problem meistens ist aber, daß die 80A üblicherweise eine 
Verlustleistung bewirken, die Ptot gleichkommt (wegen Rdson). Die 80A 
sind also eher als thermische Grenze zu betrachten. Insofern ist die 
Reduktion auf 60A noch nicht soooooo sehr entlastend (mit einem dicken 
KK könnte es aber schon gehen).
Zumal, wie schon gesagt wurde, die TO220-Beinchen nicht unbedingt für 
diesen Strom ausgelegt sind (die stellen da noch mal eine extra 
Heizquelle dar)
Besser ist es, zwei von der Sorte parallel zu schalten. Erstens halbiert 
sich der Strom pro Transistor, und Verlustleistung viertelt sich pro 
Transistor (über beide zusammengerechnet halbiert sich der Verlust). 
D.h., die Transis sind jetzt reichlich von Ptot weg, und durch die 
halbierten Gesamtverluste kann auch der KK smarter ausfallen.

Autor: FLT (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Mal ganz blöd gefragt:

Warum nimmst Du nicht den TL-494 von TI? Billig und brauchbar. Der hat 2 
Fehlerverstärker eingebaut, damit kann man gleich noch eine 
Strombegrenzung integrieren. Siehe auch die Schaltregler auf 
www.sprut.de.

mfg

Autor: Volker K. (powerfreak)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Pit,
die Empfehlung einen 100V FET zu verwenden kann ich nur unterstützen.
Es wird aber nicht so einfach sein einen bezahlbaren FET mit einer 
passenden Stromtragfähigkeit zu finden.
Da bleibt Dir nichts anderes übrig als zwei oder drei FETs 
parallelzuschalten, wie hier schon erwähnt wurde... und das ist wirklich 
sehr einfach machbar.

Ob die Ansteuerung mit einem 555 funktioniert möchte ich so nicht 
unterschreiben... die Gatekapazität von einem FET ohne eine echte 
Treiberschaltung umzuladen bedeutet unter Umständen eine recht hohe 
Verlustleistung. Ein Treiber ist aber kein Hexenwerk.

Der Aussage, daß "die Reduktion auf 60A noch nicht soooooo sehr 
entlastend ist" möchte ich aber widersprechen.
Eine einfache Rechnung zeigt warum... (Schaltverluste vernachlässigt)
80A bei 14mOhm bedeutet 89,6W (100%),
60A bei 14mOhm aber nur 50,4W also nur ca. 56%, denn P=I²*R
Allerdings erfordern 50W in einem TO220-Gehäuse schon einen sehr großen 
Aufwand.
Nimm z.B. 3 FETs parallel, dann hast Du bei 60A Gesamtstrom nur 20A pro 
FET, d.h. bei angenommenen 14mOhm würde dies nur 5,6W pro FET bedeuten 
also insgesamt 16,8W.
5,6W pro TO220 ist nun wirklich keine Herausforderung.

Nebenbei: Die goldenen "Bonddrähte" sind in Wirklichkeit silberfarben 
und aus Aluminium, mindestens 300µ bzw. 350µ dick und oft auch noch 
mehrfach parallel ausgeführt... zumindest bei den FETs mit so hohen 
möglichen Strömen.

Autor: Realist (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"die Gatekapazität von einem FET ohne eine echte
Treiberschaltung umzuladen bedeutet unter Umständen eine recht hohe
Verlustleistung."

Aber sicher nicht unter den gegebenen Bedingungen (max. 5 KHz)

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Volker K. (powerfreak)

>die Empfehlung einen 100V FET zu verwenden kann ich nur unterstützen.

Ähh, schon mal nach dem Typ gegoogelt?

Oder einfach Conrad Nummer 156103. Das IST ein 100V Typ mit 12 mOhm. Was 
will man mehr?
Der Hinweis auf zwei MOSFETs statt einem ist sicher sehr gut und 
richtig.

>Ob die Ansteuerung mit einem 555 funktioniert möchte ich so nicht
>unterschreiben... die Gatekapazität von einem FET ohne eine echte
>Treiberschaltung umzuladen bedeutet unter Umständen eine recht hohe
>Verlustleistung.

Mal gerechnet?
Das Ding hat 140nC Total Gate Charge.

Q = I * t

Also müssen 140A für eine Nanosekunde fliessen. Bissel viel ;-)
OK, oder halt 1A für 140ns.
Oder wenn der NE555 "nur" 200mA bringt dann halt 700ns.
Kurzzeitig bringt der NE555 eher mehr, sodass man wahrscheinlich bei 
400..500ns rauskommt.

> Ein Treiber ist aber kein Hexenwerk.

Nöö, den kauft man einfach fertig. z.B. Conrad Nr. 173541
Dann hat man eher Probleme mit EMV als mit Verlusten beim Schalten ;-)

MfG
Falk

Autor: Volker K. (powerfreak)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Falk:
Stimmt, lesen hilft... ich habe mich auf die Angabe oben verlassen statt 
einfach die Typenbezeichnung zu lesen...

Bei zwei bzw. drei Fets parallel sind es dann 280nC bzw. 420nC. (sofern 
die typischen Werte nicht überschritten werden).
Kann ja sein, daß es reicht... für ein Bauteil sogar ziemlich sicher... 
aber bei zwei oder 3 FETs kanns schon eng werden. Trotzdem bin ich 
vorsichtig damit gleich an die Grenzen eines Bauteiles - hier des 555 - 
zu gehen.
Eine Treiberschaltung ist sehr einfach und löst diese Probleme im 
Handumdrehen, egal ob diskret, oder integriert.
Welchen Aufwand man dafür spendieren möchte ist hier vermutlich 
Ansichtssache. Ich bin immer für eine saubere Lösung.

... EMV... wem sagst Du das ;-))

Gruß
Volker

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Volker K. (powerfreak)
>80A bei 14mOhm bedeutet 89,6W (100%),
>60A bei 14mOhm aber nur 50,4W also nur ca. 56%, denn P=I²*R
>Allerdings erfordern 50W in einem TO220-Gehäuse schon einen sehr großen
>Aufwand.

genau deswegen ist es noch nicht sooooo sehr entlastend ...

@Falk Brunner (falk)

>>die Empfehlung einen 100V FET zu verwenden kann ich nur unterstützen.

> Ähh, schon mal nach dem Typ gegoogelt?
> ...

nicht schlecht, wenn hier noch jemand genauer hinschaut  ... Eigentlich 
braucht man nicht zu googlen - die 80 und die 10 in der Bezeichnung 
sagen ja was über Strom/Spannung aus, und N ist n-Kanal ...

Und was den Treiber angeht: wenn's kein IC sein soll, sondern diskret - 
ein Komplementär-Spannungsfolger mit BC635/636 (1A) läuft bei mir ganz 
gut mit 4 IRF3205 (je 98A/60V, 8mOhm, 146nC) bei reichlich 20kHz und 
12-14V (ebenfalls mit 555)

Autor: BMK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> mit 4 IRF3205 (je 98A/60V, 8mOhm, 146nC)

Nanana, der IRF3205 hat Vdss = 55V.
Hat was von 'russisch Roulette', den mit 60V zu fahren.

Da würde ich schon eher den IRFP2907Z in die Runde werfen,
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A16...
der hat 75V und mit Rdson = 4,5 mOhm wird der Kühlkörper
noch ein wenig handlicher.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
warum nanana - das halten die schon aus - ist doch immer noch genügend 
Luft ... ;-)
Nee - im Ernst: ich wollte ja nicht damit sagen, daß er den Mosi nehmen 
soll - wollte nur andeuten, wie man vergleichbare Mosis mit zwei 
Transistoren ansteuern könnte.
Aber der von Dir genannte ist natürlich auch nicht schlecht. Ist aber 
kein TO220, falls es darauf ankommen sollte.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.