Hohen Strom Schalten

@ Matthias Saalfrank (hubsi12)

>Ich möchte mittels Taster einen Gleichstrommotor schalten. Der Motor
>benötigt allerdings bis zu 40A.

Nennstrom oder Kurzschlußstrom? Bei welcher Spannung? 12V?

> Die Schaltung sollte ab 2,5V Steuerspannung laufen. Geht sowas?

Sicher. Mit einem Komparator.

Was für ein Motor ist es denn und was treibt er an?

(Ersatzweise würde ich wegen der hohen Stromlast einen LiFePo Akku 
nehmen. Dann wären es allerdings nur 3,3V Nennspannung)

@ Matthias (Gast)

>Der Motor hat eine Leistung von 196 Watt. Spannung ware eine LiIon
>Zelle, also 3,7Volt Nennspannung.

Wer macht denn so was? Das sind ttheoretisch 52A Nennstrom! Der 
Anlaufstrom wird so im Bereich von 100-150A liegen.

> An dem Motor wird eine Exzenterwelle
>angebracht, die ein beweglich gelagertes Kugellager nach oben bewegen
>soll.

Fensterheber?

>Habe sowas schon mit kleineren Motoren mittels Relais gemacht, hat auch
>gut funktioniert. Allerdings gibt es für so große Ströme nur Relais mit
>12V...

Darunter gibt es praktisch nichts, ist auch kein Beinbruch. Ein 12V 
Relais schaltet auch 3,7V. Bei der eher kleinen Spannung kann man sich 
auch keine großen Spannungsabfälle leisten, wenn man nicht größere 
Leistungsverluste haben will. Besorg dir ein FETTES KFZ-Relais, das die 
geschätzen 150A beim Einschalten aushält. Ach so. Für die Spule brauchst 
du natürlich 12V. Hmm. Da musst du entweder einen kleinen DC-DC Wandler 
besorgen oder ein paar AAA Batterien in Reihe schalten. Ein dicker 
MOSFET von dem Kaliber braucht auch 12V am Gate, um sauber 
durchzusteuern.

Wie kommst du auf 196W?
Und wie auf 40A?
Hast du mal ins Datenblatt gesehen?

Ah Okay!

Gäbe es auch eine platzsparendere Lösung? Mosfet oder so?

http://www.der-schweighofer.at/artikel/86462/elektromotor_lrp_v10_spec.5_10x2

Hier sind als maximale Leistung 196 Watt angegeben...

Matthias Saalfrank schrieb:
> Hier sind als maximale Leistung 196 Watt angegeben...

Na dann ist dir wohl entgangen das bei Nennspannug 7,2V steht!?

Und bei Eingangsspannung 3,7V-7,4V!

Ja aber der Strom dürfte bei 3,7V dennoch relativ hoch sein so dass ein 
10A Relais nicht ausreichen dürfte, oder?

Wie könnte ich eine platzsparende Schaltung zusammenbauen damit das 
ganze aber ca. 2,5V läuft? (Entladespannung Liion)

Vielen Dank!!

Aufzeichnen könntest du mir so eine Schaltung mit Taster und Motor 
nicht, oder? :)

2,5V liion? Bisschen tiefentladen oder? Deine Zellen finden das aber 
nich so schön bei diesen hohen Strömen.

Gut dann mach 3,0 Volt draus :)

Puh!

Schon mal vielen Dank!!!

Ich Versuch mal die Informationen zu sortieren! :))

Danke!

Mein Problem ist eher, dass es für mich als Laie eh schon das höchste 
aller Gefühle ist, ein Relais mit Taster zu schalten. Die Mosfet 
Geschichte ist da wohl noch ein ganz anderes Thema... :)

Vielen Dank für eure Hilfe! Das mit den Power Profet hört sich 
interessant an, hab aber beim flüchtigen Suchen noch nix gefunden... 
Werde aber weiter suchen! Kann man sich zur Not so eine Schaltung auch 
bauen lassen?

Wäre das so etwas das ich suche?
http://www.semikron.com/de/produkte/produktklassen/mosfet-module.html

Wow!!!

Ich bin begeistert!

Da sag ich mal vielen vielen Dank!! Dann mach ich mich mal an die Arbeit 
??

Eine Frage habe ich noch.

Was hat der Step Up in der Schaltung genau für eine Funktion?

Ok soweit verstanden.

Wie kann ich jetz noch sicherstellen, dass der Motor erst ab einer 
Spannung von 3,0 Volt läuft? (Will nicht unter die Entladespannung von 
der Li Zelle kommen)

Was passiert wenn du den Taster wieder los lässt? Langsames entladen der 
Gatekapazität. Linearbereich.
Taster prellen. Auch nicht gut, noch ne Entprellung rein, is besser.

Unterspannungsabschaltung. Wird schon aufwendiger da im Einschaltmoment 
die Spannung evtl.
Kurz unter die Schwelle von 3?V fällt?(Ich würde 3,6V nehmen. Dein Liion 
dankts dir)

!RC schrieb:
> Du brauchst nun einen extrem niedrigen Ri bei bis zu 2,5V runter. Und
> weil es dafür keinen passenden FET gibt, muss man eben die Spannung
> erhöhen.

Gibt es schon:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd16342q5a.pdf

Nur eben als SMD

Und dann gibt es noch die OptiMos von Infineon:
http://www.infineon.com/dgdl?folderId=5546d4694909da4801490a07012f053b&fileId=db3a30433e9d5d11013e9e0f382600c2

Die gehen deutlich unter 1 mOhm bei etwa 3V Vgs

Vielen Dank!!

Wie würde dann die Unterpannungsabschaltung ab 3,6 V aussehen?

Was nehme ich als Entprellung?

@Bernd
Mit dem von dir verlinkten Power Mosfet kann ich auf den Step Up 
verzichten??

Sorry Leute wenn ich nervig bin aber ich bin gerade dabei mir ein 
Grundwissen im Bereich der Elektronik zu erfragen ??

Danke für eure Geduld!!

Der Widerstand vom Schalter zum Gate soll den Einschaltstrompeak
begrenzen, der entsteht, wenn man eine Spannung an einen Kondensator
(Gate-Kapazität) anlegt. Kann hier 10-100 Ohm gewählt werden.

Der Widerstand vom Gate zu GND ist hier sehr wichtig. Einmal darf
ein Gate niemals offen sein. Und hier muss das Gate entladen werden,
wenn der Schalter geöffnet wird. Kann hier 1-10 kOhm gewählt werden.

Bezüglich MOSFET rate ich doch zu einem deutlich niederohmigen Typ:
http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd17312q5&fileType=pdf

Zwar sind die Parameter nur für 3V angegeben. Aber im ersten Diagramm
erkennt man, dass bei 2,5V Vgs und selbst bei hoher Temperatur der
Rdson nur bei 3 mOhm liegt. Das ergibt bei 50A eine Verlustleistung
von 7,5W und das ist mit einem mittleren Kühlkörper abführbar.
Wobei dieser Wert eher nur bei Worst-Case-Spitzenleistung auftritt.

Hi Bernd! Vielen Dank für Deine Hilfe!!

Du schreibst bei den Wiederständen von/bis. Kann ich mir da einfach was 
aussuchen? :)

Ist bei der Schaltung eine Entprellung des Tasters notwendig?

Dankeschön!!! ?

Super Danke!

Welche Schutzdiode sollte ich wählen?

Und zu guter letzt:

Wie würde eine Unterspannungsabschaltung aussehen?
(Hätte am Ende gerne alles auf einer Platine)

Nochmal Danke für euer Fachwissen!

Eine Entprellung ist nicht erforderlich. Die braucht man nur, wenn
ein Einzelimpuls für das Funktionieren einer Schaltung wichtig ist.
Ist hier nicht der Fall.

Und zu den Widerständen: Nimm die Kombination 10 Ohm / 1 kOhm.
Das ist schnell genug bei dem niedrigen Qg Wert von <28nC
bei dem genannten Typ.

Die Unterspannungsabschaltung kann z.B ein ICL7665 erledigen:
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/ICL7665.pdf

Geht allerdings nur sinnvoll mit Hysterese, indem der Abschaltpunkt
bei etwa 2,5V liegt und der Wiedereinschaltpunkt bei etwa 3,5V.
Sonst oszilliert die Schaltung durch die Wiedererholung des Akkus.

Das wäre dann Figure 5 im Datenblatt.

Vielen Dank Bernd!

Du schreibst dass man eine Entprellung nur benötigt, wenn ein 
Einzelimpuls für das Funktionieren einer Schaltung wichtig ist. Ist dies 
hier nicht der Fall? Ich möchte dass der Motor läuft wenn ich den Taster 
betätige und aufhört zu laufen wenn ich den Taster wieder loslasse.

Wie genau müsste ich den Mikroprozessor schalten damit er funktioniert 
oder wo kann ich das herauslesen?

Dankeschön! :)

@ Matthias (Gast)

>Wenn ich diesen Mosfet benutze

Ach DIESEN? Wie heißt denn der Kleine?

>(Vgs von 2,5 Volt)

Ich wage zu behautpen, dass es keinen MOSFET gibt, der mit 2,5V am Gate 
satte 40A schalten kann.

>funktioniert das dann
>so wie in meinem angehängten Schaltplan?

Theoretisch ja, praktisch nein.

>-Brauche ich einen Kühlkörper?

Wahrscheinlich. Dazu musst du berechnen, wieviel Leistung dein MOSFET 
verheizt.

P = I^2 * RDSON

>-Wozu genau sind die Wiederstände gut und wie finde ich heraus, welche
>Wiederstände ich benutzen muss?

Zwischen Gate und Source 1K, zwischen gate un Schalter 10 Ohm. Geht aber 
am Ende trotzdem nicht. Du braucht eine Hilfsquelle mit 10-12V.

Falk Brunner schrieb:
> @ Matthias (Gast)
>
>>Wenn ich diesen Mosfet benutze
>
> Ach DIESEN? Wie heißt denn der Kleine?
>
>>(Vgs von 2,5 Volt)

Ich dachte dieser hier könnte es:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd17312q5.pdf

Falk Brunner schrieb:
>
> Ich wage zu behautpen, dass es keinen MOSFET gibt, der mit 2,5V am Gate
> satte 40A schalten kann.

Das geht mit dem http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd17312q5.pdf
Sieht man auch an Figure 2 Seite 4. Tja, man lernt nie aus.

>Du schreibst dass man eine Entprellung nur benötigt, wenn ein
>Einzelimpuls für das Funktionieren einer Schaltung wichtig ist.
>Ist dies hier nicht der Fall? Ich möchte dass der Motor läuft wenn
>ich den Taster betätige und aufhört zu laufen wenn ich den Taster
>wieder loslasse.

Mist. Jetzt bin ich die ganze Zeit von einem Schalter ausgegangen.
Bei einem Taster stimmt das. Wer lesen kann, ist im Vorteil.

@ Bernd K. (bmk)

>> Ich wage zu behautpen, dass es keinen MOSFET gibt, der mit 2,5V am Gate
>> satte 40A schalten kann.

>Das geht mit dem http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd17312q5.pdf
>Sieht man auch an Figure 2 Seite 4. Tja, man lernt nie aus.

Tja, du Bernd lernst es anscheinend nie.

Diese Kurven sind, wie die Überschrift verrät, TYPISCHE Werte. Aber die 
Toleranzen eines MOSFETs bezüglich U_GS_THR sind auch dort recht groß, 
das Datenblatt sagt 1,1V typisch, hier sind keine min/max Werte 
angegeben.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte

Bauen kann man nur auf garantierte Spezifikationen, und die stehen in 
der Zeile RDSON auf Seite 3. Da geht das Leben ab 3V UGS los, mit max. 
2.4mOhm. Macht bei 35A immmer noch 3W.

Ausserdem wünsche ich dem OP viel Spaß beim Kontaktieren dieses MOSFETs 
;-)

Vom Anlaufstrom von 150A++ reden wir, wenn die ersten paar MOSFETs 
abgeraucht sind.

Falk Brunner schrieb:
> @ Bernd K. (bmk)
>
>>> Ich wage zu behautpen, dass es keinen MOSFET gibt, der mit 2,5V am Gate
>>> satte 40A schalten kann.
>
>>Das geht mit dem http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd17312q5.pdf
>>Sieht man auch an Figure 2 Seite 4. Tja, man lernt nie aus.
>
> Tja, du Bernd lernst es anscheinend nie.

Eigentlich wollte ich dir damit nur sagen, dass dir der innovative
MOSFET wahrscheinlich nicht bekannt ist. Dir kam es offensichtlich
nur darauf an, mir ans Bein zu pinkeln: "Tja, du Bernd lernst es 
anscheinend nie". Ich lasse den Spruch mal unkommentiert hier im
Forum stehen. Ich mag es, wenn es fachlich bleibt. Mögen sich die 
fachkundigen Teilnehmer selbst eine Meinung hierzu bilden.
>
> Diese Kurven sind, wie die Überschrift verrät, TYPISCHE Werte. Aber die
> Toleranzen eines MOSFETs bezüglich U_GS_THR sind auch dort recht groß,
> das Datenblatt sagt 1,1V typisch, hier sind keine min/max Werte
> angegeben.
>
Ergibt leider kein fachlich fundiertes Statement zur Figure 2 Seite 4
im Datenblatt. Ich jedenfalls gehe davon aus, dass dieses Diagramm
seine Richtigkeit hat, wenn es vom Hersteller veröffentlicht wurde.

> 
https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Erkl.C3.A4rung_der_wichtigsten_Datenblattwerte
>
> Bauen kann man nur auf garantierte Spezifikationen, und die stehen in
> der Zeile RDSON auf Seite 3. Da geht das Leben ab 3V UGS los, mit max.
> 2.4mOhm. Macht bei 35A immmer noch 3W.

Entnommen den 'Electrical Characteristics' @Vgs = 3V. Was unterhalb
3V passiert, ist dort nicht angegeben. Kann man aber leicht in Figure 2
Seite 4 entnehmen. Und da sieht man: Es passt.

> Ausserdem wünsche ich dem OP viel Spaß beim Kontaktieren dieses MOSFETs
> ;-)

Das ist in der Tat nicht trivial. Einmal das Anbringen des Kühlkörpers.
Und dann das Löten der Anschlusspins. Könnte aber machbar sein.
>
> Vom Anlaufstrom von 150A++ reden wir, wenn die ersten paar MOSFETs
> abgeraucht sind.

Ok, das weiss man erst, wenn man es probiert hat.

@Falk: Bitte positiv denken. Wir sind keine Gegner

@ Bernd K. (bmk)

>Eigentlich wollte ich dir damit nur sagen, dass dir der innovative
>MOSFET wahrscheinlich nicht bekannt ist.

Ich bin nicht der MOSFET-Papst. Der MOSFET ist schon der Hammer, keine 
Frage. Aber die Physik bzw. einige technologische Dinge sind immer noch 
die gleichen.

>Ergibt leider kein fachlich fundiertes Statement zur Figure 2 Seite 4
>im Datenblatt. Ich jedenfalls gehe davon aus, dass dieses Diagramm
>seine Richtigkeit hat, wenn es vom Hersteller veröffentlicht wurde.

Es ist eine TYPISCHE Kurve. Böse Zungen würden auch behaupten, man hat 
sich ein gutes Exemplar rausgepickt und die Kurven gemessen.

GARANTIERT ist die nicht, das sind nur die Zahlen in der Tabelle.
Denn die werden in der Produktion für jeden einzelnen MOSFET gemessen. 
Die Kurve nicht.

>Das ist in der Tat nicht trivial. Einmal das Anbringen des Kühlkörpers.
>Und dann das Löten der Anschlusspins. Könnte aber machbar sein.

Dass es machbar ist, ist unbestritten. Aber nicht für den OP, der ist 
ein Laie. Elektrisch wie löttechnisch.

Falk Brunner schrieb:
> @ Bernd K. (bmk)
>
>>Eigentlich wollte ich dir damit nur sagen, dass dir der innovative
>>MOSFET wahrscheinlich nicht bekannt ist.
>
> Ich bin nicht der MOSFET-Papst. Der MOSFET ist schon der Hammer, keine
> Frage. Aber die Physik bzw. einige technologische Dinge sind immer noch
> die gleichen.
>
>>Ergibt leider kein fachlich fundiertes Statement zur Figure 2 Seite 4
>>im Datenblatt. Ich jedenfalls gehe davon aus, dass dieses Diagramm
>>seine Richtigkeit hat, wenn es vom Hersteller veröffentlicht wurde.
>
> Es ist eine TYPISCHE Kurve. Böse Zungen würden auch behaupten, man hat
> sich ein gutes Exemplar rausgepickt und die Kurven gemessen.
>
> GARANTIERT ist die nicht, das sind nur die Zahlen in der Tabelle.
> Denn die werden in der Produktion für jeden einzelnen MOSFET gemessen.
> Die Kurve nicht.
>
>>Das ist in der Tat nicht trivial. Einmal das Anbringen des Kühlkörpers.
>>Und dann das Löten der Anschlusspins. Könnte aber machbar sein.
>
> Dass es machbar ist, ist unbestritten. Aber nicht für den OP, der ist
> ein Laie. Elektrisch wie löttechnisch.


Hallo Falk,

deine Anwort ist sachlich und fachlich ok. Da sind wir einer Meinung.
Dann noch ein schönes Wochenende.

Gruß
Bernd

Da es wohl nicht für mich als Laie machbar ist, muss ich mir wohl was 
anderes überlegen.

Ich danke trotzdem allen Helfern vielmals für Ihr Fachwissen und Ihre 
Erfahrung!!

@ Matthias Saalfrank (hubsi12)

>Da es wohl nicht für mich als Laie machbar ist, muss ich mir wohl was
>anderes überlegen.

Machbbar schon, die Frage ist nur WIE!

Nimm ein einfaches, dickes 12V KFZ Relais und steuere es mit 12V an. Bei 
3,7V hat der Motor sowieso nur 1/4 der Nennleistung bzw. nur 1/2 des 
Nennstroms als auch des Anfahrstroms. Das Relais hält offiziell 100A 
beim EInschalten aus.

http://www.reichelt.de/Miniaturrelais/TRS-L-12V/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=101957&GROUPID=3292&artnr=TRS-L+12V

Du brauchst aber eien 12V Hilfsspannung. Oder einen DC-DC Wandler, der 
aus 3,6V 12V macht, z.B. sowas hier.

http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/NTE0312MC/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=140721&GROUPID=4956&artnr=NTE0312MC

Würde das Relais tatsächlich funktionieren?

Bei 196 Watt Leistung bräuchte ich doch (bei U=3,7V) mindestens ein 
Relais, das 53A schalten kann, oder? (Zumindest Theoretisch)

Wird dann durch den Wandler der Motor auch mit 12V angesteuert oder nur 
das Relais?

@ Matthias Saalfrank (hubsi12)

>Würde das Relais tatsächlich funktionieren?

Ja.

>Bei 196 Watt Leistung bräuchte ich doch (bei U=3,7V) mindestens ein
>Relais, das 53A schalten kann, oder? (Zumindest Theoretisch)

Dein motor hat aber erst bei 7,2V 196W!

>Wird dann durch den Wandler der Motor auch mit 12V angesteuert oder nur
>das Relais?

Na was wohl?

facepalm

Okay, facepalm beantwortet meine Frage :)

Würde es die Langlebigkeit des Relais erhöhen wenn ich gleich ein noch 
größeres nehme?

Ach ja und wie mache ich das mit der Abschaltung bei 3,0Volt?

Mal ein ganz anderer Ansatz. Da ja keine PWM im Spiel ist und es nur ums 
Schalten mit Taster geht käme ja auch ein Photovoltaic Optokoppler in 
Frage.
Die interne LED lässt sich ja auch mit 3V und passend bemessenen 
Vorwiderstand einwandfrei ansteuern. Der Ausgang bringt dann, ohne 
zusätzliche Maßnahmen, ausreichend Spannung um den FET voll 
durchzusteuern. Somit braucht es keinen Krampf bei der MOSFET auswahl. 
Der APV1121 kann das und es gibt den sogar beim großen C und auch im DIP 
Gehäuse.

Kann ich vielleicht die Unterspannungsabschaltung dadurch bewirken dass 
der Spannungswandler erst ab 3,0V umwandelt und somit die Spule des 
Relais nicht anzieht?

Theoretisch ja, praktisch hat der verlinkte Typ glaub ich KEINE 
Unterspannungsabschaltung.

Wäre es theoretisch möglich einen kleinen Brushless Motor mittels Taster 
zu steuern? Wenn ich einen Regler hätte, wäre das doch relativ leicht 
lösbar, oder? (in den Reglern ist oft schon eine 
Unterspannungsabschaltung vorhanden)