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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik FET Berechnung


Autor: Joe (Gast)
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Hi Leute,

hab mal wieder ein Problem wo ich nicht ganz weiter komm.

Also ich möchte eine DC Lüfter Regeln.
Hab mir das so vorgestellt mein µC gibt einen Wert an einen AD Wandler
aus und der AD Wandler steuert einen FET an.
Wie ein FET prinzipell funktioniert weiß ich, mein Probelm liegt jetzt
darin wie ich den FET Richtig dimensionieren muss. Mein Lüfter braucht
12V und 420mA ergo 5W. Das ich eine Source Schaltung verwenden muss
weiß ich auch schon. Nur wie zum Teufel bekomm ich raus mit welcher
Spannung der FET anzusteuern ist, bzw ob die Ansteuerspannung linear
verlaufen muss um einen Linearen Drehzahlanstieg zu erzeugen?
Ich hab schon fest gegoogelt und in meinem Elektronik Büch vom Erwin
Böhmer nachgeschaut, aba so richtig weitergeholfen hat mir das nicht.

Hat jemand einen guten tipp für mich?

thx. Joe

Autor: harry (Gast)
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hi,
ad-wandler steuern keine fets, mit ad wandlern kann man ein analoges
signal in ein digitales 'wandeln', möglicherweise meinst du pwm, so
könnt's was werden.
aus deinem text lässt sich nur mittelschwer ablesen, dass du unter den
cracks noch nicht der überflieger bist, deshalb ein kleiner tip.
machs nicht so schwer mit linearer ansteuerung, die drehzahl des
lüfters ist nicht unbedingt eine lineare funktion der anliegenden
spannung, da gehen noch ein paar mehr parameter mit ein. nimm 'nen
'ordinären' bd-typ, pwm via vorwiderstand auf die basis, lüfter an
12v, andere seite an kollektor und emitter auf gnd, schon rollt der
lüfter so, wie du's ihm per pwm-signal (vom avr) mitteilst.
fröhliches tüfteln noch, gruss, harry

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Der FET hat eine Schwellspannung (Gate-Source) bei der er anfängt zu
leiten (3...4V). Deine Steuerspannung muss daher um diese
Schwellspannung höher sein als die gewünschte Ausgangsspannung
(Lüfterspannung). (am N-Kanal-FET betrachtet)

Deine Steuerspannung muss also etwa 4V höher sein, als die 12V vom
Computernetzteil...

Da der FET dabei linear arbeitet, musst du ihn gut kühlen...

Guten Rutsch...
...HanneS...

Autor: Joe (Gast)
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hi,

ja harry hab mich verschrieben mein natürlich einen DA Wandler.
Ja ich weiß schon das das mit einer PWM auch geht, nur das will ich
nicht. Einfach aus dem grund weil ich vom Lüfter ein Tachosignl erhalte
und wenn ich ihn mit PWM ansteuere, dann fallen sicher einige Signale
weg, weil ja keine Spannung am Lüfter anliegt.
Außerdem reizt mich die Herausforderung ;-)

hmm, Hannes, das heißt die Ansteuerung von dem Fet müsste bei einem 12V
Lüfter so sein, das die Gatespannung von -3V - -15V verläuft.
Das kommt mir doch ein bissal zu einfach vor? Wie berechne ich das bzw.
welche Kennlinie vom FET Datenblatt hilft mir den richtigen FET
auszusuchen?

thx Joe

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

das PWM-Signal kannst du ja mit nem Kondensator glatt bekommen, dadurch
laufen die Lüfter auch ruhiger.

Autor: Rahul (Gast)
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... ausserdem hat der Lüfter auch noch ein Massen-Trägheitsmoment, was
dafür sorgt, dass er auch ohne Strom nachläuft. Somit würden nicht
unbedingt Tachoimpulse verloren gehen...

Naja, PC-Lüfter arbeiten etwas anders als normal kummutierte Motoren.

Gruß Rahul

PS: Bin für ein eigenes PC-Lüftersteuerforum...

Autor: Joe (Gast)
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ja PC Lüfter sind ein eigenes Kapitel. Ich weiß das die Trägheit des
Lüfters ausreicht um ihn mit PWM ansteuern zu können. Das war aba auch
überhaupt nicht die Frage.

Meine Frage war wie ich einen FET Dimensionieren muss (egal was ich
dran häng). Also weiß irgedwer, wo ich diese Information her bekomm?

thx. Joe

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also wenn der Fet richtig durchgesteuert wird, dann erwärmt er sich
kaum, dazu sollte die Spannung am Gate hoch genug sein und die
Einschaltimpulse nicht zu kurz.

Im linearen Betrieb führt er halt je nachdem wie stark er
durchgesteuert wird Energie in Wärme ab. Aber bei 5W durfte das
wirklich kein Problem sein. Also eine 21W Auto Bremsbirne konnte ich
auch linear gut runterregeln umso dunkler die Birne wurde desto mehr
Strom würde am FET in Hitze umgewandelt, da brauchte ich dann schon nen
kleinen Kühlkörper am BUZ11 evtl. war es auch ein IRF540. Aber das wäre
für eine PC-Kühlung ja nun wirklich nichts wenn ich den Reststrom der
nicht benötigt wird in Wärme umwandle die ich ja umbedingt vermeiden
bzw abführen muss.

Hatte ich zwar erst auch so aber die Schaltung außerhalb des PC
positioniert. Wenn man den FET allerdings per PWM(voll durchschalten
ist wichtig) betreibt dann erzeugt der kaum Wärme.

Weiterhin wozu das ganze mit der Drehzahl? Regelgröße sollte doch die
Temp im PC sein. Die meisten PC-Netzteile arbeiten mit einem
PWM-Kontroller z.b. TL494 dadurch regeln sie die Spannung nach. Sowas
könntest du in Verbindung mit einem NTC(o. PTC) und Poti verwenden und
so eine gewünschte Temp einstellen. Der Controller regelt dan die
Drehzahl so das deine Temp immer stimmt.

Autor: Joe (Gast)
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hi,

ja der teil mit der Lüfterregelung ist ja nur ein kleines Eckerl vom
ganzen. Das ganze sieht so aus, das ich mit einem µC eine komplette
Wasserkühlung regeln will, also Temperaturen und Lüfterdrehzahlen aus
dem Prozess messen und dann dementsprechende Maßnahmen ergreifen.
Dazu gehört hals nunmal auch das ich die Lüfter regeln muss.

Allerdings hab ich noch immer die Frage WIE BERECHNE ICH SO EINEN FET?
Möcht das ja ned mit Daumen mal PI schätzen oder empirisch rausfinden.

thx. Joe

Autor: Benedikt (Gast)
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Einen FET brauchst du nicht berechnen, das macht der Hersteller für
dich. Und warum muss es unbedingt ein FET sein ? Der bringt hier nur
Nachteile.
Du brauchst eine Spannung von etwa 15V (bei einem Transistor) oder 20V
falls du einen FET verwendest.
Mit dem DAC erzeugst du eine Spannung von etwa 5-13V (für einen
Transistor) oder 8-18V für einen FET. Dies entspricht dann etwa 5-12V
am Ausgang, die mehr oder weniger unabhängig vom angeschlossenen Lüfter
sein solle. Wenn du es ganz genau machen willst, kannst du ja mit einem
Opamp die Spannung am Lüfter mit der DAC Spannung vergleichen und
laständerungen ausregeln.
Diese Spannung gibst du aufs Gate bzw. Basis, Kollektor bzw. Drain
kommen an +12V und Emitter bzw. Source an den Lüfter.
Da muss man nicht viel berechnen.

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Hey Joe...

> hmm, Hannes, das heißt die Ansteuerung von dem Fet müsste bei
> einem 12V Lüfter so sein, das die Gatespannung von -3V - -15V
> verläuft.

Wie kommst du auf negative Spannungen? Ich schrieb, dass die
Gatespannung (in Sourceschaltung) um die Gare-Schwellenspannung (siehe
Datenblatt des FET, beim BUZ11 2...4V) höher liegen muss als die
gewünschte (Source-) Ausgang(Lüfter)sspannung. Der Lüfter soll nun
(denke ich mal) 5...12 V bekommen, dann wäre die FET-Steuerspannung
8...15V... - Wo nimmst du die Minus-Werte her??? Wie berechnen sich
die???

Irgendwie habe ich den Eindruck, dass du was ganz Anderes meinst als du
schreibest, daher solltest du mal langsam einen Schaltplan von dem, was
du vor hast, machen. Dann verstehen wir was du willst und können evtl.
helfen.

Übrigens:
Warum willst du keine PWM?
Was macht der Lüfter, wenn er 5V (vom PV-Netzteil) bekommt?

Da gäbe es nämlich noch die Möglichkeit, den Lüfter per (langsamer) PWM
über die High-side zu steuern (High-side-switch (HEXFET) von Infineon)
und dem Lüfter über eine Diode aus dem PC-Netzteil ständig 5V
zuzuführen, die dann in den PWM-Pausen wirkt und ein Stehenbleiben
verhindert...
Du bräuchtest also keine zusätzlichen (nicht vom PC-Netzteil
bereitgestellten) Spannungen, keinen DAC, keine OPVs (denen das
PC-Netzteil auch nicht reicht)... Das Ganze wird beherrschbar...

Guten Rutsch...
...HanneS...

Autor: AxelR. (Gast)
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Er kann auch ein "Vorglühwiderstand" parallel zum MOSFET hängen...

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Der (Mos)Fet ist für eine solche lineare Regelung keine gute Wahl. Nimm
doch einen ganz einfachen bipolaren NPN-Transistor und verwende ihn in
Kollektorschaltung also als Emitterfolger. Dann hast Du ganz grob immer
0,7 Volt Spannungsabfall zwischen Basis und Emmiter. Und selbst wenn der
Transistor schön warm wird, ändert sich dieser Spannungsabfall relativ
wenige im Vergleich zur Schwellspannung des Mosfets.

Weiter zu beachten ist, dass viele Mosfets nicht für den linearen
Betrieb geeignet sind. Zwar dürfte das bei den Strömen für einen
PC-Lüfter nicht stören, aber man sollte es im Hinterkopf behalten.

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