www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3V und 10A mit FET schalten?


Autor: Linux-Frickler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich möchte eine elektrische Widerstandsheizung aus einem möglichst 
kleinen und leichten Akku betreiben. Die Heizung nimmt beim gewünschten 
Betriebspunkt etwa 6A. Die Spannung liegt dann bei ca. 1.1V. Ein paar 
Reserven wären nicht schlecht, Auslegungsziel sollten also 10A sein, die 
Spannung sollte dann bei etwa 1.5V liegen.

Aus Handhabungsgründen wäre es schön, wenn das ganze mit einer einzelnen 
Lithium-Polymer-Zelle funktionieren würde (zur Not zwei). Um die Zelle 
zu schonen (kann etwa 5A Dauerstrom ab) und trotzdem keine ölfaßgroßen 
Elkos einsetzen zu müssen, würde ich die Heizung gerne recht schnell 
getaktet ansteuern (1kHz?).

Wo wir bei der Preisfrage wären: bekommt man für diese niedrige Spannung 
einigermaßen niederohmig durchschaltende FETs? Irgendwelche Typen oder 
sonstige Tips, wo man die Suche starten kann?

Der Wirkungsgrad ist nur in Hinblick auf klein und leicht ein Thema, ich 
denke mit 20-30% Verlustleistung könnte ich ganz gut leben.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Linux-Frickler schrieb:
> Um die Zelle
> zu schonen (kann etwa 5A Dauerstrom ab) und trotzdem keine ölfaßgroßen
> Elkos einsetzen zu müssen, würde ich die Heizung gerne recht schnell
> getaktet ansteuern (1kHz?).

Wieso denn das?

Ich würde PWM mit 3-5 Hz nehmen und die Spannung des Akkus direkt auf 
die Heizung geben. Der Akku muß eben den Impuls-Strom auch abgeben 
können.

Elkos brauchst du keine - außer die, die evtl. für den µC zur Erzeugung 
der PWM notwendig sind.

Für die Auswahl des FET ist wohl eher die minimal mögliche Gatespannung 
ausschlaggebend, wenn du für die Ansteuerung nicht noch eine deutlich 
höhere Hilfsspannung spendieren willst. Typen mit kleinem 
Source-Drain-Widerstand gibts genug.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Soll die Ansteuerung auch "niedervoltig" erfolgen? Dann wirds schwierig 
bis unmöglich.
Ansonsten wäre IRF 6618 sehr gut (um die 3-4mOhm bei Ugs=5V), aber sein 
Gehäuse ist nicht gerade günstig zu löten. Gibts bei Conrad.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Heizelement "umwickeln", damit es auch ohne Ansteuerelektronik an 
deinem Akku läuft, ist keine Option?
Oder eine Drossel hinzufügen, um die PWM-Stromspitzen glattzubügeln?
Und dann ist es auch nur noch eine Diode bis zu Step-Down 
Drosselwandler...
=> Schau mal bei Linear, die könnten was passendes (mit integriertem 
FET) im Angebot haben.

Autor: Linux-Frickler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ich würde PWM mit 3-5 Hz nehmen und die Spannung des Akkus direkt auf
> die Heizung geben. Der Akku muß eben den Impuls-Strom auch abgeben
> können.
Kann er nicht. Der Innenwiderstand ist dazu zu groß wenn der Akku leicht 
genug ist oder der Akku zu schwer, wenn der Innenwiderstand so gering 
werden soll. Leider keine Option.


> Soll die Ansteuerung auch "niedervoltig" erfolgen? Dann wirds schwierig
> bis unmöglich.
> Ansonsten wäre IRF 6618 sehr gut (um die 3-4mOhm bei Ugs=5V), aber sein
> Gehäuse ist nicht gerade günstig zu löten. Gibts bei Conrad.
Naja, das wäre natürlich verlockend. Zur Not müsste man halt zur 
Ansteuerung die Spannung nochmal verdoppeln.

Was wäre denn eigentlich von ein paar IRLML2502 zu halten? Bin gerade in 
einem alten Thread drüber gestolpert und habe bislang noch kein Haar in 
der Suppe gefunden. 0.04Ohm bei 2.5V...


> Das Heizelement "umwickeln", damit es auch ohne Ansteuerelektronik an
> deinem Akku läuft, ist keine Option?
Nein, ist vorgegeben (spezielle Glühkerze im Modellflugbereich).

> Oder eine Drossel hinzufügen, um die PWM-Stromspitzen glattzubügeln?
> Und dann ist es auch nur noch eine Diode bis zu Step-Down
> Drosselwandler...
> => Schau mal bei Linear, die könnten was passendes (mit integriertem
> FET) im Angebot haben.
Ok, das ist auch noch ein denkbarer Weg. Da muss ich mal etwas schauen, 
klingt sehr interessant.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, mir war langweilig ;)

Im Screenshot ein zweiphasiger Step-Down, mit leerem Akku.
FETs sind die oben vorgeschlagenen, 10µH Spulen gibts mit hinreichend 
Power als SMD, notfalls von alten Mainboard-Spannungsreglern 
schlachtbar.

Die FETs sind wirklich gut, auch mit nur 3V am Gate würden die kühl 
bleiben.
Die Dioden sind eher das Problem, für mehr Wirkungsgrad müsste da eine 
Synchrongleichrichtung her.

Autor: Linux-Frickler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das sieht schon mal ziemlich interessant aus. Wird wahrscheinlich auch 
deutlich kleiner als der stumpfe Versuch, die Energie in Kondensatoren 
zu speichern.

Die schnelle Recherche bei Linear hat auch sofort einen ganzen Berg an 
in Frage kommenden Step-Down-Reglern ausgespuckt, offenbar ist meine 
Anwendung recht nah an dem, was man mal auf PC-Mainboards lötet (bzw. 
vor einigen Jahren mal gelötet hat).

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Was wäre denn eigentlich von ein paar IRLML2502 zu halten? Bin gerade in
>einem alten Thread drüber gestolpert und habe bislang noch kein Haar in
>der Suppe gefunden. 0.04Ohm bei 2.5V...

geht nicht. 0.04Ohm und 10A ergibt schon fast eine 5W-Heizung - und das 
auf diesen kleinen Transistor - nee nee.

Evtl. gänge der IRF1404, allerdings fängt der erst bei 4,5V Gatespannung 
an, richtig niederohmig zu werden. Aber unter 1W Verlust bei 10A sollten 
dabei schon möglich sein (und ist normales TO220 Gehäuse)

Autor: A. K. (prx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Linux-Frickler schrieb:

> in Frage kommenden Step-Down-Reglern ausgespuckt, offenbar ist meine
> Anwendung recht nah an dem, was man mal auf PC-Mainboards lötet (bzw.
> vor einigen Jahren mal gelötet hat).

Heutige Prozessoren brauchen um die 1V Versorgungsspannung für den Core. 
Bei rund 100W ergibt das ordentlich viel Strom. Du bist da eher im 
Bereich der Netbooks.

Autor: Linux-Frickler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> geht nicht. 0.04Ohm und 10A ergibt schon fast eine 5W-Heizung - und das
> auf diesen kleinen Transistor - nee nee.
naja, an ein paar mehr als einen hätt ich schon gedacht ;)
Bei SOT23 tun ja auch 5 oder 10 Stück nicht besonders weh. Ok, da muss 
man dann wieder vermutlich schon über eine hinreichend steile 
Ansteuerung nachdenken.

Im Moment bin ich übrigens wieder bei Vorschlag von Ernst gelandet - ich 
glaube ich muss da mal was löten ...

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wäre es den mosfet direkt als Heizung zu verwenden und ihn linear an 
zu steuern?

Ansonsten einen mosfet aus der Schutzschaltung des Akkus ausschlachten, 
die haben bei der Spannung einen geringen R_DS_on.

Autor: noname (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Von Zetex gibt es Bipolartransistoren mit einer niedrigen
Sättigungsspannung und recht hoher Strombelastbarkeit und
hoher Stromverstärkung. Falls notwendig kann man mehrere parallel
schalten. Ein Mosfet ist wegen der erforderlichen GateSourcespannung
weniger geeignet. Die Heizung kann mit einer normalen
PWM gesteuert werden. Eine Spule ist nicht notwendig.

Autor: Anja (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

hast Du auch den Kaltwiderstand berücksichtigt? bzw. sind im Betrieb 
Kurzschlüsse möglich (beim An und Abstecken der Glühkerze?)
-> ich würde was mit Strombegrenzung verwenden.

Vorsicht bei PWM ohne Drossel: es wird mit dem Tastverhältnis die 
Leistung gesteuert und nicht die Spannung. (zur Spannung ist das 
Tastverhältnis nicht linear sondern quadratisch).

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.