MOSFET wird sehr heiß

@  Vreg (Gast)

>habe eine Konstntstromsenke die bis 5A entladen können soll entworfen,

Ob der Wurf gelungen ist?

>bzw. die Schaltung aus einen buch über Akkus und Batterien übernommen.
>Siehe Anhang.

Siehe

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

> Der Akku soll bei CURRENT_SINK angeschlossen werden, der
>Lastwiederstand von 1 Ohm arbeitet dabei als Regelgröße für den OP.

Nö, der Strom erzeugt einen Spannungsabfall, welche die Regelgröße 
darstellt.

>Die
>Spannung die an CTRL_CURRENT_SINK vorgegeben wird liegt zwischen 0..5V,
>somit 0..5A.

Schon mal die verlustleitung an den 1 Ohm berechnet?

> Es soll damit ein Akku von max. 30V entladen werden können,
>somit Pv = 5A * 30V = 150W, davon werden 125W am MOSFET verbraten und
>25W am Lastwiderstand.

OK.

>So Problem ist jetzt der MOSFET wird extrem heiß trotz eines Kühlkörpers
>mit 0,46 °C/W!!! Der MOSFET wird über 100°C heiß und raucht dann
>irgendwann ab, dabei erwärmt sich der Kühlkörper nur langsam. Der MOSFET
>im TO-220 Gehäuse ist mit Wärmeleitfolie und Wärmeleitpaste auf dem
>Kühlkörper festgeschraubt.

Optimist. ;-) Siehe Kühlkörper.

>Reicht vllt. ainfach nicht die Fläche eines TO-220 gehäuses um die Wärme
>an den Kühlköper abgeben zu können?

Du hast es erfasst. TO220 ist bestenfalls bie ca. 50W zu gebrauchen. 
Dein MOSFET muss auch für Linearbetrieb geeignet sein, siehe SOA 
Diagramm im Datenblatt. Für deine 150W brauchtst du mindesten 3 MOSFETs, 
eher 4 oder 5 parallel.

@  Vreg (Gast)

>Linearbetrieb geeignet ist und die Verlustleistung von ca. 150W aushält.

Selbst TO3 oder TO247 sind da überfordert.

>Wenn es nicht mit einem geht, würde ich auch mehrere Parallelschalten.

Tu das. So olle Schlachtschiffe wie BUZ11 sollten es tun, der verträgt 
~1,5A bei 30V. Davon fünf Stück parallel und alles wird gut. Nimm aber 
DEUTLICH kleiner Shunts. Bei 1A/Zweig würde ich 0,1 Ohm, nehmen, macht 
100mV Vollausschlag und gerade mal 0,1W. Vierdrahtmessung sollte es 
sein, wenn es genau sein soll.

@  Vreg (Gast)

>Ja, problem ist das die Platine eigentlich schon steht für fünf MOSFET's
>ist da kein Platz,

Muss aber.

> zwei weitere könnte ich noch dazuquetschen. Wie sieht
>das mit den Linearbetrieb, ist der IRF1404 dafür geeignet?

Du bist auf dem falschen Dampfer. Für deine Last brauchst du KEINE ULTRA 
LOW R_DS_ON FETs, denn bei 30V/5A brauchst du 6 Ohm, bei 5 FETs parallel 
30 Ohm/FET. Das schafft jede Gurke.
Gerde die meisten neuen MOSFETs sind NICHT für Linearbetrieb geeignet. 
Ist oft nicht direkt erkennbar. Ein wichtiges Indiz für Linearbetrieb 
ist eine Kurve für DC im SOA-Diagramm, hier Figure 8 auf Seite 4. Dort 
geht es nur bis 10ms, DC fehlt, eben weil DC nicht machbar ist.

>irgendwas zu beachten beim Paralleschalten von MOSFET's.

http://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Linearbetrieb_von_MOSFETs

>Shunt ist auch
>auf dem Kühlkörper befestigt, ist für 50W ausgelegt, sind diese goldenen
>im ALU Gehäuse, der wird nicht allzu warm.

Ist aber sinnlos. Und kontraproduktiv, wenn deine Quelle genau sein 
soll. Denn Leistung und Präzision verträgt sich nicht.

Vreg schrieb:
> So Problem ist jetzt der MOSFET wird extrem heiß trotz eines Kühlkörpers
> mit 0,46 °C/W!!! Der MOSFET wird über 100°C heiß und raucht dann
> irgendwann ab

Dein Kühlkörper hat 0.46 K/W, ok aber der MOSFET im TO220-Gehäuse hat 
auch noch einen Rth, der liegt irgendwo um die 0.75 K/W max, der Rth vom 
Gehäuse zum Kühlkörper (Case to Sink) ist mit typ. 0.5 K/W angegeben, 
gesamt ohne Kühlkörper ist Rth somit schonmal bei 1.25 K/W (und dabei 
ist alles perfekt), plus Kühlkörper biste knapp auf 1.75 K/W. Mit 
TO220-Gehäuse + Kühlkörper unter 2.5 K/W zu kommen ist ne extrem 
sportliche Leistung (bzw. verdammt großer KK), ich rechne hierbei immer 
mit 4 K/W, d.h. ich achte darauf dass ich nur rund 30W pro FET verheize. 
Damit hab ich dann idR auch noch Luft nach oben.

Vreg schrieb:
> Ja, problem ist das die Platine eigentlich schon steht für fünf MOSFET's
> ist da kein Platz

Dann musst du die Platine noch mal neu designen. Wie FALK schon schrieb, 
mindestens 4 FETs wirst du vorsehen müssen, ich würde eher 5-6 
einplanen. Und mit entsprechenden Source-Widerständen + OPVs würde ich 
wohl noch versuchen die Ströme zu symmetrieren.

@  Axel R. (axelr) Flattr this

>irfp064n könnten passen...

Nope.

Beitrag "Re: MOSFET wird sehr heiß"

@  Vreg (Gast)

>Der Kühlkörper ist eine SK418 von Fischer
>(http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/...).
>Ist 20Cm lang, hat also einen Wärmewiderstand von 0,28 K/W.

Theoretisch, wenn er über die GESAMTE Fläche erwärmt wird. Aber eine 
kleine Wärmequelle in der Mitte schafft das nicht, damit ist der 
effektive Wärmewiderstand DEUTLICH höher, ich schätze mal 1-2K/W. Wenn 
man nun 5 MOSFETs dort schön verteilt anschraubt, kommt an in etwa an 
die 0,3K/W ran.

Ich würde eher auf bipolar Transen umsteigen. Gerade alte halten viel 
Wärme aus (der gute alte 2N3055 packt zb. locker 200°C Die-Temp) da is 
dann deutlich mehr Wärmefluss in den Kühler drinne, ausserdem sind die 
billiger (dir werden vmtl. noch ein paar abrauchen)... Und Linear ist 
dank dem OP-Amp sowieso alles.

PS: Falls der OPAmp den Basis-Strom ned packt ist eine 
Darlington-Schaltung das Mittel der Wahl...

@  Vreg (Gast)

>der Platine schon TIP142 Darlington-Transistoren im TO-247 Gehäuse.
>Vllt. benutze ich den, wobei ich da ja dann auch wieder eine paar
>parallel schalten müsste,

Ja.

> was bei Transistoren doch deutlich
>komplizierter als bei Mosfets ist, oder?

MOSFETs sind auch Transistoren ;-)
Bipolare kann man auch parallel schalten, muss man aber ebenso 
symetrieren. Entweder jeden einzeln reglen oder über Emitterwiderstände, 
Größenordnung 0,2-1Ohm.

>Der Kühlkörper ist eine SK418 von Fischer
>(http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/...).
>Ist 20Cm lang, hat also einen Wärmewiderstand von 0,28 K/W.

Ja - unter vermutlich optimalen Bedingungen.

Es macht schon einen gewaltigen Unterschied, ob der KK mit den Lamellen 
nach oben, unten, quer oder senkrecht liegt. Was Fischer (wie auch die 
anderen auch) da so zu grunde legen, ist noch rel. offen (zumindest bei 
Fischer konnte ich auf die Schnelle nix dazu finden).
Es kann also auch gern das doppelte/dreifache des angegebenen 
Widerstandes sein.
Soweit ich aber weiß, gilt dieser Widerstand immer bei mittig 
angebrachter Wärmequelle, auch bei einem 1m langen Profil (also nix 
verteiltes).

> was bei Transistoren doch deutlich
>komplizierter als bei Mosfets ist, oder?

Mosfets sind auch Transis (nicht umsonst hat der Mosi am Ende ein T)- 
also nicht glauben, daß beides nichts miteinander zu tun hätten.
Nein - ist nicht komplizierter im linearen Bereich. Abgesehen davon, daß 
man bei bipolaren Ts (BJT) etwas Basistrom fließen lassen muß.

Jens G. schrieb:
> Soweit ich aber weiß, gilt dieser Widerstand immer bei mittig
> angebrachter Wärmequelle, auch bei einem 1m langen Profil (also nix
> verteiltes).

So hab ich das auch in Erinnerung, mag mich aber irren. Ich würde eher 
sagen, dass bei verteilten Wärmequellen der Wärmewiderstand steigt da 
dann die Wärmekapazität ja auch von den anderen aufgebraucht wird. Auf 
der anderen Seite weis ich auch schon, warum ich immer soviel Angst mit 
einkalkuliere. Dann muss ich nicht soviel Gedanken in einen simplen KK 
stecken und kann was sinnvolleres machen.

Max D. schrieb:
> der gute alte 2N3055 packt zb. locker 200°C Die-Temp

Locker 200°C? Öhm, dabei geht SI langsam aber sicher in die Eigenleitung 
über, die positiven Halbleitereffekte geben da schon gut den Geist auf. 
Dahin würde ich keinen Halbleiter freiwillig hinjagen.

>sagen, dass bei verteilten Wärmequellen der Wärmewiderstand steigt da
>dann die Wärmekapazität ja auch von den anderen aufgebraucht wird. Auf

Was hat denn die Wärmekapazität damit zu tun? Die verzögert höchstens 
den gesamten Vorgang, bestimmt aber (im eingeschwungenen Zustand) nicht 
die Endtemperatur.

>Locker 200°C? Öhm, dabei geht SI langsam aber sicher in die Eigenleitung
>über, die positiven Halbleitereffekte geben da schon gut den Geist auf.
>Dahin würde ich keinen Halbleiter freiwillig hinjagen.

Kommt drauf an. Etliche Transis sind nun mal auf 200°C spezifiziert. Da 
dürfte Eigenleitung wohl noch nicht so sehr eine Rolle spielen.

@  TESLA (Gast)

>http://kn-electronic.de/shop/show_product.php?prod...

>Die KD501 können mehr Verlustleistung verbraten als der 2N3055, sind
>sehr robust und in meinen Augen auch sehr günstig zu haben.

Das Selbe in Grün, 150W sind auch nur ein theoretischer Wert, real ist 
es bestenfalls die Hälfte.

Jens G. schrieb:
> Was hat denn die Wärmekapazität damit zu tun?

Sie ist vielleicht ein Maß dafür, wieviel Leistung wie schnell 
abtransportiert werden kann ;)

Jens G. schrieb:
> Etliche Transis sind nun mal auf 200°C spezifiziert.

Und wieviel Leistung können sie da noch verbraten? ;)

@  Michael Köhler (sylaina)

>> Was hat denn die Wärmekapazität damit zu tun?

>Sie ist vielleicht ein Maß dafür, wieviel Leistung wie schnell
>abtransportiert werden kann ;)

Nö, das ist nur umgangssprachlich so. Technisch ist es einfach falsch. 
Der entscheidende Parameter heißt Wärmewiderstand.

@  Vreg (Gast)

>Habe jetzt vier IRF1404 MOSFETS parallel

Welche hier vollkommen fehl am Platz sind.

> geschaltet mit jeweils einem
>Sourcewiderstand von 0,1 Ohm. Problem ist das jetzt der OP wohl nicht
>mehr genug Dampf hat um alle vier MOSFETS anzusteuern,

Was denn für Dampf? Die Gates brauchen keinen nennenswerten Strom.

> zumindest schaft
>es jetzt der OP nicht die Differenzspannung an seinen Eingängen
>auszuregeln.

Das kann viele Gründe haben.

> Gibt es da eine Möglichkeit die Schaltung auf die schnelle
> zum Laufen zu bringen, mit wenig veränderungen?

Du musst erst mal messen. Gatespannung, OPV-Ausgangsspannung etc.
Siehe Fehlersuche.

Was man auch machen kann. Wenn die 30V relativ fest sind, sprich, man 
diese elektronische Last nicht bei anderen Spannungen nutzen will, kann 
man den Großteil der Wärme mit einem Hochlastwiderstand umsetzen. bei 
30V@5A sind das 6 Ohm, praktisch wird man wohl 4R7 nehmen. Damit fällt 
der Großteil der Leistung NICHT über dem MOSFET ab. Der Widerstand kommt 
an den Drain, nicht an Source, logisch. Wenn man dann runter regelt, 
muss der MOSFET nur max. 1/4 der Leistung des Widerstands verkraften 
(Leistungsanpassung), hier also ca. 35W. Das geht gerade noch so. So ein 
Hochlastwiderstadn ist auch deutlich robuster und besser kühlbar.

@  Vreg (Gast)

>Das komische ist, mit einen MOSFET funktioniert es noch. Brauch ich
>möglichweise noch irgendwo einen Kondensator?

Wie man es richtig macht, steht hier

http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

@  Vreg (Gast)

>Ich denke das Problem könnte in der Gate-Source Kapazität der MOSFETS
>liegen. Die MOSFETS halten die Spannung am Gate wenn sie komplett offen
>sind, nachdem man ihnen eine Spannung vorgeben hat. Erst wenn man an des
>MOSFETS eine Messung macht sinkt die Spannung. Ist möglicherweise noch
>ein Gate-Source Widerstand von nöten.

Nein. Dein OPV hat einen Push-Pull Ausgang, der kann nach + und - Strom 
liefern, das Gate auf und entladen.

@  Vreg (Gast)

>Ich verstehe es nicht mehr ich habe jetzt wie bei
>(http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantst...)
>einen Kondensator eingebracht, keine Verbesserung.

Auch den Widerstand R1?

> Ich weiß nicht mehr weiter.

> Was macht es für einen Großen unterschied wenn ich vier MOSFETS
> an der Ausgang des OPs hänge statt einen, es sollte doch trotzdem
> funktionieren.

Dann hast du einen anderen Fehler, den musst du suchen. Teste erst mal 
mit einem und nur 100mA, dann zwei, 200mA etc. Miss die wichtigen 
Spannungen.

Du hast wahrscheinlich mit deinem 1 Ohm/50W was verdreht.
Prüfe alle Verbindungen.

Also ich verwende 8 IRFP350 (TO247) für bis zu 650W und nen Kühlkörper 
mit 0,05K/W und die Teile werden an die 100°C heiß. Dabei sind die mit 
Wärmeleitpaste direkt auf den Kühlkörper geschraubt.

@7hw6z267 (Gast)

>IXYS hat hier für Dich passende MOSFETs, die aber sehr teuer sind
>(15-45 Euro / Stück).

BUZ11 kostet 50 Cent oder so, fünf Stück parallel mit individuellem 
Regler lösen das Problem. Wäre aber zu einfach.

Gibt es nicht aus dem Analogverstärkerbereich vielleicht passende 
Transistoren für dich? (Oder zumindest Schaltungsbeispiele, die du 
abkupfern kannst?)

Den BUZ11 würde ich nicht nehmen, denn der hat auch nur ein TO220 
Gehäuse. Zum zweiten ist das ein steinalter Typ.

Nehme lieber einen im TO247 Gehäuse wie z.B. IRFP3306 und davon brauchst 
Du auch nur 2 Stück.

Als Shunt würde ich auch nicht 1 Ohm sondern eher 0,22 oder 0,1 Ohm 
verwenden, denn um so kleiner der Winderstand um so kleiner ist die 
Mindest-Spannung Deiner Stromsenke.

Beispiel:
5A / 1R Minimum 5V am Eingang
5A / 0,1R Minimum 0,5V am Eingang

Denn die Verlustleistung können ruhig die FET's verbraten. Auch sollten 
das ganze nie heißer als 80°C werden, denn sonst wirkt sich das negativ 
auf die Lebensdauer aus.

PS: Wenn es ein Transi sein soll, dann könnte 2x der 2SC5200 passen. 
(Gibt's bei Reichelt.)

@  Markus Müller (mmvisual)

>Den BUZ11 würde ich nicht nehmen, denn der hat auch nur ein TO220
>Gehäuse.

Preiswert und verfügbar.

> Zum zweiten ist das ein Steinalter Typ.

Spielt hier überhaupt keine Rolle, denn R_DS_ON im Milliohmbereich wird 
nie ereicht.

>PS: Wenn es ein Transi sein soll,

Sind das MOSFETs nicht?

5x BUZ11 kosten 2,95
2x IRFP3306 kosten 4,60

Ich glaube diese 1,65 Differenz (+ weniger Verdrahtungsaufwand) ist 
verschmerzbar. (Reichelt Preise)

>Du kannst (darfst) MOSFETs im Linearbetrieb nicht parallel schalten.
>Eine Stromregelung für jeden MOSFETs ist notwendig.

Das ist so, für sich alleine betrachtet, grundsätzlich falsch.
Abgesehen davon, das Mosis für Schaltbetrieb im Linearbetrieb schon sehr 
weit vor Ptot ihre Grenzen haben, kann man die grundsätzlich für den 
Linearbetrieb parallelschalten. Aber eben nur mit Ausgleichswiderstände 
am Source, und dann auch möglichst thermisch gekoppelt (also alle auf 
einen KK). Und wer noch genug Zeit übrig hat, kann die Mosis auch 
ausmessen auf weitgehende Gleichheit, so daß sich die Sache mit der 
thermischen Kopplung und Sourcewiderständen stark entschärft.

Separate Regelung jedes einzelnen Mosis ist natürlich das Nonplusultra 
...

@ Markus Müller (mmvisual)

>5x BUZ11 kosten 2,95
>2x IRFP3306 kosten 4,60

Hast Du Dir mal dessen SOA angeguckt? Vollkommen ungeeigent für diesen 
Zweck.
Da brauchste 25 IRFP3306, um bei 30V die 5A zu stemmen.

@  Jens G. (jensig)

>>5x BUZ11 kosten 2,95
>>2x IRFP3306 kosten 4,60

>Hast Du Dir mal dessen SOA angeguckt? Vollkommen ungeeigent für diesen
>Zweck.
>Da brauchste 25 IRFP3306, um bei 30V die 5A zu stemmen.

Hehe, knapp 150mA.

2:1 für Mr. Old School BUZ11. ;-)

@Jens
Stimmt, hast du recht.

Kurze Suche bei Reichelt:

- IRFP350
- IRFP3710

würden auch gehen. Wobei der zweite einen besseren RDS_ON hat. Davon 
kosten 2 Stück 2,70 und sind billiger als die 5 steinalte BUZ11.

Markus Müller schrieb:
> Kurze Suche bei Reichelt:
>
> - IRFP350
> - IRFP3710
>
> würden auch gehen. Wobei der zweite einen besseren RDS_ON hat.

Der ja nun wirklich keine Rolle spielt. Gibts denn da vernünftige
Angaben über die SOA-Werte?
Gruss
Harald

Ja, siehe DS. Bei 40V schaffen beide Typen 10A. Auch können beide 
190/200Watt aushalten. Und da man maximal die Hälfte als Last nutzen 
sollte eben 2 Stück parallel (am besten mit separater Regelung).

Wenn man auf die separate Regelung verzichten willst, da gibt es auch 
dickere:
http://de.farnell.com/international-rectifier/vs-fb180sa10p/mosfet-n/dp/1611466
Unkaputtbar für dein Anwendungsfall, da richtig Überdimensioniert ;-)
Wenn Du das Teil nimmst und die Gate-Spannung niemals über 20V gelangt 
und das Teil nie über 80°C heiß wird, dann wirst Du deine Stromsenke 
garantiert die nächsten 30 Jahre nutzen können.
Das DS: http://www.vishay.com/docs/94541/fb180sa1.pdf

Dennoch geht der nicht kaputt.
Der hat ein Ptot von 480Watt. Maximal sollte man die Hälfte ausreizen, 
also 240W. Was sind bei 30V = 8A.
Somit ist der ausreichend überdimensioniert für die Anforderungen die 
der TO gestellt hat. Also unkaputtbar.

> Ich weiß ja nicht, wo Du die pauschale Idee mit den 50% her hast. Du
> kannst mich aber mit einer thermischen Berechnung überzeugen.

Erfahrungswerte eines Mannes, der schon seit 20 Jahren 
Konstantstromquellen baut, die bis zu 1000A schaffen.
Das gehört in die Rubrik Praxis und das ist etwas was sich mit 
Theorie nicht berechnet lässt.

Der FB180SA10P hat auch SOA noch bei 40V/20A und somit ist der absolut 
im grünen Bereich.

Kennst Du einen besseren in der gleichen Leistungsklasse (ab 400Watt) so 
dass einer ausreichend ist?

Natürlich ist es das, wenn man anhand der technischen Daten vom 
Datenblatt die doppelte bis 3-Fache Sicherheit einplant.
Kostet zwar etwas mehr,dafür hält es auch länger.

Ich rede von Qualität herstellen, sowas lernen die Studenten auf der 
Schule wohl schon gar nicht mehr, da gibt es nur noch Datenblätter und 
hinterher wunder die sich warum es schon nach 2 Jahren (gleich nach 
Garantie Ende) kaputt geht. Endeffekt >> Kunde geht zur Konkurrenz.

Folgende FETs werden gern für Class A Verstärker genommen (aufsteigende 
Verlustleistung)

IRFP240
IRFP260
IRFP260N
IRFP460
IRFP460N

Ein einzelner IRFP460N hält durchaus über 100W aus. Ob er 150W schafft - 
ausprobieren.

Edit: einen dicken FET hab ich noch vergessen, der gute FDH44N50, der 
sollte das auf jeden Fall packen.

Ich habe hier noch ne Menge IRFP350 zu verkaufen, will jemand?

Gerade nochmal ins Datenblatt geschaut, der FDH44N50 kann bei einer Tj 
von 145 C noch 150 Watt abführen, sollte also mit dem 0,46K/W Kühlkörper 
vom TE klarkommen. Den KK dann allerdings besser nicht mehr anfassen :D

Was willst du mit diesen Gurken-FETs? Ein FDH44N50 würde reichen.

Die Vgsth vom BUZ11 kann zwischen 2,1 und 4V liegen. D.h. um eine 
halbwegs gleichmäßige Stromverteilung hinzukriegen brauchst du 3 Ohm 
Sourcewiderstände. Oder du musst die FETs selektieren. Und dann noch der 
Aufwand mit Bohren, Gewindeschneiden und Verdrahtung ...

@ Markus Müller (mmvisual)

> - IRFP350
> - IRFP3710

>Ja, siehe DS. Bei 40V schaffen beide Typen 10A. Auch können beide

Wo siehst Du bei beiden Typen eine DC-Kurve im SOA?

>Erfahrungswerte eines Mannes, der schon seit 20 Jahren
>Konstantstromquellen baut, die bis zu 1000A schaffen.

Kann ich schon fast nicht mehr glauben, bei den Vorschlägen, die Du hier 
machst.

>Das gehört in die Rubrik Praxis und das ist etwas was sich mit
>Theorie nicht berechnet lässt.

Ja ja ...

mhh schrieb:
> Malignes Melanom schrieb:
>> Ein FDH44N50 würde reichen.
>
> OMG, da hat wohl jmd. die ideale Kühlung bei sich rumstehen...

Nö, die 0,46 K/W vom TE reichen locker. Übersteigt das deine 
Rechenkünste?

egal schrieb:
> Markus Müller schrieb:
>> Der FB180SA10P hat auch SOA noch bei 40V/20A und somit ist der absolut
>>
>> im grünen Bereich.
>
> Lies das Diagramm richtig! Für einen einzelnen Impuls von nicht länger
> als 10ms und das bei einer Gehäusetemperatur von nicht wärmer als 25 °C!

Die 10ms Linie kommt doch erst bei 40V/20A. Und ich hatte (wegen 
Verlustleistung) die 30V/8A empfohlen. Somit passt das doch.

Wieso man den FB180SA10P jetzt nicht für eine Analoge Stromregelung 
nehmen kann habe ich noch nicht verstanden. Wäre nett, wenn mir das 
jemand erklären könnte. Daher anbei das Datenblatt als PDF.

OK, dann habe ich wieder was gelernt ;-)

Aber wo das im Datenblatt steht, dass da viele kleine drin sind, habe 
ich jetzt nicht gefunden. Ich dachte immer, das ich eine große SI 
Schicht.

Hier gibt es einen ordentlichen Kühlkörper:
http://www.mark-tronik.de/de/kuehlkoerper/datenblatt.php?naviItemKey=4_3&table=articles_3&item=18

egal schrieb:
> Malignes Melanom schrieb:
>> Datum: 09.08.2012 20:28
>>
>>
>>
>> mhh schrieb:
>>
>>> Malignes Melanom schrieb:
>>
>>>> Ein FDH44N50 würde reichen.
>>
>>
>>> OMG, da hat wohl jmd. die ideale Kühlung bei sich rumstehen...
>>
>>
>> Nö, die 0,46 K/W vom TE reichen locker. Übersteigt das deine
>> Rechenkünste?
>
> Deine offensichtlich schon. Kommen noch minestens 1 K/W von einem realen
> sehr großem Kühlkörper dazu. Oder glaubst Du die Wäre verteilt sich so
> geleichmäßig bei einer kleinen, punktuellen Wärmequelle?
> 1,46 K/W bei 150W und 25 °C Umgebungstemp macht das dann 221 °C
> Chip-Temperatur. Dann hat die Bezeichnung "Die" eine andere Bedeutung.

Wie wärs mal mit lesen?

Datenblatt FDH44N50:

RθJC Thermal Resistance Junction to Case 0.2 oC/W
RθCS Thermal Resistance Case to Sink, Flat, Greased Surface 0.24 oC/W

Zusammen 0,44 K/W

Kühlkörper des TE: 0,46 K/W

Macht zusammen 0,9 K/W.

Bei 125 W also 112,5 K Temperaturanstieg. Gibt bei 25 Grad C eine Tj von 
137,5 Grad Celsius. Maximum ist 175 -> passt.

Der Kühlkörper wird dabei um 57,6 Grad wärmer, bei 25 Grad Celsius also 
82,6 Grad.

In der Praxis sollte die Tj sogar noch niedriger sein, da ein heisser 
Kühlkörper (grosser Temperaturunterschied) einen geringeren 
Wärmewiderstand hat. Ausserderm wird der Konvektionsluftstrom auch 
stärker, was die Kühlung nochmals verbessert.

Noch Fragen?

> Markus Müller (mmvisual)

>egal schrieb:
>> Markus Müller schrieb:
>>> Der FB180SA10P hat auch SOA noch bei 40V/20A und somit ist der absolut
>>>
>>> im grünen Bereich.
>>
>> Lies das Diagramm richtig! Für einen einzelnen Impuls von nicht länger
>> als 10ms und das bei einer Gehäusetemperatur von nicht wärmer als 25 °C!

>Die 10ms Linie kommt doch erst bei 40V/20A. Und ich hatte (wegen
>Verlustleistung) die 30V/8A empfohlen. Somit passt das doch.

>Wieso man den FB180SA10P jetzt nicht für eine Analoge Stromregelung
>nehmen kann habe ich noch nicht verstanden. Wäre nett, wenn mir das
>jemand erklären könnte. Daher anbei das Datenblatt als PDF.

Auch bei diesem Mosfet, und auch ich sehe da keine DC-Linie im SOA.

Der FDH44N50 von Malignes Melanom dagegen ist klar für DC im SOA 
spezifiziert, und würde die 150W gerade so schaffen mit einem 
Gesamtwärmewiderstand von 1K/W bei Ta=25°C.

>In der Praxis sollte die Tj sogar noch niedriger sein, da ein heisser
>Kühlkörper (grosser Temperaturunterschied) einen geringeren
>Wärmewiderstand hat. Ausserderm wird der Konvektionsluftstrom auch
>stärker, was die Kühlung nochmals verbessert.

Wobei noch zu definieren wäre, bei welcher KK-Temperatur (bzw. 
Temp.-Differenz) der Wärmewiderstand spezifiziert ist. Wenn er schon bei 
150°C gemessen wurde, kannst Du nicht mehr mit solch einem Konvektions- 
und StrahlungsAufschlag rechnen ;-)

Ich hab's auch verstanden. Vielen Dank.

Dann wären für seinen Aufbau 2x FDH44N50 nötig.

egal schrieb:
> Malignes Melanom schrieb:
>> Noch Fragen?
>
> Ja! Lies: Beitrag "Re: MOSFET wird sehr heiß"
>
> Deine 0,46 K/W kann Du für Deine kleine Wärmequelle bei so einem großen
> Kühlkörper vergessen. Jetzt noch Fragen?

Ich seh da nur eine Behauptung. Kannst du das mathematisch belegen, 
warum das so sein soll? Und wie gross dieser Effekt überhaupt ist?

Ich denke, dass durch das sehr dicke Aluminium der zuätzliche 
Wärmewiderstand vernachlässigbar ist.

Jens G. schrieb:
>>In der Praxis sollte die Tj sogar noch niedriger sein, da ein heisser
>>Kühlkörper (grosser Temperaturunterschied) einen geringeren
>>Wärmewiderstand hat. Ausserderm wird der Konvektionsluftstrom auch
>>stärker, was die Kühlung nochmals verbessert.
>
> Wobei noch zu definieren wäre, bei welcher KK-Temperatur (bzw.
> Temp.-Differenz) der Wärmewiderstand spezifiziert ist. Wenn er schon bei
> 150°C gemessen wurde, kannst Du nicht mehr mit solch einem Konvektions-
> und StrahlungsAufschlag rechnen ;-)

Guter Einwand. Aber die Kühlung hängt ja noch von mehr Faktoren ab: in 
welcher Position der KK montiert ist, ob im Gehäuse oder ausserhalb, 
etc. Deswegen ist die ganze Wärmeleitberechnung nur ein grober 
Überschlag, testen muss man das ganze auch noch.

Im Zweifelsfall packt man halt Lüfter drauf :D

Markus Müller schrieb:
> Ich hab's auch verstanden. Vielen Dank.
>
> Dann wären für seinen Aufbau 2x FDH44N50 nötig.

Ich würde es erst mit einem probieren. Mehr Löcher bohren kannst du 
immer noch.

Übrigens kann ich dir aus eigener Erfahrung sagen, dass solche dicken 
FETs, die ja für gleichgerichtete Netzspannung ausgelegt sind, mit 
geringen  Spannungen im Linearbetrieb schwer zu killen sind. Die Löten 
sich einfach aus wenn sie zu heiss werden.

mhh schrieb:
> Malignes Melanom schrieb:
>> Die Löten
>> sich einfach aus wenn sie zu heiss werden.
>
> Na da sind wir ja beruhigt. Sicherer gehts wirklich nicht.

Ach was bist du für ein süßer kleiner **Haare zerzaus**

Deswegen hat man ja die Testphase, bevor man das Ding seiner Oma zur 
Benutzung gibt.

Wäre nett.
Messe auch den Strom durch jeden einzelnen BUZ und schreibe uns das.

@Markus Müller (mmvisual)

>Kurze Suche bei Reichelt:

>- IRFP350
>- IRFP3710

>würden auch gehen. Wobei der zweite einen besseren RDS_ON hat.

Du hast es immer noch nicht kapiert. Der niedrige R_DS_ON nützt hier 
KEINE Sekunde was!

Beitrag "Re: MOSFET wird sehr heiß"

> Davon kosten 2 Stück 2,70 und sind billiger als die 5 steinalte BUZ11.

Die bringen es aber, im Gegensatz zu deinem unqualifizierten 
Schnappsideen. Es fehlt nur noch der Vorschlag, die MOSFETs durch deine 
vergötterten STM32 zu ersetzen!

<Dieter Nuhr Zitat hier einfügen>

@  7hw6z267 (Gast)

>4 MOSFETs parallel auf einem Kühlkörper. Dann die Gatespannung langsam
>erhöht und die Ströme durch die 4 Transistoren gemessen.
>Resultat war eine extreme Unsymmetrie (Beispiel: 0,7A_min zu 2A_max).

Hoppla!

>Sourcewiederstände brachten nichts, selbst welche im Ohm-Bereich
>brachten keine spürbare Verbesserung.

Bei DIESEN Strömen? Kaum zu glauben.

> Nebenbei möchte ich auch nicht
>unendlich viel Leistung im Widerstand (auch nicht im Shunt), sondern im
>Transistor verheizen.

THEORETISCH muss man halt die Temperaturdrift von U_GS mit dem 
Spannungsabfall am Sourcewiderstand überkompensieren. Und die ist recht 
groß, größer als bei Bipolartransistoren mit 2mV/K.

>Lösung gesehen, als alle vier Transistoren einzeln zu regeln.

Ist ja auch keine Thema, ein 4fach OPV kostet praktisch nichts.

>Der Hinweis mit dem BUZ11 ist gut, da hier auch die SOA für DC
>angegeben ist. Einen Nachteil hat der Transistor aber. Der Rth ist
>mit 1,67 K/W schon sehr hoch.

Ja, es gibt sicher bessere. Aber selbst wenn man über alles 3 K/W 
annimmt, kriegt man da schon 30W weg. Das ist im Moment die Empfehung an 
den OP.

>dass nacheinander die Transistoren sterben, eben weil man die separate
>Regelung nicht manuell durch Sourcewiderstände, Selektion, beste
>thermische Kopplung zufriedenstellend ausgleichen kann.

Das mit den Sourcewiderständen find ich komisch.

>Grundlagen-Diskussionen (struktureller Aufbau der MOSFETs, SOA,
>Sourcewiderstände, und all die oben genannten Themen) hinweg waren
>nötig, um alle Probleme zu klären.

Back to the roots!

@Falk
>Du hast es immer noch nicht kapiert. Der niedrige R_DS_ON nützt hier
>KEINE Sekunde was!
du musst schon die Threads dazwischen auch alle lesen...
Beitrag "Re: MOSFET wird sehr heiß"
...in der Zwischenzeit habe ich das schon kapiert und dazu gelernt.

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/BUZ11.pdf

Seite 4, Figure 9. U_GS_thr sackt von 3V@25°C auf ca, 2,4V@150°C ab, das 
sind satte 4,8mV/K! Bipolare haben nicht mal die Hälfte. Aber ich denke 
es MUSS mit Sourcewiderständen gehen. Sollte man noch mal prüfen, auch 
wenn es praktisch vielleicht unhandlich großer Werte werden.

Falk Brunner schrieb:
> THEORETISCH muss man halt die Temperaturdrift von U_GS mit dem
> Spannungsabfall am Sourcewiderstand überkompensieren. Und die ist recht
> groß, größer als bei Bipolartransistoren mit 2mV/K.

Guter Punkt, das wurde hier noch gar nicht so deutlich gesagt. Das muss 
man bei den Sourcewiderständen berücksichtigen (müssen noch größer 
werden). Deswegen sind parallelgeschaltete FETs in Linearanwendungen 
fast immer selektiert.

Nur noch mal als Hinweis: der Vgsth von MOSFETS hat einen negativen 
Temperaturkoeffizienten. Der Rdson einen positiven. Deswegen kann man 
MOSFETs als Schalter problemlos parallelschalten, im Linearbetrieb ist 
das nicht so einfach. Entweder man selektiert die FETs oder man braucht 
relativ große Sourcewiderstände.

Ich würde möglichst bei einem einzelnen FET bleiben.

>Ich würde möglichst bei einem einzelnen FET bleiben.

Daher von hier der Vorschlag
Beitrag "Re: MOSFET wird sehr heiß"

mit dem FDH44N50. Davon 2 rein, auch einer könnte die Leistung packen.

@ Vreg (Gast)

>mit den BUZ's ausprobieren. Ich berichte dann wie es verlaufen ist.

Hoffentlich verlaufen die BUZies nicht zu sehr ;-)

@  Vreg (Gast)

>So Leute da bin ich wieder. Habe jetzt erstmal zwei BUZ parallel
>geschaltet. 500mA eingestellt. einer nimmt 400mA auf, der andere ca.
>240mA also unterschiedlich. Bis jetzt betreibe ich sie ohne
>Sourcewiderstand und ohne Gatevorwiederstand,

Mensch Meier, warum kann man nicht einfach mal einen guten Rat einfach 
umsetzen ohne rumzupfuschen?

>einbauen. Auf jeden Fall erhitzen sie sich nicht so stark, scheinen also
>den Linearbetrieb deutlich besser zu verkraften.

Das kannst du im Moment gar nicht beurteilen, das ist nur Selbstbetrug.
Wenn ich mit meinem Auto im 1. Gang fahre hat es auch eine super 
Straßenlage.

@  Vreg (Gast)

>Ein MOSFET erhitzt sich also mehr als die anderen. Sourcewidestand
>erhöhen?

JEDEN EINZELN REGLELN WIE SCHON 1000 MAL GESAGT! LM324 kostet keine 50 
Cent!

Denn ein Punkt, der sehr elementar ist, ist in der Diskussion vollkommen 
unberücksichtigt geblieben. Nämlich die überaus HOHE Toleranz von 
U_GS_THR, die liegt laut Datenblatt beim BUZ11 zwischen 2-4V. Dein I2 
ist so ein 2V Kandidat, die anderen liegen drüber. Und dagegen braucht 
man SEHR große Sourcewiderstände!

Ergo. MOSFETs EINZELN regeln!

Vreg schrieb:
> Auf jeden Fall erhitzen sie sich nicht so stark, scheinen also
> den Linearbetrieb deutlich besser zu verkraften.

Was hat das damit zu tun?
Hitze entsteht durch Verlustleistung = U*I, und das bewirkt die 
Temperaturerhöhung.
Einer, der Linearbetrieb besser kann, wird nicht weniger warm, er geht 
nur später kaputt.

Gruß Dietrich

Dietrich L. schrieb:
> Einer, der Linearbetrieb besser kann, wird nicht weniger warm, er geht
> nur später kaputt.

Auch das nicht unbedingt. Aber einer für Linearbetrieb lässt sich viel 
leichter Regeln weil seine Kurve nicht so steil ist wie die von einem 
FET für Schalterbetrieb ;)

Falk Brunner schrieb:
> Denn ein Punkt, der sehr elementar ist, ist in der Diskussion vollkommen
> unberücksichtigt geblieben. Nämlich die überaus HOHE Toleranz von
> U_GS_THR, die liegt laut Datenblatt beim BUZ11 zwischen 2-4V. Dein I2
> ist so ein 2V Kandidat, die anderen liegen drüber. Und dagegen braucht
> man SEHR große Sourcewiderstände!
>
> Ergo. MOSFETs EINZELN regeln!

Nicht nur deswegen. Selbst wenn man sich vier gut gematchte FETs holt, 
gleicht sich der gesamte Aufbau nie gut genug, um die steile 
Temperatur-Drift unkompensiert lassen zu können.
Bei Bipolartransistoren mit ~1,7mV/K geht das ohne große Widerstände. 
Bei FETs liegt die gerne eine Größenordnung höher und man hat in der 
angestrebten Leistungsklasse nur noch die Wahl zwischen gekühlten 
Leistungswiderständen oder dem im Vergleich dazu kleinen Aufwand der 
Individualregelung.

70°C ist voll ok, da geht noch einiges mehr.

@  Vreg (Gast)

>stutzig. Pro Mosfet hätte ich dann ca. 30W Verlustleistung, macht bei
>einem Wärmewiderstand von 1,67 K/W also ca. 50°C + 25°C = 70°C, schon
>recht heiß, oder nicht?

Nö. Die meisten MOSFETs vertragen 150°C Sperrschichttemperatur, einige 
sind sogar bie 175 oder sogar 200°C zugelassen. Ich würde versuchen, 
unter 130°C zu bleiben, dann passt das.

Falk Brunner schrieb:
> Ich würde versuchen,
> unter 130°C zu bleiben, dann passt das.

Mit 70° liegt er ja gut, da hat er noch ordentlich Luft nach oben. 
Meiner einer versucht immer um die 100° zu bleiben.

@Vreg (Gast)

>Bipolartransistoren (TIP142) umgestiegen. Davon habe ich jetzt sechs
>Stück parallel, mit Emmiterwiderständen. Die Temperaturverteilung ist
>mit 0,6 Ohm Emitterwiderständen recht gut.

Kann man machen.

> Die Abweichungen der
>Temperaturen der Transistoren liegen untereinander bei <5°C. Gemessen
>mit einer Wärmebildkamera. Der Vorteil, die BJT haben TO-247 Gehäuse,

Nö, TO-3P. Mal die Ströme gemessen?

>BUZ11 etc. leider nur TO-220.

Ausreichend. Ausserdem sprachst du von Platzproblemen.

> Somit kriege ich mit den TIP's die Wärme
>deutlich besser an den Kühlkörper übergeben, zum einem wegen der
>größeren Fläche der Gehäuse, zum, anderen ist der Wärmewiderstand
>deutlich besser.

Sicher, ist aber auch mit 5x TO220 machbar. Egal.

Jedenfalls hast du jetzt eine solide Lösung.

@  B.A. (Gast)

>Er könnte doch einfach einen Schaltregler aufbauen, als Last dient der 1
>Ohm Widerstand.

Was soll das bringen? Die Wärme muss so oder so weg. Und ein 
Schaltregler hat nicht die Regeldynamik wie die lineare Stromsenken. 
Transistoren dürfen auch mal bissel Wärme umsetzen, mit dem richtigen 
Kühlkörper kein Problem.

buzi schrieb:
> (No comment)
Wäre auch noch peinlicher geworden, wenn du einen comment abgelassen 
hättest.
Natürlich ist es möglich mit Widerständen rückzukoppeln. Aber Falk 
schreibt doch selber, genau wie andere vorher auch, dass die Werte 
nicht sinnvoll groß werden. Immer schön lesen...


Vreg schrieb:
> Bipolartransistoren (TIP142) umgestiegen. Davon habe ich jetzt sechs
Gute Wahl!

> Der Vorteil, die BJT haben TO-247 Gehäuse,
> BUZ11 etc. leider nur TO-220. Somit kriege ich mit den TIP's die Wärme
Geenau. Weil man Bipolartransistoren einfach einfacher linear betreiben 
kann.

> deutlich besser an den Kühlkörper übergeben, zum einem wegen der
> größeren Fläche der Gehäuse, zum, anderen ist der Wärmewiderstand
> deutlich besser.
Der erste Punkt ist der Grund für den zweiten =)

@  7hw6z267 (Gast)

>Die Wahl der NPN-Transistoren wird sich im hohen Basisstrom rächen.

Schon mal ins Datenblatt des TIP142 geschaut? Das ist ein Darlington . . 
.

7hw6z267 schrieb:
> Die Wahl der NPN-Transistoren wird sich im hohen Basisstrom rächen.
DAS bringt ein richtiger OpAmp im Vorbeigehen!
Hast du schon mal ne geregelte Last wirklich gebaut?  Oder ist das nur 
unverdautes, theoretisches Halbwissen, das dich zu so dämlichen 
Antworten verleitet?