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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFET oder IGBT?


Autor: Stefan (Gast)
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Hallo,

ich möchte eine einfache Stromsenke bauen und habe noch ein Frage:

Die Vorstellung ist: Max Strom 180A, Max Spannung 14V

Ich möchte einen Mosfet oder IGBT in Reihe zu 3 parallelen Widerständen 
(je 1000W ) schalten.
Den MOSET oder IGBT möchte ich dann nicht per PWM ansteuern sondern 
möchte mit einem analogen Signal die Spannungslinie vom Gate hoch und 
runter fahren. Also den Mosfet oder IGBT als variablen Widerstand 
einsetzen.

Was nehme ich eher einen Mosfet oder einen IGBT?

Und kennt jemand einen geeigneten Typen?

Gruß

Stefan

: Verschoben durch Admin
Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan (Gast)

>ich möchte eine einfache Stromsenke bauen und habe noch ein Frage:
                 ^^^^^^^^

>Die Vorstellung ist: Max Strom 180A, Max Spannung 14V
                                ^^^^

Lustige Wortkombination ;-)

>Ich möchte einen Mosfet oder IGBT in Reihe zu 3 parallelen Widerständen
>(je 1000W ) schalten.


180A x 14V sind 2520W. 12V Akkus?

>runter fahren. Also den Mosfet oder IGBT als variablen Widerstand
>einsetzen.

>Was nehme ich eher einen Mosfet oder einen IGBT?

MOSFET.

>Und kennt jemand einen geeigneten Typen?

Wieviel Leistung soll dein MOSFET denn verheizen, wenn du doch schon 3 
fette 1kW Widerstände in Reihe hast?

Kann es sein, daß du dir über die Anforderungen nicht wirklich im Klaren 
bist?

MfG
Falk

Autor: Stefan (Gast)
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Wenn der Mosfet voll durchgeschalten ist und Rds ca.3mOhm ist, dann ist 
Strom max 370A und P max ( am Mosfet ) ist 1200.

Der Rest fällt am Widerstand ab

Autor: MaWin (Gast)
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Du suchst also einen MOSFET für 2.4kW Verlustleistung
(halb durchgesteuert).
Nur zu.

Du könntest natürlich mal spasseshalber in die Datenblatter
von kaufbaren MOSFETs gucken, wie weit die davon entfernt
sind, damit du eine Vorstellung bekommst, wie weit die davon
weg sind.

Autor: Andreas K. (derandi)
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180 Ampere geht mit einigen Typen schon, aber nur für wenige 
millisekunden.
Ich würd diese sogenannte Stromsenke aber nochmal überdenken, da scheint 
ein Fehler im Konzept zu sein.
Der gesamte Schleifenwiderstand inkl. Quellen-innenwiderstand darf ja 77 
mOhm nicht überschreiten. Ein Großteil davon wird wohl auf den MOSFET 
entfallen, und der wird dann den Deckel aufmachen und kräftig 
durchlüften.

Autor: Stefan (Gast)
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ein PowerMOsfet hat bei Rds on nur 3mOhm. !!

Autor: Peter Roth (gelb)
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Stefan schrieb:

> Die Vorstellung ist: Max Strom 180A, Max Spannung 14V
> Ich möchte einen Mosfet oder IGBT in Reihe zu 3 parallelen Widerständen
> (je 1000W ) schalten.

Pro 1kW-Widerstand (mit knapp 0,2 Ohm) einen MOSFET, anders ist es von 
den Verlustleistungen her nicht zu machen.

Wenn der MOSFET komplett durchsteuert, werden das bei 14V 70A.

Je mehr der MOSFET sperrt, umso mehr Leistung muss er übernehmen. Die 
höchste Leistung muss er bei der halben Spannung verheizen, 250W.

Es gibt sicher MOSFets mit <1mOhm, die bei den o.g. 70A nur <70mV 
Spannungsabfall haben.

Ein ISOTOP-Gehäuse kann mehrere 100W und hat deutlich unter 0,5 K/W 
Wärmewiderstand. Mit aktiv gelüftetem Kühlkörper ist das machbar.

Grüße, Peter

Autor: Stefan (Gast)
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Wie findest du die Powerex MOSFETs?

Autor: Peter Roth (gelb)
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Stefan schrieb:
> Wie findest du die Powerex MOSFETs?

Das sind Halbbrücken. Sind hier nicht sinnvoll.

Schau mal bei Semitrans oder IXYS.

Grüße, Peter

Autor: Andreas K. (derandi)
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Stefan schrieb:
> ein PowerMOsfet hat bei Rds on nur 3mOhm. !!

Wie gut das es nur einen einzigen Typ gibt. Zeig mal.
Der hier is schon ein dicker Brocken, hat 7 mOhm, aber ist laut 
Datenblatt nicht für Lineare Verstärker geeignet, das haben viele 
Power-MOSFET so an sich.
Schätze das liegt daran, das diese Power-MOSFETS aus ganz vielen 
einzelnen Zellen bestehen deren Widerstands vs. Gatespannung-Kurven 
nicht gleichmäßig verteilt sind.
http://www.semikron.com/internet/ds.jsp?file=186.html

Rds-On dürfte aber egal sein, du willst den Mosfet ja als Steuerbaren 
Widerstand benutzen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>>>> P max ( am Mosfet ) ist 1200.
1200 Kartoffeln, Rüben, Pentawatt, Sechzehntelwatt oder was?

> Rds-On dürfte aber egal sein, du willst den Mosfet ja als Steuerbaren
> Widerstand benutzen.
Das dürfte der Knackpunkt sein, und deshalb ist nicht die Technologie, 
sondern nur der Rthjc interessant, denn der Rest muß vom Kühlkonzept 
erledigt werden.

Aber ich habe den Verdacht, dass die ganze Idee, die dahintersteckt, 
noch nicht ganz fertiggedacht ist... :-o

Autor: Ich (Gast)
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Das geht schon. Halt nicht mir einem FET sondern mit n. Mit je einem 
eigenen GateVorwiderstand ist das auch zu machen.
Trotzdem sollte man evtl auf eine PWM gehen und die Leistung in den Rs 
verbrennen.
Wenns auf eine Konstante Spannung und Konstanten Strom ankommt könnte 
man sich auch einen Schaltregler vorstellen.
Zwischenkreiskondensator rann und dann auf ein einen größeren R 
schalten. Dann liegen die Verluste im R, der Schalter kann ziemlich 
klein sein, je nach Schaltfrequenz. Du brauchst nur noch eine geeignete 
Drossel dafür. Evtl selber wickeln.
Bei der Leistung würde ich dann auf ein dreiphasiges System gehen, um 
den Rippel klein zu halten.
Aufwand-Nutzen musst Du selbst bewerten ;-)

Autor: Stefan (Gast)
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Hallo,

Danke für die Anworten.
Also gedanken hab ich mir schon gemacht. Zum Mosfet:

Wenn der MOSFET beispielsweise Rds on mit 0,003 Ohm hat, dann fließen zu 
diesem Zeitpunkt 320 A, da ich die 3 Widerstände mit 40 mOhm angesetzt 
habe.
Die Verlustleistung in diesem Fall am Mosfet wäre 308 Watt, am 
Widerstand 4120 Watt.
So hoch möchte ich mit dem Strom gar nicht gehen. Er soll mit einem 
Regler auf 180 Ampere begrenzt werden. ( mittels Rückführungüber 
normalen  LEM Wandler )
Wenn ich Rds on auf 0,04 Ohm erhöhe, dann verheizt der MOsfet am meisten 
Leistung ( 1190,25 W ), bei einem Strom von 172,5 Ampere und einem 
Spannungsabfall am Mosfet mit 6,9 Volt. Die Gesamtspannung hab ich bei 
der Berechnung mit 13,8 V angesetzt.

Diese Widerstände sind zur Sichherheit da, damit wenn der Mosfet 
kurzschließt nicht die Batterie stirbt und damit ein teil der Leistung 
dort verheizt wird

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Trotzdem sollte man evtl auf eine PWM gehen und die Leistung in den Rs
> verbrennen.
Ein über PWM geschalteter Widerstand ist ganz was anderes als
>>>> eine einfache Stromsenke

Dabei wird der Strom gepulst zwischen 0 und Maximum. Bei einer 
Stromsenke würde ich einen konstanten Strom einstellen wollen.

Autor: Stefan (Gast)
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ich will keine PWM ich will einen Konstanten Strom

Autor: T. C. (tripplex)
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Ist doch das totale Murkskonzept.
Bau erstmal eine 500W Variante auf, und dann kannst du das
Ding mehrere male Parallel schalten.
Viel Erfolg...

Autor: Stefan (Gast)
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mehrere parallel schalten hatte ich eh vor

Autor: Stefan (Gast)
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ich muss doch erstmal einen finden den ich verwenden kann, dann kann ich 
die auch parallel schalten

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

>ich will keine PWM ich will einen Konstanten Strom

Vor allem willst du dich erstmal mit ein paar Grundlagen und dem 
ohmschen Gesetz befassen.

180A an 14V sind 77,7 mOhm. Wenn wir mal großzügig +/-20% Regelbereich 
zulassen wollen, kommen wir auf 62-93mOhm. Wenn wir nun das Minimum auf 
drei Lastwiderstände aufteilen, sind das ~20mOhm/Widerstand mit je 
~1100W. Wenn der MOSFET nun komplett durchsteuert (sagen wir 1mOhm), 
fliessen 233A, der MOSFET verbrät 55W. Steuert er voll auf, nämlich auf 
60mOhm (Leistungsanpassung), dann fliessen 117A und dein MOSFET verbrät 
820W. Not bad.

Real braucht man dafür min. 8 MOSFETs im TO247 Gehäuse. Und einen FETTEN 
Kühlkörper.

Wenn man sich wirklich nur auf die -20% des Widerstands beschränken 
will, steuert der MOSFET nur bis 33 mOhm auf, der Strom ist dann 150A 
und der MOSFET verbrät 675W. Nicht sonderlich viel weniger. Braucht man 
auch ca. 7 MOSFETs dieses Kalibers.

Aber wie bereits mehrfach erwähnt, die richtig grossen MOSFETs sind nur 
im Schaltbetrieb nutzbar, sonst brennen die in den MOSFETs die 
einzelenen Zellen nach und nach weg!

Vielleicht kann man mit einer Schaltlösung leben? Vier Widerstände mit 
x1, x2, x4, x16 fachem Widerstand parallel und einzeln schaltbar ergeben 
16 Schaltstufen.

MFG
Falk

Autor: Stefan (Gast)
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Also ne Schaltlösung will ich unbedingt vermeiden. Schalten große 
Stromsenken denn auch und glätten das mit einer großen Spule?

Autor: Andreas K. (derandi)
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Stefan schrieb:
> Also ne Schaltlösung will ich unbedingt vermeiden. Schalten große
> Stromsenken denn auch und glätten das mit einer großen Spule?
Nein, tun sie wohl nicht, aber elektronische Lasten in deinem 
gewünschten Arbeitsbereich kosten auch schon 2000,- EUR aufwärts.

Was soll das überhaupt werden wenns mal fertig ist?
Klar, ne Stromsenke, aber was willst du damit machen, ausser Akkus 
entladen?

Autor: Realist (Gast)
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"ein PowerMOsfet hat bei Rds on nur 3mOhm. !!"

Der interessiert bei analogem Betrieb nicht.

Wichtig für Deine Anwendung ist die maximale Verlustleistung, in diesem 
Zusammenhang derating, diverse thermische Widerstände etc.

Autor: Realist (Gast)
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"Ist doch das totale Murkskonzept. Bau erstmal eine 500W Variante auf, 
und dann kannst du das Ding mehrere male Parallel schalten. Viel 
Erfolg..."

Das sehe ich anders. Nur weil man heute mal ausnahmsweise etwas nicht 
mit PWM umsetzt muss es noch lange kein Murks sein. Er wird schon Gründe 
dafür haben, eine analoge Stromsenke zu bauen.

Und machbar ist das selbstverständlich auch! Allerdings würde ich mal 
schauen, bei welcher Kombination aus MOSFET * Anzahl der 
Parallelschaltungen der optimale Kostenfaktor liegt. Evtl. sind viele 
"kleinere" MOSFETS die günstigere Variante.

Stefan muss halt die thermische Konzeption sauber durchführen und noch 
genügend Reserven lassen.

Autor: hans wurst (Gast)
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ich würde die version mit den einzeln schaltbaren widerständen auch 
bevorzugen . in kleineren dimensionen gibts das auch fertig zu kaufen, 
echt praktisch. das sind einfach mehrere widerstände, di mittels 
hochstromfähiger schalter entsprechend des gewünschten widerstandswerts 
in serie oder paralell geschaltet werden.
das dürfte auch in den größenurdnungen gut und sehr günstig(im vergleich 
zu mosfet-varianten) sein. den spannungsabfall mannst du zur 
strommessung benutzen.
je nach einsatzbereich wäre auch ein schaltsystem denkbar, geglättet mit 
fettem kondensator.(für was braucht man sowas denn?)
das schwierigste wird wohl die kühlung sein (so wie im 
http://www.national.com/rap/files/datasheet.pdf (WOM) - datenblatt mit 
12-fuss- lüfter
[angeben] ich hab mit kühlkörper komplett in wasser eingetauchten igbts 
im
to-247 gehäuse verlustleistungen von bis zu 750 watt dauerhaft erzielt 
(1,5 liter wasserverbrauch pro stunde[/angeben]

viel erfolg bei deinem vorhaben!

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