Hallo Leute,
Möchte mit zwei Mosfet 2 Heizstäbe mit je 800W 16,7A 48VDC schalten.
Habe mir mal die Schaltung im Anhang überlegt.
SW+ und SW sind ein normaler Thermostat mit 2°C Hysterese.
Versorgung kommt von einem Akku, welcher separat abgesichert ist.
Kann die Schaltung funktionieren und ist alles richtig dimensioniert?
Reichen die BAT54 bei einer Heizung aus?
mfG
Der Heizer
@ Heizer (Gast)
>Möchte mit zwei Mosfet 2 Heizstäbe mit je 800W 16,7A 48VDC schalten.>Habe mir mal die Schaltung im Anhang überlegt.
Geht so.
>Kann die Schaltung funktionieren und ist alles richtig dimensioniert?>Reichen die BAT54 bei einer Heizung aus?
Naja, man kann es auch mit der Sparsamkeit übertreiben. UNd wozu SMD?
Nimm eine einfache 1A Diode ala 1N4004 und gut.
Hast du für deine MOSFETs passende Kühlkörper? Mal die
Verlustleistung berechnet?
Bei einem Heizstab vermute ich Wendeln und Stahl. Daher dür D2 und D4
vielleicht besser größer (1A).
Hat es einen speziellen Zweck, mit einem Schalter 2 Kreise gleich zu
schalten? Das ginge doch auch mit nur einem Mosfet.
Die 2 Kreise habe ich getrennt, damit, falls ein Fehler in einem Teil
der Schaltung auftritt der 2.Teil noch weiter funktioniert.
Werde als Mosfet den IRFP4368PBF verwenden. Dann fällt nicht soviel
Verlustleistung ab.
Heizer schrieb:> Kann die Schaltung funktionieren
Ja, aber meiner Meinung nach vollkommener Overkill.
2 Gate Schutz-Z-Dioden, 2 pull downs, 2 MOSFETs obwohl alles über
denselben Eingang gesteuert wird.
+48V
|
40A
|
+--+--+ *
| |
Thermo Heizung
| |
3k6 |
| |
+----|I
| |S
1k2 |
| |
+--+--+
|
GND
Reicht meiner Meinung nach völlig, die Heizung ist nicht induktiv,
einzig der Thermoschalter solle mit einem Mindeststrom gefahren werden
(hier 1mA) damit die (eventuell leicht oxidierten) Kontakte
kontaktsicher schalten.
Die 40A Sicherung schützt höchtens vor einem Kurzschluss von * nach
Masse, interessanter wäre eine Übertemperaursicherung falls es schädlich
ist wenn die Heizung dauernd an ist wegen defekten MOSFET oder
Thermoschalter. Jedes Wärmegerät hat so eine zusätzliche
Thermosicherung, schon aus Produkthaftungsgründen.
Sodala. Habe mal die Schaltung geändert.
Was hält ihr davon?
Ist die Dimensionierung der Widerstände jetzt so richtig?
Der Mosfet soll nachher auf den Heizungstank aufgebaut werden, welcher
bis zu 100°C heiss werden kann. Hält er das aus?
Spezifiziert ist er ja bis 175°C. Darunter würde ja der Tank als
Kühlkörper fungieren.
Heizer schrieb:> Spezifiziert ist er ja bis 175°C. Darunter würde ja der Tank als> Kühlkörper fungieren.
Ahja. Und wie sieht deine überlegung hinter der Aussage aus?
Heizer schrieb:> Weil die 2W was der Mosfet verheizt an den Wasertank übergeben werden.
Und wie kommst du auf diese 2W? Entweder hängt mein Kopf noch von
Gestern Abend in der Rauschwelt des Alkohols, wie das nach einer
Geburtstagsparty so üblich ist, oder ich habe einen komplett anderen
Denkfehler... ich komme allerdings auf 21,47W..
Ausserdem funktioniert das mit dem "übertragen an den Wassertank" nicht
ganz so einfach, wie du dir das vorstellst.
Heizer schrieb:> Warum?> Es sind insgesamt 33,4 A> RDSon max = 1,85mOhm>> P = I *I *R> P = 33,4 * 33,4 * 0,00185> P = 2,063786>> Oder sehe ich da was falsch?
Nein ist korrekt. Bedingt mein Fehler, ich ging noch von einem IRF540
aus deinem ersten Schaltplan aus und habe dann mit einem RDSon von
77mOhm gerechnet. So stimmt das ganze natürlich. Sorry!
Heizer schrieb:> P = I *I *R> P = 33,4 * 33,4 * 0,00185> P = 2,063786>> Oder sehe ich da was falsch?
Nur indirekt. Rechnungsweg ist korrekt, allerdings vergesst ihr beid
dass RDSon max. für eine Betriebstemperatur von 25°C spezifiziert ist.
Der wird mit zunehmender Temperatur grösser, siese dazu im Datenblatt
den Graph "Normalized On-Resistance vs. Temperature."
Heizer schrieb:> Spezifiziert ist er ja bis 175°C.
Das ist die maximale Sperrschichttemperatur. Also etwas, von dem man
eigentlich weit wegbleiben sollte.
Aber weil du deine "Kühlkörpertemperatur" tatsächlich auf 100℃ festlegen
kannst, dürfte das bei guter thermischer Kopplung funktionieren...
Was mir geundsätzlich an der Schaltung nicht gefällt, ist daß im
ausgeschalteten Zustand 48 Volt an der Heizwendel anliegen. Das hat
mehrere gravierende Nachteile:
1.) Gibt es irgendwo einen Kurzschluß zu Masse/Erde brennt das
unkontrolliert bis in die Ewigkeit.
2.) Gefährliche Spannung im ausgeschalteten Zusatnd ist ein
Sicherheitsrisiko und verwirrend.
3.) Das Bezugspotential der Heizwedel ist nicht Masse, mißt man also die
Spannung an der Heizwedel gegen Masse ist das nicht die Spannung, die an
der Heizwedel tatsächlich abfällt.
Insofern unbedingt die Versorgungsspannung schalten und nicht die Masse.
Damit fallen alle diese negativen Punkte weg.
Frank schrieb:> 1.) Gibt es irgendwo einen Kurzschluß zu Masse/Erde brennt das> unkontrolliert bis in die Ewigkeit.> 2.) Gefährliche Spannung im ausgeschalteten Zusatnd ist ein> Sicherheitsrisiko und verwirrend.> 3.) Das Bezugspotential der Heizwedel ist nicht Masse, mißt man also die> Spannung an der Heizwedel gegen Masse ist das nicht die Spannung, die an> der Heizwedel tatsächlich abfällt.
Bei Punkt 1 & 2 stimme ich dir zu.
Punkt 3 naja... Wer immer gegen Masse misst ist selbst schuld. Zumindest
wenn es darum geht den Spannungsabfall über einem bestimmten Teil
herauszufinden... fast jeder hält da das Multimeter einfach direkt an
das betroffene Bauteil und nicht eine Spitze an Masse. Aber ist
natürlich schon etwas schöner, wenn alles gegen Masse gemessen werden
kann.
Frank schrieb:> Insofern unbedingt die Versorgungsspannung schalten
Aber Frank, die Versorgungsspannung beträgt -48V.
Das sollte DIR doch klar sein, wie jedes Telekomnetz erdet man besser
den positiven Pol der galvanisch vollkommen potentialfreien Akkuspanung
um Korrosion zu vermeiden.
Natürlich hängt damit also das Heizlement an Masse und trennt der MOSFET
die Spannung, eben die negative Spannung.
Und das schönste am potentialfreien Akku, man kann es sehen wie man
will, und nicht so wie du es seíhst.
Frank schrieb:> Was mir geundsätzlich an der Schaltung nicht gefällt, ist daß im> ausgeschalteten Zustand 48 Volt an der Heizwendel anliegen. Das hat> mehrere gravierende Nachteile:>> 1.) Gibt es irgendwo einen Kurzschluß zu Masse/Erde brennt das> unkontrolliert bis in die Ewigkeit.> 2.) Gefährliche Spannung im ausgeschalteten Zusatnd ist ein> Sicherheitsrisiko und verwirrend.> 3.) Das Bezugspotential der Heizwedel ist nicht Masse, mißt man also die> Spannung an der Heizwedel gegen Masse ist das nicht die Spannung, die an> der Heizwedel tatsächlich abfällt.
Zu Punkt 1. Darum sind die 48V DC + abgesichert. Jeweils einzeln.
Zu Punkt 2. Ja stimmt.
Zu Punkt 3. Ansichtsache.
Was hält ihr con meinem Layout? Was ist daran verbesserungswürdig?
MaWin schrieb:> Frank schrieb:>> Insofern unbedingt die Versorgungsspannung schalten>> Aber Frank, die Versorgungsspannung beträgt -48V.
Sagt wer? Der Themaersteller sagt eher was ganz anderes, deshalb nimmt
er auch einen n-Kanal FET.
> Das sollte DIR doch klar sein, wie jedes Telekomnetz erdet man besser> den positiven Pol der galvanisch vollkommen potentialfreien Akkuspanung> um Korrosion zu vermeiden.
Welche Akkuspannung und welche Korrosion?
> Natürlich hängt damit also das Heizlement an Masse und trennt der MOSFET> die Spannung, eben die negative Spannung.
Woher beziehst Du diese Informationen?
Es liest sich so, als wärst Du im falschen Thema?
Und zu der Schaltung, ich mache es mal ein klein wenig deutlicher: Diese
Schaltweise ist eigentlich grob fahrlässig. Selbst für den Eigengebrauch
sollte man so was nicht machen, aber man sollte noch viel vorsichtiger
sein, wenn man sowas für jemand anderen macht. Der Unterschied ist
salopp gesagt, wenn Du die eigene Bude abfackelst ist die Fahrlässigkeit
durch die Branschutzversicherung wohl gedeckt, weil Du der
Versicherungsnehmer bist. Das trifft auf eine fremde Bude natürlich
nicht zu.
Zu der Messung gegen Masse nochmal. Ich weiß nicht wie ihr meßt,
natürlich kann man immer beide Prüfspitzen an ein Bauteil halten, aber
es ist nun mal deutlich praktischer die Masse anzuklemmen und dann mit
einer Spitze durchzutesten. Gut der Punkt allein würde vielleicht keinen
höheren Aufwand rechtfertigen, aber die Sicherheitsanforderungen schon.
Man sollte grundsätzlich immer am Potential schalten und nicht an der
Masse.
Achso ja @Heizer, die Sicherung ist natürlich besser als nichts, aber
nicht ausreichend, wenn man sich überlegt wie viel da fließen kann bevor
die Sicherung anzieht. Falls sie anzieht, denn der Schluß kann ja auch
irgendwo an der Heizwendel sein, oder aus anderem Grund den hohen Strom
nicht überschreiten. Insbesondere dann, wenn ausgeschaltet ist, kann die
Heizwendel auch voll ein sein, wegen Schluß. Da macht die Sicherung dann
garantiert nichts.
Heizer schrieb:> Versorgung kommt von einem Akku, welcher separat abgesichert ist.
Da würde ich lieber 2x 800W EINZELN ansteuern um den hohen Geamtstrom
auf die unbedingt nötige Anlaufzeit zu reduzieren. Wer die Akkukennline
näher betrachtet, weiß daß hoher Strom weniger Laufzeit zur Folge hat.
Wenn dagegen nur die halbe Heizung läuft, lässt sich das Endstadium
feiner regeln sofern das Volumen zur Heizleistung passt.
Frank schrieb:> Zu der Messung gegen Masse nochmal. Ich weiß nicht wie ihr meßt,> natürlich kann man immer beide Prüfspitzen an ein Bauteil halten, aber> es ist nun mal deutlich praktischer die Masse anzuklemmen und dann mit> einer Spitze durchzutesten. Gut der Punkt allein würde vielleicht keinen> höheren Aufwand rechtfertigen, aber die Sicherheitsanforderungen schon.
Bei Leistungselektronik sind solche Messungen idR weniger
aussagekräftig.
Frank schrieb:> Man sollte grundsätzlich immer am Potential schalten und nicht an der> Masse.
Das sehen viele Leute anders. Abgesehen davon, gibt ist dein "Potential"
und Masse schalten äquivalent bis aufs Vorzeichen. Das in spezifischen
Fällen die Sache anders gelagert ist, sehe ich ein. Etwa im Automotive
Bereich, dafür gibts dann die Smart High-Side Switches.
oszi40 schrieb:> Heizer schrieb:>> Versorgung kommt von einem Akku, welcher separat abgesichert ist.>> Da würde ich lieber 2x 800W EINZELN ansteuern um den hohen Geamtstrom> auf die unbedingt nötige Anlaufzeit zu reduzieren. Wer die Akkukennline> näher betrachtet, weiß daß hoher Strom weniger Laufzeit zur Folge hat.> Wenn dagegen nur die halbe Heizung läuft, lässt sich das Endstadium> feiner regeln sofern das Volumen zur Heizleistung passt.
Die Energie ist letztlich bis auf Schaltverluste die gleiche. Ob sich
das lohnt?
Das heist, ich muss meine Schaltung mit zwei P-Chanel betreiben.
N Channel gibts es ja mit so kleinem RDSon nicht :-(
Muss also wieder auf die Schaltung mit den 2 zurückgreiffen, damit ich
einen Highside Switch aufbauen kann.
Oder kennt jemand, der auch die 48V ab kann mit dem Strom.
Wichtig: Kühlkörper wird der Wasserbehälter mit 100°C !!!
Wird mit Wärmepaste aufgebracht. Fläche ist Plan gefräst.
Der Heizer schrieb:> Das heist, ich muss meine Schaltung mit zwei P-Chanel betreiben.> N Channel gibts es ja mit so kleinem RDSon nicht :-(
? N-Ch sind die beschten. PMOS ist normalerweise schlechter.
Hallo Leute,
In diesem Tread wurden einige schlechte Fackten über meine Schaltung
genannt.
Beitrag "48V 17A mit Mosfet schalten -> Schaltung so korrekt?"
Also habe ich nochmals vorne angefangen.
Diesmal wird ein N-Chanel verwendet, welcher von einem Treiber betrieben
wird.
Der Heizstab hat 800W an 48V DC (also 16.7A) und wird von einem Akku aus
betrieben. Hält also eine Stunde (Ausprobiert). Und das ist genug.
Welche Kritikpunkte gibt es an dieser Schaltung?
Habe ich alles richtig dimensioniert?
Funktioniert das so richtig, mit der Z-Diode für die Absenkung der
Betriebsspannung für den LT1910 Treiber?
mfG
Heizer
Heizer schrieb:> Also habe ich nochmals vorne angefangen.
Und dabei hast Du eine wesentlich schlechtere Schaltung entworfen. Da
passt doch nun wirklich gar nichts mehr zusammen. Rund die Hälfte der
Leistung (200 W von 400 W) wird dabei im MOSFET verbraten.
Und was Deine komischen ESD-Schutzdioden da sollen, ist auch völlig
unklar. Von denen geht doch nur ein unnötiges Risiko aus. Kondensatoren
sind viel bessere ESD-Schutzbauteile.
OK. Dann erklähre ich mal ein bischen was:
D2,D3,D4 sind nur Schutzdioden, die die jeweilige Spannung auf 77V
begrenzen.
(Surge/Burst ESD)
D6 dient dazu die Betriebspannung abzusenken, um im Fehlerfall von 77V
die maximale Betriebsspannung von 60V nicht zu übersteigen.
F1 sichert mir die "Steuerspannung" ab, damit ich nicht mit 4qmm zum
Thermostaten fahren muss.
R2/R5/D2 bilden einen Spannungsteiler, welcher noch mit einer Z-Diode
stabilisiert wird. Damit wird der Steuereingang des Treibers geschalten.
Weis jetzt nicht, was unklahr ist, an meiner Schaltung.
Andreas Schweigstill schrieb:> Rund die Hälfte der> Leistung (200 W von 400 W) wird dabei im MOSFET verbraten.
Warum? Die Verlustleistung beträgt nur 0,725W.
Der IRFP4468PbF hat einen maximalen RDS(on) von 2.6mOhm.
P = I *I *R
P = 16,7A * 16,7A * 0,0026Ohm
P = 0,725114 W
Ich vermute, dass das mit dem LT1910 so nicht hinhaut.
Die Gatespannung dürfte ca. 10V über V+ oder Sense sein. Die sind jedoch
24V niedriger als deine 48V. Also wird dein Mosfet nicht ganz
durchgesteuert.
Die 24V-Zdiode ist unsinnig, das IC hält max 60V aus. Ohne diese kann
die Schaltung funktionieren.
Wenn du schon panische Angst vor ESD hast, dann nimm statt D6 einen
Widerstand (100R) + C1= 47µF/63V (und parallel C1 100nF !!).
PS:
- Für Q3 wäre eine 60V-Type völlig ausreichend.
- Was für ein Zirkus, nur damit der Heizstab nicht auf 48V liegt, ts ts
ts.
Laut Datenblatt des LT1910 (Seite 3) ist die "Gate Voltage Above Supply"
Spannung bei einer Versorgungsspannung von 24V typischerweise bei 12V.
Das mit der Zehnerspannung geht mir ein. Nicht gut.
Nochmals ändern.
Heizer schrieb:> Weis jetzt nicht, was unklahr ist, an meiner Schaltung.
Deine Schaltung ist nicht unklar, sondern Mist. Durch Deine Erklärung
wird sie nicht besser.
Heizer schrieb:> Kann es funktionieren, wenn ich den GND des LT1910 mit einer Z-Diode> anhebe?
Ja, aber nicht so, wie Du es gemacht habe. Entweder grillt das den
Eingang des LT1910 oder auf Grund einer internen Schutzdiode den ganzen
Baustein.
Heizer schrieb:> Kann es funktionieren, wenn ich den GND des LT1910 mit einer Z-Diode> anhebe?
Nein. Alleine deswegen nicht weil nicht sichergestellt ist dass die
Diode Strom kriegt.
Heizer schrieb:> Welche Kritikpunkte gibt es an dieser Schaltung?
D2 ist überflüssig (geht er nur kaputt), D1 reichztr völlig (wird Dank
Vorwiderstand auch überleben).
D3 und D4 parallel taugt nicht, entweder in Reihe oder eine doppelt so
leistungsstarke.
D6 ist ungeschickt, lieber eine nach Masse und passend berechneter
Vorwiderstand, dann überlebt der IC auch Speisespannungsschwankungen.
Wenn du schon eine LT1910 verwendest, warum nutzt du seine
Überstromerkennung nicht ?
Insgesamt finde ich den Aufwand übertrieben, wie ich schon im vorherigen
Thread angemerkt habe, aber wenn du ESD auf jeder Leitung ertragen
musst, sind ein paar Bauteile sinvoll. Eine 1A Sicherung in einer
Leitung über die gerade mal 1mA fliesst, ist unnötig, teile die 2k2 doch
in 2 x 1k1 auf, dann hast du immer einen Vorwiderstand.
Heizungsschalter.png
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