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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektronische Last mit 2 MOSFETs


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Autor: marc (Gast)
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Tag zusammen

Die Schaltung (1_Variante) ist von ELV Elktronik. Die arbeitet mit einem 
MOSFET.

Ich will aber da ganze mit 2 MOSFETs aufbauen. Wie würde die Schaltung 
mit den 2 MOSFETs aussehen? Ich habe mir das ganze so vorgestelt-> 
Variante_2

lg
Marc

Autor: MaWin (Gast)
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Taugt nichts.
Einer der MOSFETs hat eine niedrigere Schwellspannung Uth,
und wird als erster elieten und fast den ganzen Strom übernehmen.

Um das auzugleichen bräuchtest du so grosse Source-Widerstände
(vergleiche Emitterwiderstände bei bipolaren Transistoren),
daß deren Spannungsabfall störend gross wird.

Ausserdem wird deine Schaltung instabil sein, weil du grosse
kapazitive Lasten (die Gates der MOSFETs) über hohe Widerstände
treibst, was zu einer Verzögerung führt, für die der OpAmpo
nicht kompensiert ist. C6 muss auch grösser werden.

Nimm lieber 2 mal die Schaltung von ELV parallel,
dann verteilt sich der Strom exakt auf beide MOSFETs.

Autor: marc (Gast)
Datum:

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Wie meinst du jetzt zwei mal die Schaltung parallel von ELV.

Ich habe di Schaltung mal so getestet, einfach ohne die zurückkopplung 
WIderstände. Hat gut funktioniert, Der Strom hat sich auf beide MOSFETs 
aufgeteilt.

Ich weiss nur nicht ob die Zurückkopplung in Falle wenn ich zwei MOSFETs 
nehme so stimmt.

lg

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

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marc schrieb:
> Wie meinst du jetzt zwei mal die Schaltung parallel von ELV.


Zweimal die Schaltung ab dem OPV (und zwar einschließlich OPV) gehend 
nach rechts   aufbauen.

Jeder OPV regelt dann einen FET. Dan ist alles gut .-)

>
> Ich habe di Schaltung mal so getestet, einfach ohne die zurückkopplung
> WIderstände. Hat gut funktioniert, Der Strom hat sich auf beide MOSFETs
> aufgeteilt.


Ja klar. Aber nun miß mal über den Bereich 0 bis 50 Grad, ob die 
Aufteilung 50:50 bleibt.

Du wirst feststellen: sie bleibt nicht 50:50

>
> Ich weiss nur nicht ob die Zurückkopplung in Falle wenn ich zwei MOSFETs
> nehme so stimmt.
>


Bau es 2 x auf. S.o.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

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Warum so kompliziert? Nimm einfach einen anderen Mosfet, der doppelt so
viel Leistung wegsteckt. Extremes Beispiel: Der IRFBA90N20D kann bei
gleicher Maximalspannung und gleicher Gehäusegröße mehr als die 5fache
Leistung des BUZ30A. Auch dazwischen gibt es noch viel Auswahl.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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Yalu X. schrieb:
> IRFBA90N20D

Beziehst Du Dich jetzt auf die 650 Watt?

Das ist ein Hexfet. Die funktionieren für an & aus, aber nicht gut 
dazwischen.

Da ist er mit dem BUZ30 besser dran.


@ marc (Gast)

Wenn Du einen TLC274 verwendest, ist der doppelte Aufbau doch gar kein 
Problem. Da hast Du 4 OPV zur Verfügung.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

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mhh schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> IRFBA90N20D
>
> Beziehst Du Dich jetzt auf die 650 Watt?

Ja, wobei mir natürlich klar ist, dass man die in der Praxis nicht voll
ausschöpfen kann. Das gilt aber genauso für die 125W des BUZ30A.

> Das ist ein Hexfet. Die funktionieren für an & aus, aber nicht gut
> dazwischen.

Ich weiß, dass es bei den ganz großen Mosfets welche gibt, die nur für
Schaltbetrieb geeignet sind, da wird dann aber im Datenblatt darauf
hingewiesen. Aber warum sollte der IRFBA90N20D so einer sein? Wegen dem
Hex? Glaube ich nicht, denn alle Mosfets von IRF heißen HexFETs. Das Hex
beschreibt ja nur die Form und Anordnung der einzelnen Zellen. Beim BUZ
sind sie wahrscheinlich quadratisch oder rechteckig.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
Datum:

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Yalu X. schrieb:
> denn alle Mosfets von IRF heißen HexFETs.

Korrekt. IRF hat sich das mal als WZ eintragen lassen.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  marc (Gast)

>Ich will aber da ganze mit 2 MOSFETs aufbauen. Wie würde die Schaltung
>mit den 2 MOSFETs aussehen? Ich habe mir das ganze so vorgestelt->
>Variante_2

Geht nicht, wurde schon mehrfach ausgiebig diskutiert. Im Linearbetrieb 
braucht jeder einzelne MOSFET eine getrennte Ansteuerung, eben wegen dem 
starken, negativen Temperaturkoeffizienten der Thresholdspannung, von 
deren allgemeiner Toleranz mal ganz abgesehen.

Also die Schaltung einfach komplett doppelt aufbauen und den Ausgang 
sowie die Sollwertvorgabe parallel schalten.

MfG
Falk

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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Yalu X. schrieb:
> Aber warum sollte der IRFBA90N20D so einer sein?

Datenblatt S.3: Typical Output Characteristic  20µs Pulse Width
Das ist wirklich nur ein Schalttransistor.

Ausnahmen bestätigen zwar die Regel, aber die alten Typen sind für den 
Analogbetrieb besser geeignet.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

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@  mhh (Gast)

>> Aber warum sollte der IRFBA90N20D so einer sein?

>Datenblatt S.3: Typical Output Characteristic  20µs Pulse Width
>Das ist wirklich nur ein Schalttransistor.

Das sagt gar nix. Diese Parameter werden immer mit kurzen Pulsen 
gemessen, damit sie durch thermische Drift nicht weglaufen.

MFG
Falk

P S Es ist bisweilen (oft?) gar nicht im Datenblatt sichtbar, ob der 
MOSFET nur für Schaltbetrieb taugt oder nicht.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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Falk Brunner schrieb:
> P S

Doch ist es, dann ist im "Safe Operating Area" ein "DC Operations" 
Bereich

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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Zum Beispiel im Datenblatt des 2SK2543 ersichtlich. Auch beim BUZ30.

Autor: Markus Frejek (5volt) Benutzerseite
Datum:

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Dann wäre z.B. dr IRFP260N besser.
Der hat nämlich eine "unbegrenzte" Safe Operating Area. Man darf ihn 
also lt. Datenblatt auch bei maximalem Drain-Source-Spannungsabfall noch 
bis zu seiner maximalen Verlustleistung belasten.
Bei 200V sind also max. 1,5A zulässig, also 300W - aber nur wenn man das 
MOSFET-Gehäuse auf 25°C hält.

Meiner Erfahrung nach kann man mit einem einzigen IRFP260N ganz gut 100W 
abführen. Dafür muss er mit Wärmeleitpaste und unisoliert (oder mit 
hochwertiger Wärmeleit-Isolierfolie mit geringem Wärmewiderstand - 
keinesfalls mit einer Glimmerscheibe!) auf einen groß genugen Kühlkörper 
montiert werden.
125W gehen vielleicht auch noch, viel mehr ist aber mit einem einzelnen 
FET nicht mehr machbar.
Als Kühlkörper kann man z.B. einen billigen CPU-Kühler nehmen: Kostet 
unter 5€ und hat genug Kühlleistung.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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Markus F. schrieb:
> Dann wäre z.B. dr IRFP260N besser.

Nein, dort gilt das Selbe wie für den IRFBA90N20D.
Warum wollen nur alle ihre Transistoren bis zum Anschlag quälen?

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

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@mhh

Du springst mit deinen Behauptungen aber auch immer von Ausrede zu 
Ausrede.
Der BUZ30 hat im Datenblatt auch einige Diagramme, die nur bei kurzen 
Pulsen gemessen wurden. Dürfte nach deiner Aussage also auch nicht gut 
sein.
Und wenn Dir eine DC-Linie im SOA fehlt, dann zeichne Dir doch eine ein 
- ist ganz einfach gemacht.

Autor: mhh (Gast)
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Jens G. schrieb:
> Du springst mit deinen Behauptungen aber auch immer von Ausrede zu
> Ausrede.

Wie bitte hä?

Seite 5 links unten, nennt sich DC und ist schon drin.

Die Entwicklung geht nun mal Richtung "Schalteranwendung" bei den neuen 
Typen. Sind also für schnelles schalten hoher Spannungen und Ströme,aber 
nicht für den Analogbetrieb optimiert.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

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mhh schrieb:
> Warum wollen nur alle ihre Transistoren bis zum Anschlag quälen?

Vielleicht weil die Teile dafür gebaut sind? Nen Ferrari holt man sich 
ja auch nicht um damit nur mit 80 durch die Landschaft zu zuckeln.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

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@ mhh (Gast)

>Jens G. schrieb:
>> Du springst mit deinen Behauptungen aber auch immer von Ausrede zu
>> Ausrede.

>Wie bitte hä?

>Seite 5 links unten, nennt sich DC und ist schon drin.

Ich habe doch nicht behauptet, daß dem BUZ30 die Linie fehlt. Das war 
eher allgemein gemeint bezogen auf deine frühere Aussage:

> Doch ist es, dann ist im "Safe Operating Area" ein "DC Operations"
> Bereich

Ob der Transitor nur für an/aus oder auch was dazwischen geeignet ist, 
würde ich mal nicht von der DC-Linie abhängig machen wollen ....

Autor: Mandrake (Gast)
Datum:

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Mit MOSFETs im analogen Betrieb habe ich wenig Erfahrung, aber ich würde 
hier eher das Diagramm Id(Ugs) heranziehen, um zu beurteilen ob der 
Transistor geeignet ist.
Sollte dieses Diagramm Unstetigkeitsstellen aufweisen wird es 
wahrscheinlich schwierig etwas auszuregeln.
Wonach beurteilt ihr das?

Gruß

Mandrake

Autor: Michael (Gast)
Datum:

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Mandrake schrieb:
> Wonach beurteilt ihr das?

Nach der Kennlinie Ids über Uds. Ist da zu sehen, dass der lineare 
Bereich sehr ausgeprägt erscheint, die Kurven also nicht zu schnell im 
Sättigungsbereich sind, so ist der Mosfet recht brauchbar als 
spannungsgesteuerter Widerstand.

Autor: mhh (Gast)
Datum:

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@ Jens G. (jensig)

Ich kann Deinem Gedankengang nicht ganz folgen. Ich sehe keinen 
Widerspruch in meinen Aussagen.


Jens G. schrieb:
> Ob der Transitor nur für an/aus oder auch was dazwischen geeignet ist,
> würde ich mal nicht von der DC-Linie abhängig machen wollen ....

Das DC Feld zeigt einfach, daß der Transistor für Analogbetrieb 
spezifiziert ist. Und das war die Antwort auf Falks Anmerkung.

Du kannst auch aus CMos-Invertern einen Analogverstärker bauen. Das 
funktioniert aber eben mit Kompromissen, wie auch die Anwendung von 
Schalttransistoren im Analogbetrieb Kompromisse bedeutet.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

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Also, zur Klärung:
Es gibt wirklich für analogen linearen Betrieb vorgesehene MOSFETs und 
solche, die das nicht können.

Ursache sind die hot spots, Bereiche im MOSFET die bei steigender 
Temperatur besser leiten (und daher noch wärmer werden).

Ist der MOSFET entweder aus oder voll leuitend, ist das egal, aber im 
Analogbetrieb kann das die Leistung begrenzen.


Hier ist das mal beschrieben für die Leute, bei denen ein MOSFET-Ausfall 
teuer wäre, verdammt teuer:

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1155.pdf

Es gibt speziell dafür ausgelegte MOSFETs.

http://www.microsemi.com/datasheets/APL502B2&L.pdf

Und hier ein Werbeartikel, mit Bezug zur elektronischen Last:

http://www.elforum.ch/uploads/media/PowerParts_AG.pdf

Autor: Arno H. (arno_h)
Datum:

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Da sind aber die APT-Datenblattschreiber auch auf die Begriffsverwirrung 
zwischen "Linear Region" und "Linear Mode" reingefallen.
Der Linear Mode spielt sich in der Saturation Region ab.

Arno

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

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gerade der letzte Link von MaWin sagt mir eigentlich, daß ein Mosfet 
eigentlich nie für Analog-Betrieb geeignet ist. Das ist dann schon eher 
eine Frage des Standpunktes bzw. der konkreten Einsatzbedingungen. Das 
ist vor allem bei stromstarken Mosis der Fall, weil deren Chipausdehnung 
relativ groß ist (größere Temperaturunterschiede möglich). Ausnahmen 
bestätigen logischerweise die Regel.
Wenn man sich so die Zahlen im letzten Link anschaut, dann würde ich den 
dort genannten Ixys-Typ auch nicht unbedingt als analog-tauglich 
betrachten. Also 1:3 Analog/Schaltleistungsverhältnis. das schaffen doch 
auch weitgehend die IR-SchaltMosis, wenn man die neu ermittelten 
SOA-Kurven sich so anschaut, wo jetzt überall DC-Kurveen existieren 
(http://www.irf.com/product-info/hi-rel/alerts/fv5-...). Sind 
die jetzt plötzlich analog-tauglich, bloß weil denen jetzt eine DC-Kurve 
verpaßt wurde?

Autor: Dirk S. (fusebit)
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Moin,

falls es noch von Interesse ist, ich erweitere meine el. Last gerade.
Bisher benutze ich auch die obige ELV-Schaltung mit einem IRF2203, der 
steckt auf einem großen Kühlkörper mit Lüfter problemlos 100W weg.
Für mehr Leistung baue ich jetzt modulare Leistungsteile. Die haben dann 
wie hier schon erwähnt jeweils eigene OPV für die Regelung.

Vielleicht wirft hier ja mal einer einen Blick auf meine Schaltung...

Die Module werden dann mit dem 5pol Stecker an das noch zu entwerfende 
Digitalteil mit Mega8, Display und 12 bit DAC für die Sollwert Erzeugung 
gekoppelt. Strom und Spannung werden über die AVR eigenen ADC gemessen.


Grüße

Dirk

Autor: flecko (Gast)
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Die Schutzdiode würde ich hinter die Sicherung bauen. Ansonsten sollte 
das funktionieren.

Gruß

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