Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schalten von 300A / 48V


von Flo P. (pfl0)


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Guten Tag,

ich bin Maschinenbaustudent und hätte eine Frage zu einem Schalter.

Gibt es einen Power-Mosfet oder etwas ähnliches, was 300A Dauerstrom und 
1000A Stromspitzen schalten kann? Oder lassen sich Mosfets in Reihe 
schalten für eine solche Größenordnung? (48V Gleichstrom und eine 
Umgebungstemperatur von ca. 100°C)

Bin leider kein Freund der Elektronik und kenne mich nicht so gut aus. 
Leider hat meine Recherche im Internet auch noch nichts passendes 
gefunden.

Es wäre nett, wenn mir jemand helfen könnte.

von spontan (Gast)


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300 A sind recht sportlich.
Reihenschaltug ist falsch, paralell ist das Stichwort.

von spontan (Gast)


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Quatsch: Parallel ist Dein Stichwort

von John (Gast)


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von Flo P. (pfl0)


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Ja sorry habe Parallel gemeint und nicht Reihe.

Habe leider ein Budget von "so billig wie möglich". Gut man weiß nicht, 
wie viel Prozent Händler draufschlagen, aber bei 500.000+ Stck. sollte 
es ja um einiges günstiger werden, wenn man direkt beim Hersteller 
kauft.

Zielpreis sollte 5€ nichtübersteigen, was höchstwahrscheinlich das 
Killer-Kriterium darstellt.

von hinz (Gast)


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John schrieb:
> So etwas vielleicht?
> http://www.digikey.de/product-detail/de/VMO1200-01...

Da wird aber noch ein wirklich dicker Kühlkörper fällig.

von hinz (Gast)


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Flo P. schrieb:
> Zielpreis sollte 5€ nichtübersteigen, was höchstwahrscheinlich das
> Killer-Kriterium darstellt.

Ja, und daher EOT.

von Ansgar K. (malefiz)


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Ich denke deine Umgebeungstemperatur wird auch noch ein ziemlicher 
Killfaktor

von Marcus (Gast)


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Flo P. schrieb:
> Zielpreis sollte 5€ nichtübersteigen, was höchstwahrscheinlich das
> Killer-Kriterium darstellt.

Völlig unrealistisch. Die Leistungshalbleiter (im Gehäuse für 
Leiterplattenmontage) dürftest Du für diesen Betrag bekommen, wenn Du in 
Stückzahlen einkaufst.

Die besagte Leiterplatte fehlt dann noch, ebenso wie die 
Verbindungstechnik für die Anschlussleitungen und die Kühlung. Mit 
passiven Kühlkörpern wird es bei der genannten Umgebungstemperatur 
nichts werden, Du benötigst Lüfter oder Wasserkühlung, es sei denn Du 
erhöhst das Budget für die Halbleiter noch wesentlich.

von John (Gast)


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hinz schrieb:
> Da wird aber noch ein wirklich dicker Kühlkörper fällig.

Ja, stimmt. Ich hab was mit 0,05 K/W ausgerechnet.

Wobei das Modul nur bis 80°C spezifiziert ist.
Und dann wären es immer noch 0,16 K/W für den KK.

Flo P. schrieb:
> Zielpreis sollte 5€ nichtübersteigen

Dafür bekommst Du vielleicht gerade mal einen halben Meter Kabel, der 
deine 300A auf Dauer aushält.

Gruß
John

von Marcus W. (marcusaw)


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Dein Problem sind: 300A - das is' ne Menge Holz. Und das kostet Geld.

von Kein Student (Gast)


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> ... Maschinenbaustudent ...
>
> ... 300A Dauerstrom und 1000A Stromspitzen ...
>
> ... aber bei 500.000+ Stck. ...
>
> ... Zielpreis sollte 5€ nichtübersteigen, ...

Ja nee, ist klar. Du wirst den Troll-Wettbewerb nicht gewinnen, das war 
zu plump.

von PöserPursche (Gast)


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300A / 1000A da würde ein Scheibenthyristor schon helfen:
http://second-re-use.com/product_info.php?products_id=802
aber der Preis ist auch nicht schlecht...

PP

von Conny G. (conny_g)


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spontan schrieb:
> Quatsch: Parallel ist Dein Stichwort

Ja, richtig.

Ich habe es noch nie gemacht und bin deshalb hier nicht der Experte, 
aber in der Theorie öfter gelesen:

MOSFETs lassen sich wg. positivem Temperaturkoeffizienten parallel 
schalten.
D.h. bei steigender Temperatur bremsen sie sich selbst und damit regelt 
sich ein MOSFET in einer Parallelschaltung, der sich mehr erhitzt als 
die anderen, automatisch herunter.

Es gibt Dinge zu beachten beim Parallelschalten (googeln und lesen, gibt 
jede Menge Artikel), aber im Prinzip kannst du z.B. die 300A auf 5x 60A 
aufteilen.
Oder 10x 30A.

Dann wird es mit 5 Euro immer noch knapp, denn ein MOSFET für 60+A 
kostet auch seine 1+ Euro und Du wirst einen dicken Kühlkörper für alle 
brauchen (paar Euro).
Aber für 10-15 Euro könnte es klappen.

Kühlkörper:
bei einem Rds_on von wenigen Milliohm (sagen wir mal 4, das ist typisch) 
hat ein MOSFET immer noch eine Verlustleistung von P_diss = I^2 x R = 60 
x 60 x 0,004 = 14,4W.
D.h. ohne Kühlkörper erhöht sich (theoretisch) die Junction-Temperatur 
um dT = R_j_a x P_diss = 62 x 14,4 Kelvin = 900 Kelvin.

Also braucht es einen Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand von höchstens 
5 K/W
(http://alutronic.de/service/rthk-rechner), der sieht dann so aus:

http://www.reichelt.de/Finger-Aufsteckkuehlkoerper/V-SK-129-50-STS/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=101001&GROUPID=3379&artnr=V+SK+129-50+STS

http://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/A04/Strangk%C3%BChlk%C3%B6rper%20f%C3%BCr%20Leiterplattenmontage/PR/SK129_50.8_/index.xhtml

Und den für jeden MOSFET.

: Bearbeitet durch User
von Hubert A. (Gast)


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Conny G. schrieb:
> MOSFETs lassen sich wg. positivem Temperaturkoeffizienten parallel
> schalten.
> D.h. bei steigender Temperatur bremsen sie sich selbst und damit regelt
> sich ein MOSFET in einer Parallelschaltung, der sich mehr erhitzt als
> die anderen, automatisch herunter.

Das stimmt - aber nur im Schaltbetrieb (wie hier gegeben). Im 
Linearbetrieb natürlich nicht.

Conny G. schrieb:
> Dann wird es mit 5 Euro immer noch knapp, denn ein MOSFET für 60+A
> kostet auch seine 1+ Euro und Du wirst einen dicken Kühlkörper für alle
> brauchen (paar Euro).
> Aber für 10-15 Euro könnte es klappen.

Die 60A z.B. sind sehr sehr mit Vorsicht zu genießen.
1. Das sind ABSOLUTE maxmium ratings. Danach ist dauerhafter Schaden zu 
erwarten
2. Die 60A gelten bei einer gewissem Uds und Ugs
3. Auch nur bei gewissen Temperaturen - und das sind meist 25°C an der 
Sperrschicht ... nicht lustig zu machen mit passiver Kühlung ... also so 
garnicht.

Ich denke ein Schütz wäre genau das richtige für dich. Denn: du brauchst 
sonst noch Platine, Ansteuerung für die Mosfets, Temperaturüberwachung 
und hast nebenbei noch Wärmeverluste ohne Ende. Schütz und Fertig.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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60 A im TO-220 stelle ich mir schon sehr kritisch vor bei den dünnen 
Beinchen. Nicht ohne Grund nimmt man für Hausverteilungen so dicke 
Drähte....

von MaWin (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Nicht ohne Grund nimmt man für Hausverteilungen so dicke Drähte

Weil die beim Abschalten der Sicherung bei einem Kurzschluss von 6000A 
bis 10000A durchhalten müssen und dafür eine gewisse thermische Masse 
brauchen.

Der Transistor, auf dem 110A draufsteht wegen des Gehäuses, geht bei 
120A kaputt.

von hinz (Gast)


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Hubert A. schrieb:
> Ich denke ein Schütz wäre genau das richtige für dich.

Eines für EUR 5,- natürlich.

von Conny G. (conny_g)


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Hubert A. schrieb:
> Die 60A z.B. sind sehr sehr mit Vorsicht zu genießen.
> 1. Das sind ABSOLUTE maxmium ratings. Danach ist dauerhafter Schaden zu
> erwarten
> 2. Die 60A gelten bei einer gewissem Uds und Ugs
> 3. Auch nur bei gewissen Temperaturen - und das sind meist 25°C an der
> Sperrschicht ... nicht lustig zu machen mit passiver Kühlung ... also so
> garnicht.

http://www.reichelt.de/IRL-1404/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=41753&artnr=IRL+1404&SEARCH=IRL1404

110 A Continuous Drain Current, VGS @ 10V
bei 100 Grad Gehäusetemperatur?
Bei 25 Grad sogar 160A.

Ansonsten Kühlkörperrechnung siehe oben. Ich sehe bei 60A kein Problem.

von hinz (Gast)


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Conny G. schrieb:
> IRL-1404
> 110 A Continuous Drain Current, VGS @ 10V
> bei 100 Grad Gehäusetemperatur?
> Bei 25 Grad sogar 160A.

Datenblatt richtig lesen, siehe Fußnote 6.

http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt93-4.pdf

von Conny G. (conny_g)


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hinz schrieb:
> Conny G. schrieb:
>> IRL-1404
>> 110 A Continuous Drain Current, VGS @ 10V
>> bei 100 Grad Gehäusetemperatur?
>> Bei 25 Grad sogar 160A.
>
> Datenblatt richtig lesen, siehe Fußnote 6.
>
> http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt93-4.pdf

Ich lach mich kaputt. :-))

IR weist im Datenblatt die 110/160A aus, weil das alle so machen und 
schreibt eine Appnote, die klarstellt, dass das eigentlich nicht geht, 
aber man müsse es halt so angeben, weil das alle tun.

Der klassische Marketing-Übertreibungs-Teufelskreis - einer fängt an, 
alle müssen mit und am Ende Lügen alle, dass sich die Balken biegen, 
weil jeder der es nicht tut schlecht aussieht.

von Magic S. (magic_smoke)


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> 300A schalten
ok

> 1000A Spitze schalten
ok

> 5€
ATOMROFL

IRFB3077

von John (Gast)


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Conny G. schrieb:
>
> http://www.reichelt.de/IRL-1404/3/index.html?&ACTI...
>
> 110 A Continuous Drain Current, VGS @ 10V
> bei 100 Grad Gehäusetemperatur?
> Bei 25 Grad sogar 160A.
>
> Ansonsten Kühlkörperrechnung siehe oben. Ich sehe bei 60A kein Problem.

Der IRL1404 kann nur 40V, der TO möchte 48V schalten.

Hast Du bei deiner Kühlkörperberechnung die 100°C Umgebungstemperatur 
berücksichtigt?

Der RDSon von 4mΩ gilt bei 25°C Sperrschichttemperatur, und Du schreibst 
ja selbst, dass FETs einen positiven Temperaturkoeffizienten haben.

von Takao K. (takao_k) Benutzerseite


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Eine 320A Diode kostet z.B. 25 Dollar

Was es mit 500000 Stk. soll kann ich nicht verstehen.

von Falk B. (falk)


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@ Takao K. (takao_k) Benutzerseite

>Eine 320A Diode kostet z.B. 25 Dollar

Kann sein.

>Was es mit 500000 Stk. soll kann ich nicht verstehen.

Ganz einfach. Man lässt einen unbedarften Maschinenbauer los, um einen 
Hauptschalter für ein E-Mobil kostenoptimiert in bester 
Automotive-Tradition zu entwickeln.

Wer Ironie findet darf sie behalten.

von Magic S. (magic_smoke)


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Naja wenn an einem E-Auto irgenwas in der Steuerung 100 Grad heiß wird, 
hat meiner Meinung nach irgendwer Scheiße gebaut. Und da verwendet auch 
niemand 48V. Der Prius zB. verwendet 200V Akkuspannung und 500V für die 
Motorgeneratoren.

Aber vielleicht rückt der TE ja mal damit rüber, für was er das 
benötigt?

von Takao K. (takao_k) Benutzerseite


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magic smoke schrieb:
> Naja wenn an einem E-Auto irgenwas in der Steuerung 100 Grad heiß wird,
> hat meiner Meinung nach irgendwer Scheiße gebaut. Und da verwendet auch
> niemand 48V. Der Prius zB. verwendet 200V Akkuspannung und 500V für die
> Motorgeneratoren.
>
> Aber vielleicht rückt der TE ja mal damit rüber, für was er das
> benötigt?

Irgendjemand hat 500.000 Golf Kaddy's in Auftrag gegeben- billig sollen 
diese auch sein. Braucht's auch ein Goldemblem, vielleicht? Damit's 
mindestens teuer aussieht.

Oder 500.000 Elektro Gabelstapler (500.000 Lagerhallen inclusive).

Tippe mal auf Golfnarr oder jemand der ganz viele Lagerhallen braucht.

Oder ein Spezialrollstuhl? Naja keine billigen Witze auf Kosten von 
Betroffenen machen. 500.000 Stueck braucht's da wohl hoffentlich nicht.

von hauspapa (Gast)


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Je nachdem wie lange die 1000A dauern ca. 5-10Stk.
IRFS7530 parallel
Wenn Du einen Lüfter spendierst reichen auch 3-4Stk.
passender Kühlkörper AAVID 7109DG.
Das wird dann schon so mehr oder weniger Materialkosteneffizient 
(Halbleiter+Kühlung 20USD).

Aber:
Da fehlen noch:
-Ansteuerung
-ein paar Schutzfunktionen
-Anschlusslösung
-Gehäuse
-Leiterplatte

Vermutlich hast Du vergessen uns mitzuteilen:
-das die 48V nicht Überspannungsfrei sind, bei 100 oder 150V Halbleitern 
sieht das leider etwas ungünstiger aus,
-noch eine Freilaufdiode dazukommt
-das Ganze verpolsicher sein soll
-...

Kostenmässig kommt Testen am Teuersten, gefolgt von Material und 
Produktionskosten. Ob dabei Material oder Fertigung überwiegt hängt vom 
Einzelfall ab.

Ich gehe davon aus das Du für 5000 Stk. schon der Falsche bist. Da noch 
mal Faktor 100 drauf: viel Erfolg

Alles Gute
Hauspapa

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