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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe bei Fet-Auswahl: Niedrive Vgs, Verwendung als Heizung


Autor: Matthias Larisch (matze88)
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Hallo!

Ich bastele gerade für nen Kumpel einen Akkuentlader zusammen. Dafür 
suche ich nun noch leistungsfähige Mosfets, die den Entladestrom 
verheizen sollen.

Gesucht ist:
Möglichst große Heizleistung (Gehäuse größer TO220 erwünscht)
Bei Vgs=2,5V soll bereits ein Strom von knapp 1A durch den Fet fließen 
können.

In der Summe wäre es schön, wenn ich bei 20V 2,5A pro Fet verheizen 
könnte - das sind 50 W. Zur Zeit ist ein IRLZ34N eingeplant - der dürfte 
allerdings in Bezug auf die Maximalleistung zu knapp dimensioniert sein. 
Ein Typ mit nem niedrigeren Rthjc wäre super - zumal ich gerne auch noch 
eine Glimmerscheibe spendieren würde.

Hat jemand nen Vorschlag?

Vielen Dank!

Matthias

: Verschoben durch Admin
Autor: Mike J. (Gast)
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Ich habe mir hier einen LiIon-Akku Entlader gebaut, dafür nutze ich 
einen SMD-Mosfet (SOT23) und einen Lastwiderstand durch dem der Strom 
durchfließt und auch 99% der Spannung abfällt.

Versuche es mit mal mit der Variante.
Es gibt auch Widerstände mit einem Alukühler an der Außenseite, gibt es 
recht billig.

Autor: Michael (Gast)
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Eben, ich würd auch einen Heizwiderstand (oder ähnliches) zum Verheizen 
nehmen, FETs (und andere Transistoren) sind nicht zum Heizen gebaut.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Matthias Larisch (matze88)

>Bei Vgs=2,5V soll bereits ein Strom von knapp 1A durch den Fet fließen
>können.

Sei nicht so knauserig und besorg dir ne gescheite 12V Hilfsspannung.

>In der Summe wäre es schön, wenn ich bei 20V 2,5A pro Fet verheizen
>könnte - das sind 50 W.

Schon ganz ordentlich, das dürfte praktisch die Obergrenze bei TO220 
sein.

>Ein Typ mit nem niedrigeren Rthjc wäre super - zumal ich gerne auch noch
>eine Glimmerscheibe spendieren würde.

Dann nimm mehrere Transistoren parallel. Aber auch bei MOSFETs im 
Linearbetrieb braucht man Symetrierwiderstände in der Sourceleitung. So 
um die 0,1 Ohm.

@Mike J. (Gast)

>Ich habe mir hier einen LiIon-Akku Entlader gebaut, dafür nutze ich
>einen SMD-Mosfet (SOT23)

UHHHH kleiner gings wohl nicht?

> und einen Lastwiderstand durch dem der Strom
>durchfließt und auch 99% der Spannung abfällt.

Und damit wesentlich weniger Spielraum für Entladekennlinien hat. Keine 
gute Idee. Siehe

Akku Tester
http://www.mikrocontroller.net/articles/Diskussion...

>Versuche es mit mal mit der Variante.

Würde ich nicht.

@ Michael (Gast)

>Eben, ich würd auch einen Heizwiderstand (oder ähnliches) zum Verheizen
>nehmen,

Ich schon.

> FETs (und andere Transistoren) sind nicht zum Heizen gebaut.

Und ob. Warum glaubst du gibt es Gehäuse, die 100W und mehr umsetzen 
können (mit Kühklkörper).

Mein Tip.

Nim ein paar MOSFETs in TO220, gibt es wie Sand am Meer. Pro MOSFET 30W, 
das ist noch gut handhabbar und lässt ein paar Reserven für 
Isolierscheiben etc. Wobei man die nicht braucht, wenn man den 
Kühlkörper iosliert verschraubt, die MOSFETs sind sowieso parallel. Dann 
damit + OPV eine regelbare Konstantstromquelle bauen. Wenn man noch 
die Spannung am Aukk misst kann man problemlos die Entladeleistung 
regeln. Und dass bei nahezub beliebigen Akkus.

MFG
Falk

Autor: Matthias Larisch (matze88)
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vielen Dank an alle, leider ist nur Falks Beitrag wirklich hilfreich. 
Ich habe bereits 8 Fets parallel vorgesehen, da insgesamt max. 20 A bei 
20 V geheizt werden sollen. Ich haette dann jedem Fet nen 0,12 Ohm Shunt 
und nen Op als Stromregler spendiert und alle Ops mit der gleichen Ref. 
Spannung versorgt, welche ueber ein Poti eingestellt wird. Eigene 
Versorgung geht leider nicht, da das Geraet mobil und autonom arbeiten 
soll. So werd ich dann vermutlich einfach noch mehr von den Irlz 
parallel nehmen. 1 op pro Fet ist aber wohl schon sinnvoll? Ich hab grad 
Uni und stell nachher mal nen Schaltplan rein.

Matthias

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Wenn man einen FET verwendet, kann man diesen auch über PWM einen 
Heizwiderstand ansteuern lassen. Dann bleibt der FET kalt. 
Leistungswiderstände im ALU-Gehäuse lassen sich gut auf Kühlkörper 
montieren und können größere Wärme ab. Über die Breite des PWMs kann man 
auch wunderbar Entladekennlinien fahren. Über einen kleinen Controller 
angesteuert, kann man das Gerät selbst mit Display noch sehr kompakt 
bauen. Bei viel Verlustwärme kann man dann noch einen kleinen Lüfter 
verwenden.

Autor: Matthias Larisch (matze88)
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So ich melde mich mal wieder.

Zuerst: Einen Heizwiderstand kann ich nicht sinnvoll verwenden, da das 
ganze Ding für Akkus von 4 NiMH Zellen bis 16 NiMH Zellen funktionieren 
soll. Das auch noch mit einstellbarem Entladestrom, somit hätten wir 
einiges an Widerständen zu verpacken und per Schalter wählbar zu machen. 
Dann muss man auch noch dranschreiben "Diesen Widerstand nur bis max. 6 
V zuschalten, sonst raucht er ab".

Die Fets sind - richtig ausgelegt - für den kompletten Spannungsbereich 
geeignet. Die Kühlung soll gut ausgelegt werden (Mein Kumpel studiert 
Fahrzeugbau und ist gut in der Metallverarbeitung - er wollte sonen 
kleinen Lüftungskanal machen und Kühlrippen drumherum fräsen), sodass 
auch 200-300 W Heizleistung insgesamt überhaupt kein Problem darstellen. 
Dazu kommt noch ein Lüfter.

Zur Schaltung: Tut mir leid, dass es ein wenig unübersichtlich ist. 
Schaltungen zeichnen ist nicht meine Stärke.

Links ist der Abschaltteil, R1/R2 teilen die Akkuspannung auf max. 3 V 
runter, an R4 wird eine Referenz (max. 3 V) eingestellt, bei 
unterschreiten der Schwelle schaltet der Komparator den Ausgang offen. 
Da kommt dann noch ein Fet oder Relais oder so dran, das überlege ich 
mir noch.
An M1 und M2 kann die Akkuspannung sowie die Entladespannung abgegriffen 
werden, wird dann an ein Mess-LCD weitergegeben (R5-R7: 3V -> 0,199V für 
Standardeinbaumessinstrumente). Vorteil dieser "Kombinationsschaltung" 
ist, dass nur der Spannungsteiler zur Anzeige einmal kalibriert werden 
muss. Durch die geringe Offsetspannung des Komparators landet man am 
Ende bei einer Genauigkeit von besser als 0,1 V.


Worum es hier aber eigentlich geht ist der rechte Teil der Schaltung:
Ich hätte jetzt komplette Blöcke des abgebildeten Teils parallel 
geschaltet, also: 8 Shunts, 8 Fets, 8 Gatewiderstände und 8 Teil-OPs. An 
R10 wird der Strom eingestellt, hier auf max. 2,5A berechnet, da müsste 
ich noch runtergehen. Die Kombination aus Shunt und R10 wäre zur Zeit 
so, dass man den Punkt über R10 ebenfalls als Messpunkt zur Anzeige 
abgreifen könnte und dann pro A 10 mV erhält (auf 8 Zweige gerechnet - 
also würde der korrekte Gesamtstrom angezeigt werden). Außerdem muss der 
Shunt so klein sein, dass Ugs vom Fet auch bei einer Akkuspannung von 
knapp größer 3,5 V noch groß genug ist, um ein wenig Strom fließen zu 
lassen (gut - bei 8 Fets reichen hier schon 500 mA pro Fet, bei der 
Spannung sind nur max. 4 A Entladestrom gefordert, außerdem sind 4 
Zellen bei 3,5 V schon LEER).

Kann ich mir da noch sinnvoll Bauteile (z.B. einige Shunts) einsparen? 
Ich denke: nein. Auf diesem Wege der komplett eigenständigen Zweige 
dürfte ich die Schwingneigung ne Ecke unterdrücken, außerdem bräuchte 
ich sowieso parallelisierwiderstände. Mit 4-Fach OPs wären das auch nur 
2 Stück - kein Problem. 20A schaffe ich dann wenn keiner mehr ne bessere 
Idee hat mit 10 Fets à 2A - 40W sollte mit TO220 auch mit 
Glimmerscheiben bei guter Kühlung noch drin sein.

So, ist mal wieder ein sehr langer Beitrag geworden. Für jegliche 
Kommentare bin ich immer offen - ist im Prinzip meine erste 
selbstdesignte Schaltung mit soviel Analogtechnik, ich komme aus der 
digitalen Welt...

Viele Grüße,

Matthias


Edit: Was mir gerade eben aufgefallen ist, der Komparator hat mit 
Absicht keine Hysterese, sobald einmal die Abschaltspannung (unter Last, 
ja ich weiß!) erreicht wurde, wird das ganze Ding deaktiviert und 
startet erst manuell wieder.

Und ein 2. Edit: Ich habe gerade eben erst realisiert, dass es ein 
Analogtechnik Forum gibt. Tut mir leid, dass ich ins falsche Forum 
gepostet hab. Kann den Thread jemand verschieben?

Autor: Matthias Larisch (matze88)
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push... 1x ist wohl erlaubt :) konstruktive Vorschlaege?

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