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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kühlkörperberechung für BD677


Autor: Nils (Gast)
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Hallo erstmal!!

Habe mit Kühlkörperberechnungen nicht die Erfahrungen und würde gerne 
mal eine andere Meinung zu meiner Berechnung hören, ob der Gedanke so 
weit korrekt ist.
Möchte mehrere LED's über den Darlington_Transitor BD677 
schalten/freischalten.

LED's sind parallel geschaltet und ich komme auf einen Strom von ca. 
600mA
Der BD677 hat eine Sätigungsspannung von 2,5V und ich komme auf eine 
Verlustleichtung von 1,5W ...

Ist das von der überlegung soweit korrekt??

Habe folgende Formel genutzt um den Kühlkörperwiderstand zu Berechnen.

Ptot = (tj - tu) / (RthJG + RthGK + RthK)

Ptot = Gesamtverlustleistung
tj = Sperrschichttemperatur
tu = Umgebungstemperatur
RthJG = Wärmewiderstand Sperrschicht/Gehäuse
RthGK = Wärmewiderstand Gehäuse/Kühlkörper (Isolierscheibe)
RthK = Wärmewiderstand Kühlkörper

Umgestellt für die Berechnung des Kühlkörperwärmewiderstandes ergibt 
sich:

RthK = tj - tu / Ptot - ((RthJG + RthGK)

Die maximale Betriebstemperatur des BD677 ist mit 150° angegeben .. für 
einen kleinen puffer nehme ich eine maximale Temperatur von 110° in 
kauf.
Umgebungstemperatur wird bei ca. 40° liegen

RthK = 70°C / 1,5W - (3,12 C°/W)

Den Überganswiderstand will ich erstmal vernachlässigen. Kann mir jemand 
einen typischen Wert nennen?

RthK = 43.55 C/W ...

Wenn ich das jetzt richtig gemacht habe und richtig verstanden habe kann 
ich jetzt jeden Kühlkörper nehmen deren Wärmewiderstandswert darunter 
liegt um die maximale Temperatur von 110°C nicht zu überschreiten !! ??

Die Frage die ich mir aber in diesem Moment stelle ist, woher weis ich 
ob ich einen Kühlkörper brauche ?? Ich habe jetzt den Wert den ich  mit 
dem Kühlkörper nicht überschreiten darf aber ich bin mangels meiner 
speerlichen Erfahrung nicht in der Lage eine Aussage darüber treffen zu 
können, ob ich überhaupt einen benötige.

Würde mich über eine Hilfestellung freuen. Bin für Anregungen und 
fachlicher Kritik offen.

Danke schonmal im vorraus!!

LG Nils

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Ich will Dich nicht bremsen, aber wovon wird der Transistor angesteuert 
und willst Du die LED's nur an/ausschalten oder dimmén?
Im ersten Fall würde ich lieber einen N-Kanal Mosfet vorschlagen. Der 
hat
doch den Vorteil, daß er im EIN-Zustand nur einen sehr geringen 
Widerstand
zwischen Source und Drain aufweist und somit die an ihm "verbratene" 
Leistung kleiner als bei bipolaren Transistoren ist. Zudem haben ja 
Darlington-Transistoren auch noch eine höhere 
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung als "normal" bipolare.
Beschreibe oder sende doch mal Deine Schaltung. Vielleicht findet sich 
eine
Lösung, bei der Du ohne Kühlkörper auskommst.

MfG Paul

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils (Gast)

>LED's sind parallel geschaltet und ich komme auf einen Strom von ca.
>600mA
>Der BD677 hat eine Sätigungsspannung von 2,5V und ich komme auf eine
>Verlustleichtung von 1,5W ...

Lass die Finger von dem ollen Darlington.

>Umgestellt für die Berechnung des Kühlkörperwärmewiderstandes ergibt
>sich:

>RthK = tj - tu / Ptot - ((RthJG + RthGK)

Wenn man mal von den vergessenenn Klammern absieht . . . ;-)

>Den Überganswiderstand will ich erstmal vernachlässigen. Kann mir jemand
>einen typischen Wert nennen?

1 K/W

>RthK = 43.55 C/W ...

Ist ein kleiner Kühlkörper.

>Wenn ich das jetzt richtig gemacht habe und richtig verstanden habe kann
>ich jetzt jeden Kühlkörper nehmen deren Wärmewiderstandswert darunter
>liegt um die maximale Temperatur von 110°C nicht zu überschreiten !! ??

Ja.

>Die Frage die ich mir aber in diesem Moment stelle ist, woher weis ich
>ob ich einen Kühlkörper brauche ??

An deiner Rechnung.

>Würde mich über eine Hilfestellung freuen. Bin für Anregungen und
>fachlicher Kritik offen.

Nimm den IRF 7301, der hat nur 130 mOHm RDS(on), macht bei 600mA gerade 
mal 50mW Verlustleitung. Der erfriert ;-)

MFG
Falk

Autor: Nils (Gast)
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Danke erstmal für deinen Beitrag!

Angesteuert wird der BD677 über einen ATMEGA8515. Der BD677 soll nicht 
genutzt werden um die LED'S in Form von PWM zu dimmen. Der BD677 soll 
lediglich ca. 30 parallel geschalteter LED's Freischalten. Freischalten 
einfach die Spannungsversorgung für die LED's zuschalten. Über den 
Controller werden DarlingtonArrays angesteuert die die LED'S einzelnd 
auf MAsse steuern können um sie zum leuchten zu bringen. So das jede 
einzelne LED individuell angesteurt werden kann.

Mein BD677 soll eigentlich lediglich als schalter dienen! Der einmal 
eingeschaltet wird und seinen zustand hält.
Da ich mich nicht mit MosFet's auskenne habe ich verzweifelt danach 
geschaut, wie ich das problem mit einem Transisor lösen kann.

Würde mich sehr über deine Anregungen freuen!!
Wenn es eine einfachere und bessere Möglichkeit gibt würde ich diese 
selbstverständlich auch gerne umsetzten.

Rein aus interesse würde es mich trotdessen noch interessieren ob meine 
überlegungen richtig wären oder ob ich alles lieber ganz schnell 
vergessen sollte was ich mir angelesen habe

Danke nochmals !!

Autor: Nils (Gast)
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Dank auch dir Falk!!
Also ein N-Kanal MosFet würdet ihr beide empfehlen ..
Selbstspeerend oder Selbstleitend??
Leider fehlt mir auf dem Gebiet wie gesagt die Kompetenz.

Anders als beim Transitor wird der MosFet über die GATE_Spannung 
gesteuert oder??
Wäre ein TTL- PEgel denn ausreichend??
Und worauf hätte ich im Vergleich zum Transitor zu achten??

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils (Gast)

>lediglich ca. 30 parallel geschalteter LED's Freischalten. Freischalten

Wozu?

>Controller werden DarlingtonArrays angesteuert die die LED'S einzelnd
>auf MAsse steuern können um sie zum leuchten zu bringen. So das jede
>einzelne LED individuell angesteurt werden kann.

Das reicht doch. Keine Notwendigkeit für einen Hauptschalter.

>Rein aus interesse würde es mich trotdessen noch interessieren ob meine
>überlegungen richtig wären

Ja, das mit dem Kühlkörper passt.

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils (Gast)

>Selbstspeerend oder Selbstleitend??

Selbstverständlich ;-)

>Anders als beim Transitor wird der MosFet über die GATE_Spannung
>gesteuert oder??

Ja, siehe FET.

>Wäre ein TTL- PEgel denn ausreichend??

Wenn es 5V sind, ja.

>Und worauf hätte ich im Vergleich zum Transitor zu achten??

Das Gate mag keine elektrostatischn Entladungen. Also nicht am Wollpulli 
rubbeln ;-)

MFg
Falk

Autor: Nils (Gast)
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Sorry ja so würde es reichen. Hätte noch was erwähnen sollen.
Ich würde nur gerne unterschiedliche LED'S freischalten wollen.

4 unterschiedliche farben an LED'S. 4 X 30 LED's und es ist immer nur 
eine Farbe freigeschaltet. So, dass die LED'S der erwünschten Farbe, 
wenn sie aktiv ist einzelnd über den Controller gesteuert werden kann. 
Die 4 unterschiedlich farbigen LED'S sind alle parallel an einem Pin vom 
Darlintion Array angeschlossen, jedoch wird immer nur eine Farbe mit 
Spannung versorgt und ist somit freigeschaltet. Dieses sollten 4 BD677 
übernehmen.

Ansonsten hätte ich selbstverständlich, wie du schon sagtest darauf 
verzichten können.

Sorry!! Hätte mich gleich etwas genauer ausdrücken sollen

Autor: Nils (Gast)
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Habe mal meinen bis jetzt erstellten Schaltplan mit angehängt!
Wird zwar nicht alles deutlich aber vielleicht wird dadurch die ein oder 
andere Frage geklärt!

Welchen N-Kanal Mosfet würdet ihr mir denn Empfehlen umd einen Strom von 
600mA zu schalten. Der MOSFET müsste über den Controller mit den 
Spannungen 0V und 5 V Steuerbar sein Speerend/Leitend.

Der hier schonmal erwähnte IRF 7301 ist leider bei Reichelt nicht 
erhältlich und es wäre ganz gut, wenn ich dort einen gängigen Typen 
herbekommen würde, da  eine größere Bestellung demnächst raus geht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils (Gast)

>Ich würde nur gerne unterschiedliche LED'S freischalten wollen.

LEDs

>Die 4 unterschiedlich farbigen LED'S sind alle parallel an einem Pin vom
>Darlintion Array angeschlossen, jedoch wird immer nur eine Farbe mit

Sag doch gleich, dass es um eine LED-Matrix geht.

>Dateianhang: LED-Steuerung.JPG (157,7 KB, 4 Downloads)

Kleinet Tip: Bildformate

>Habe mal meinen bis jetzt erstellten Schaltplan mit angehängt!

Das ist mit dem BD677 sowieso nicht wirklich machbar. Du kannst so 
einfach nicht die 12V schalten. Das braucht einen Pegelwandler.

>Der hier schonmal erwähnte IRF 7301 ist leider bei Reichelt nicht

Argggh! Ich meine 7103! Scheiss Zahlendreher. Dur brauchst aber einen 
P-Kanal, also den 7104! Und gleich noch einen 4104 als Pegelwandler.

MFG
Falk

Autor: Nils (Gast)
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Ja sorry!! Mein Fehler!!
Wieso brauche ich denn einen P-Kanal ?? Tut mir leid habe bei der 
Thematik wohl ein paar verständisschwierigkeiten!

Ich habe hier einfach noch mal ein wenig quer gelesen und ich frage mich 
ob der BUZ11 N-Kanal nicht in frage kommen würde??

Wäre dir sehr dankbar Falk, wenn du mir da ein wenig auf die Sprünge 
helfen würdest!!

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Nils (Gast)

>Wieso brauche ich denn einen P-Kanal ??

Weil du Vcc schalten willst. Du brauchst einen sog. High Side Switch. 
Kann man z.B. den UDN2981 nehmen, da ist alles schon drin. Oder eben wie 
oben vorgeschlagen P-Kanal FET + Pegelwandler.

>Ich habe hier einfach noch mal ein wenig quer gelesen und ich frage mich
>ob der BUZ11 N-Kanal nicht in frage kommen würde??

Nein.

MFG
Falk

Autor: Nils (Gast)
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Ich versuche einen Ansatz zu finden, wie ich diese Vorschläge umsetzten 
kann aber ich stoße bis jetzt nur auf gähnende Lehre.

Mich würde die Kombination P-Kanal FET + Pegelwandler sehr 
interessieren, jedoch finde ich für diese Kombinatino als High Side 
Switch keine information.

Wie schaffe ich es nun bzw. wie muss ich den Pegelwandler und den P-Mos 
verschalten um die erwünschte Funktion zu erlangen.

Für neueinsteiger kurz die info

Es soll die Versorgungsspannung für 30 parallel geschaltete LED'S 
geschaltet werden. Der Strom der über den P-Mos fließt würde max 600mA 
betragen.
Der P-Mos soll über einen Controller ATMEGA8515 in Verbindung mit einem 
Pegelwandler geschaltet werden.
Vorgeschlagen wurden 7104 (P-mos) und der Pegelwandler 4104 
(Pegelwandler)

Nochmal vielen Danke Frank

Über Anregungen, Erläuterungen und Schaltpläne würde ihc mich sehr 
freuen

MFG
Nils

Autor: Nils (Gast)
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EDIT: Danke Falk meine ich !! Sorry ist schon ein wenig spät :-)

Autor: Nils (Gast)
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Guten Morgen

Würde diesen Beitrag ganz gerne nochmal aufleben lassen.

>Mich würde die Kombination + Pegelwandler sehr
>interessieren, jedoch finde ich für diese Kombinatino als High Side
>Switch keine information.

>Wie schaffe ich es nun bzw. wie muss ich den Pegelwandler und den P-Mos
>verschalten um die erwünschte Funktion zu erlangen.

>Für neueinsteiger kurz die info

>Es soll die Versorgungsspannung für 30 parallel geschaltete LED'S
>geschaltet werden. Der Strom der über den P-Mos fließt würde max 600mA
>betragen.
>Der P-Mos soll über einen Controller ATMEGA8515 in Verbindung mit einem
>Pegelwandler geschaltet werden.
>Vorgeschlagen wurden 7104 (P-mos) und der Pegelwandler 4104


>Nochmal vielen Danke Frank

>Über Anregungen, Erläuterungen und Schaltpläne würde ich mich sehr
>freuen

MFG
Nils

Autor: Falk Brunner (falk)
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Im Prinzip so. Die Pinnummern am 4104 stimmen nicht, weil ich den IC in 
Eagle nicht habe.

MfG
Falk

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