Hallo zusammen,
weiss jemand von euch zufällig, wieviel Peakleistung Bauteile an sich
aushalten? Gibt es da einen groben Wert?
z.B. eine Peakleistung von ca. 60W wird erzeugt, im Mittel beträgt sie
aber nur 200 mW.
Würde das ein Transistor/Fet/Kondensator/.... aushalten, oder werden
diese Bauteile sich dann verabschieden und den Bautteilfriedhof
besuchen?
Vielen Dank für eure Antworten und Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Hallo,
also konkret sehen die Werte noch ein wenig anders aus:
Es tritt z.B. ein Peak von 120W auf für eine Dauer von 100 ns.
Für die gleiche Zeitspanne fließt ein Strom von 2,7A.
Die Spannungen reichen bis ca 300V.
Das Ganze arbeitet mit einer Frequenz von ca. 80kHz.
Fall ich etwas vergessen habe, bitte ich dies zu sagen, so dass ich es
dann ergänzen kann.
Vielen Dank für die ganze Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Hi,
Bauteile: z.B. angemessene Mosfets, die eine Spannung von 300V
aushalten, sowie Kondensatoren, Widerstände, Dioden, etc.
Worauf muss ich da bei der Bauteilwahl achten, damit die Peaks die
Bauteile nicht auf den Friedhof bringen?
@hacky:
Worauf muss ich bei dem Vergleich achten? Die Leistung liegt ja bei 120W
und wie kann ich das dann aufs Bauteil umlegen/umrechnen?
Vielen Dank für das rege Interesse.
Viele nette Grüße
Mr Pik
PS: Der normale Stromfluss liegt bei 300 mA für 3us.
A...aha Soooo. schrieb:> Ich wuerd mal die Energie pro Puls mit der> Kaermekapazitaet des Bauteils vergleichen.
Das ist bei so kurzen Impulsen der falsche Weg, denn so schnell kann die
Wärme z.B. aus dem Die gar nicht in das Bauteil abgeführt werden....
Ich hatte da z.B. mal Metallschichtiderstände, die kurzzeitig um den
Faktor 10 überlastet werden sollten. Fazit: die Dinger fackelten alle
früher oder später ab (spätestens so nach 5000 Überlastzyklen). Nach der
Umstellung auf einen Drahtwiderstand gleicher Leistung ging das
problemlos. Warum?
Die Wärmekapazität des Drahtes ist höher als die der Metallschicht.
Am Rande: es wurde übrigens keiner der Widerstände durch die Überlastung
überhaupt messbar erwärmt. So kurz war die.... :-o
Hallo,
wenn ich das jetzt richtig interpretiere, dann werden meine Bauteile
früher oder später den Geist aufgeben bzw. ich tausche die Bauteile mit
anderen höherer Wärmekapazität aus.
Dann wäre noch die Frage: Wo kann ichdie Wärmekapazität ablesen bzw. wie
ist sie z.b. bei Mosfets/Transistoren angegeben?
Danke für die Antwort.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Ein wichtiges Kriterium für einen Bauteilausfall ist die Temperatur. =>
Ist ein relativ kurzer Peak gegeben, kommt es u.a. auf die
Wärmespeicherfähigkeit des betreffenden Bauteils an, ob es "überlebt".
> Worauf muss ich da bei der Bauteilwahl achten, damit die Peaks die> Bauteile nicht auf den Friedhof bringen?
Dass die Spec. eingehalten wird.
Ist nichts direkt Passendes angegeben, muss man halt ein bisschen
schätzen/interpolieren.
Hallo,
vllt. wird es an einem Beispiel deutlicher:
IRF730A:
[[http://www.mikrocontroller.net/part/IRF730A]]
Laut Datenblatt hält dieser einen Dauerstrom von bis zu 5.5A aus.
Eine Verlustleistung von 74 W und eine maximale Spannung von 400V.
Wie kann ich jetzt die sogenannte "Wärmespeicherkapazität/-fähigkeit"
ermitteln?
Oder wie könnte ich hier interpolieren?
Also, was sind jetzt die wichtigen Angaben, damit ich dem Datenblatt
entnehmen kann, ob dieser Mosfet z.B. 120W Peaks aushält.
Vielen Dank für eure Antworten.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Mr Pik schrieb:> Also, was sind jetzt die wichtigen Angaben, damit ich dem Datenblatt>> entnehmen kann, ob dieser Mosfet z.B. 120W Peaks aushält.
Schaust Du im Datenblatt nach SOA bzw. safe operating area.
Neben der DC Angabe gibt es dort auch Angaben zur/bei Pulsbelastung.
Hallo,
vielen Dank für deine Antwort.
Leider finde ich die SOA im Datenblatt nicht. Wie kann ich dies trotzdem
dem Datenblatt entnehmen?
Die Pulsbelastung des Stromes liegt bei 22A - wie kann ich mir daraus
jetzt die maximal mögliche Verlustleistungspeaks errechnen?
Vielen Dank für eure ganzen Hilfestellungen.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Hallo,
Verzeihung, ich habe mir zwar das Datenblatt angeschaut, aber nicht die
Beschreibung der Figuren, sondern nur die Beschreibung der Achsen.
Ich habe jetzt die SOA gefunden. Wenn ich das richtig interpretiere,
kann ich das Bauteil locker bei 300 V mit bis zu 20 A betreiben - für
Zeiten <10us.
Oder sehe ich das jetzt falsch?
Vielen Dank für die große Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
>Ich habe jetzt die SOA gefunden. Wenn ich das richtig interpretiere,>kann ich das Bauteil locker bei 300 V mit bis zu 20 A betreiben - für>Zeiten <10us.>Oder sehe ich das jetzt falsch?
Eigentlich richtig - aber ich glaube, da ist noch eine kleine Schräge
eingezeichnet - könnte also knapp unter deinen Wunschvorstellungen
liegen.
Ansosnten - zusätzlich solltest Du auch Bild 11 beachten - bei kurzen
Impulsen kannste deutlich höhere Leistungen draufhauen, solange der Chip
zwischendurch auch wieder abkühlen kann. Resultiert effektiv in einem
anscheinen geringeren Wärmewiderstand. Da ist sogar die Formel
angegeben, wie man damit umgeht.
ähhh schrieb:> siehe fig 8 im datenblatt des irf. da haste max safe op. area
Das habe ich dann auch gesehen, wie du meinem vorherigen Post entnehmen
kannst ;)
Jens G. schrieb:> Da ist sogar die Formel> angegeben, wie man damit umgeht.
Die Formel lautet:
Tj = Pdm x ZthJC + Tc
Wenn ich jetzt einen Puls von 10 us annehme, welche dieser Kurven sollte
ich dann verwenden bzw. wie soll ich die Formel allgemein anwenden?
Vielen Dank für die Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Single Pulse heist aber nicht "einmal, und nie wieder", sondern können
auch mehrere Pulse sein, nur halt in einem genügend großen Abstand.
Auch gilt das nur bei Tc=25°C, und stellt einen Puls dar, der die Tj auf
150°C aufheizt. Ist also eher als ein Fall von vielen zu betrachten.
>Wenn ich jetzt einen Puls von 10 us annehme, welche dieser Kurven sollte>ich dann verwenden bzw. wie soll ich die Formel allgemein anwenden?
ist doch einfach: an jeder Kurve steht das Tastverhältnis. Du mußt also
wissen, wie hoch ist die Schaltfrequenz (Periodenzeit), und wie hoch
davon ist die Einschaltzeit, woraus man ja bekanntlich das
Tastverhältnis (Ein/Aus-Verhältnis) berechnen kann.
hast Du, wie schon oben erwähnt, 100ns Ein-Zeit, und 10µs Periode, dann
ist das Verhältnis 0.01 - nun nehme einfach diese Kurve. Das ist also
die zweitunterste Kurrve, am linken Anschlag des Diagramms.
Hallo,
ok, dann habe ich jetzt ZthJC= 0,04.
Wie ermittle ich die anderen Daten, sprich Pdm und Tc?
Ist Pdm die Verlustleistung, die ich oben angegeben habe? Also 120W?
Tj = Pdm x ZthJC + Tc
Vielen Dank für die Hilfe
Viele nette Grüße
Mr Pik
Ach, was ich vergessen habe:
Tc = Die Temperatur, in der ich meine Schaltung betreiben möchte?
Wäre dann Tj= 120 * 0,04 + 60 = 64,8?
Viele nette Grüße
Mr Pik
>Würde das ein Transistor/Fet/Kondensator/.... aushalten, oder werden>diese Bauteile sich dann verabschieden und den Bautteilfriedhof>besuchen?
Steht bei guten Teilen im Datenblatt.
>Ich hatte da z.B. mal Metallschichtiderstände, die kurzzeitig um den>Faktor 10 überlastet werden sollten.
Ich habe mal ausprobiert, was passiert, wenn man einen MiniMELF richtig
satt überlastet, ob der dann durchbrennt. Zu meiner Verblüffung fing das
Ding nur an zu glühen und brannte nicht durch. Die Test-Schaltung wurde
gespeist mit einem normalen 78XX-Regler.
Kai Klaas
>Ach, was ich vergessen habe:>Tc = Die Temperatur, in der ich meine Schaltung betreiben möchte?
Ja - oder genauer, die Gehäusetemperatur des Transitors
>Wäre dann Tj= 120 * 0,04 + 60 = 64,8?
sieht gut aus ...
sorry, ich hatte die x-Achse falsch interpretiert - die gibt nur die
Einschaltdauer an, nicht die Gesamtperiode. 100ns Pulsdauer kann man
also daraus gar nicht ablesen, sondern 10µs minimum.
hi,
aber das passt doch dann.
Ich nehme das Tastverhältnis von 100ns zu 10 us und bekomme somit die
Kennlinie, an der die 0,01 dransteht.
Dann schaue ich bei einer Periodendauer von 10us (ist ja das Minimum)
und rechne damit die möglichen Ströme/Spannungen aus, oder?
Ist Pdm denn wirklich die Verlustleistung oder ist das die höhe des
Pulses, also die Spannung die geschaltet wird?
Dann wäre bei einer Umgebungstemperatur von 60°C und einer Spannung von
300 Vdc folgende Rechnung möglich:
Tj = Pdm x ZthJC + Tc
Tj = 300 * 0,04 + 60°C = 72 °C
Sehe ich das so richtig?
Vielen Dank für die super Hilfe :)
Viele nette Grüße
Mr Pik
1.Abgesehen davon, daß das Datenblatt genau für diesen Hersteller gelten
wird, bleibt für mich die Frage, ob man solche Spitzen nicht durch eine
einfache Strombegrenzung verhindern kann.
2.Auch wenn die Schaltung wunderbar ist, kann der Aufbau ein Fiasko
werden.
Guten Morgen,
eine Strombegrenzung habe ich natürlich auch vorgesehen. Ich wollte
einen NTC verwenden, der am Anfang den Strom entsprechend begrenzt;
allerdings weiß ich nicht, wie ich den in LTSpice simulieren kann.
Und natürlich werde ich dann genau den Typ Transistor holen, von dem ich
das Datenblatt habe - warum sollte ich auch einen anderen holen, wenn
ich mit genau diesem Datenblatt gearbeitet habe?
Vielen Dank.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Was gibt es denn zu simulieren ? Einen Fet ansteuern ? Ist eine
Kopfrechnung. Viel wichtiger ist in diesem Zusammenhang die Kabel
Induktivitaeten nicht zu vergessen. 100ns Pulse ? Da musste gut sein.
Ich wuerd eher annehmen, nach dem ersten Schuss ist der Fet hinueber,
wegen der Induktivitaet.
Ich hab mal genau so ein Teil gebaut. Fuer eine kapazitive Last von ein
paar pF.
Viel Glueck.
Hallo,
Warum spielt denn in einem so kurzen Zeitbereich die
Leitungsinduktivität eine Rolle?
Bzw. du meinst, der würde die 100ns Pulse nicht aushalten und hops gehen
- egal wie hoch der Peak von der Leistung her ist? (siehe Rechnung weier
oben)
Wie würde ich denn die Leitungsinduktivität kompensieren können?
Vielen Dank für den Tipp.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Hallo,
also ich habe einen HS-Driver, der bis zu 300V als Treiber schafft. Ich
möchte jetzt mit meinen Pulsen, die ich auf den HS-Driver gebe den
Mosfet voll auf- oder voll zusteuern, also an- und ausschalten.
In der Simulation funktioniert dies, allerdings sind dann dort die oben
erwähnten Leistungspeaks.
Und da ich die Schaltung auch einmal aufbauen möchte, frage ich mich
natürlich, ob das Bauteil die entsprechenden Peaks aushält.
Laut Datenblatt müsste das klappen (wenn meine Rechnung weiter oben
richtig ist).
Also ich schalte die 300 V ein, die auf das Drain gehen und dann
geschaltet zwischen 0 und 300 V ans Source-Beinchen übergeben werden.
Vielen Dank für die Hilfe
Viele nette Grüße
Mr Pik
Ja. Ja. Aber was ist ausserhalb des Fet, die Aussenwelt ? Du willst die
Spannung an der Source schalten ? Der IRF730A ist ein N-Fet. Ich wuerd
einen P-Fet empfehlen.
Hallo,
Dahinter würde ich einen Widerstand setzen, der mir dann Auskunft über
Spannung gibt (Am Besten ein Poti, damit ich schauen kann, wie sich die
Schaltung bei verschiedenen Lasten verhält).
Der N-Fet ist einfacher zu beschaffen - dafür habe ich mir ja auch extra
einen HS-Driver-IC besorgt.
Die Schaltung soll nicht wirklich etwas können, ich wollte nur mal meine
Erfahrung mit Transistoren, speziell N-Mosfets, erweitern.
Ich wollte allerdings nicht gleich mit einem Rauch-Experiment starten,
also nicht sofort die Fets durchbraten.
Vielen Dank.
Viele nette Grüße
Mr Pik
WENN es nur zur Übung ist, dann nimm eine Hand voll billige Probanten
und taste langsam an die im Datenblatt (des KONKRETEN) Herstellers
gemachten Angaben heran. Ein Widerstand zur Strombegrenzung hilft evtl.
erste Rauchwolken zu vermeiden?
Die Ergänzung des "konkreten Herstellers" schreibe ich, da besonders
sparsame Leute beim Einkauf manchmal glauben, durch einen
kostengünsstigen Vergeleichstyp einen Cent sparen zu können, dafür aber
hunderte Euro Wartungsaufwand und Fahrkosten erzeugt haben.
Hallo,
vielen Dank für die Antwort. Die hat mir sehr geholfen.
Das mit dem Hochfahren wird natürlich gemacht, also langsames
herantasten.
Einen Widerstand (NTC) hätte ich jetzt spontan als Strombegrenzer
eingesetzt.
Allerdings würde ich während des Testens auch mal gerne ausprobieren, ob
der Transistor mit den Peaks zurechtkommt, wenn keine Strombegrenzer
eingeschaltet sind.
So erhalte ich neben irgendwelchen theoretischen Werten auch mal
praktische Eindrücke :)
Viele nette Grüße
Mr Pik
@ Mr Pik (Gast)
>hi,>aber das passt doch dann.>Ich nehme das Tastverhältnis von 100ns zu 10 us und bekomme somit die>Kennlinie, an der die 0,01 dransteht.>Dann schaue ich bei einer Periodendauer von 10us (ist ja das Minimum)>und rechne damit die möglichen Ströme/Spannungen aus, oder?
Wie schon gesagt, die x-Achse ist die Pulsdauer, nicht Periodendauer. Du
kannst also nicht bei einer Periodendauer von 10µs ablesen, sondern muß
bei einer Pulsdauer von 100ns ablesen, und das ist 7,5cm weiter links
vom Diagramm. Also nicht ablesbar (höchstens interpolierbar, wenn man
weis, wie die Kurve weitergehen dürfte).
>Ist Pdm denn wirklich die Verlustleistung oder ist das die höhe des>Pulses, also die Spannung die geschaltet wird?
Eine Spannung ist keine Leistung - wie kommst du denn darauf?
Pdm ist die Verlustleistung, und zwar die Peak-Verlustleistung, die
während des Pulses aufritt (zum besseren Verständnis haben die sogar
einen Rechteckimpuls mit "Bemaßung" ins Diagramm gemalt, um genau zu
wissen, was die meinen)
>Dann wäre bei einer Umgebungstemperatur von 60°C und einer Spannung von>300 Vdc folgende Rechnung möglich:>Tj = Pdm x ZthJC + Tc>Tj = 300 * 0,04 + 60°C = 72 °C>Sehe ich das so richtig?
entsprechend meinen gerade gemachten Ausführungen - nein.
Achja - die Verlustleistung berechnet sich aus I und U, die gleichzeitig
durch den Mosfet gehen, bzw. am Mosfet anliegen. Es nützt also nix, wenn
Du die Spannung im Auszustand mit dem Strom im Einzustand verrechnest -
das ist nicht die Verlustleistung - das ist höchstens die
Schaltleistung, die am Verbraucher ankommt.
Übrigens - einen Verbraucher schaltet man üblicherweise nicht in die
Sourceleitung, sondern in die Drainleitung (weil sonst zu hoher
Spannungsabfall).
>Vielen Dank für die super Hilfe :)
Bitte.
Jens G. schrieb:> (zum besseren Verständnis haben die sogar> einen Rechteckimpuls mit "Bemaßung" ins Diagramm gemalt, um genau zu> wissen, was die meinen)
Deswegen war ich ein wenig verwirrt. Entschuldigung - P steht für
Leistung und ist natürlich keine Spannung; war ein Gedankenfehler, tut
mir leid.
Nehme ich jetzt mal einen Puls von 10us an, wäre die Rechnung wie folgt:
Pdm= 120W
Tastverhältnis lassen wir mal bei 0,01.
Umgebungstemperatur von 60°C.
Tj = 120W * 0,04 + 60°C = 64,8 °C
Das ist so nun richtig, oder?
Nochmals vielen vielen Dank für die Hilfe. Die war jetzt mehr als
ausführlich. Danke, dass ihr euch die Zeit genommen habt. Habt mir sehr
viel weitergeholfen.
Viele nette Grüße
Mr Pik
>Tj = 120W * 0,04 + 60°C = 64,8 °C>Das ist so nun richtig, oder?
Sieht schon besser aus - die Junction würde sich also durch so eine
Impulsserie auf 64,8°C während der Peaks aufheizen.
Wäre nur noch die Frage, ob die 120W stimmen ;-)
Hallo,
die 120W werde ich dann in der Praxis testen. ;)
Aber schön step-by-step, also langsames Hochsetzen der Spannung.
Falls es funktioniert, gebe ich nochmal Bescheid (falls nicht, auch ;) )
Vielen Dank für die viele gute Hilfe von euch allen. So macht das
Arbeiten auch richtig Spaß.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Dir (Dem Poster) ist aber klar, dass der Treiber, die vollen 300V
bringen muss ? Die Gatespannung ist etwa 5 V ueber der Lastspannung.
Dieser HS Driver .. was ist das fuer ein Bauteil ?
Was kann man so im Extremfall durch einen MOSFET durchjagen? Die Frage
wäre nach einer kurzen Serie von Extrempulsen und dann ist wieder Ruhe.
10x der angegebene periodische Pulsstrom, oder mehr? Bzw. welche
Pulsleistung ist zulässig für eine bestimmte MOSFET-Größe?
Sagen wir mal ein stinknormaler IRL530 (Können die Diskussion gerne auch
mit einem anderen Typ weiterführen). Da steht 60A pulsed drain current.
Und das Gehäuse ist ein kurzes TO-220, aka TO-262.
Ferner fand ich bei Siliconix ein thermisches Modell, was sich aus
einigen RC-Gliedern zusammensetzt. Was muß man dort wo anschließen? Die
Die-Temperatur auf der einen Seite, die Umgebungstemperatur auf der
anderen?
Also wie schnell kann der Puls aus den tausenden parallelgeschalteten
Mikro-FETs über das Silizium und den Bond-Kleber auf die Metallfläche.
Wie schnell sich dort verteilen?
Gefühlsmäßig würde ich sagen, das eine größere Metallfläche in der
kurzen Zeit nichts bringt. Und mehr als 100x den zulässigen Pulsstrom
wahrscheinlich schon allein wegen der Induktivitäten der Anschlüsse kaum
geht.
Aber gibts dafür ne stichhaltige Anschauung?
Hilfe!
Der IR2110 ist ein Halbbrueckentreiber. Wenn man da nur den oberen Fet
bestueckt, dann kann man nur oeffnen ... die Last muss die Spannung
herunterziehen, er kann nur einen Quadranten bedienen. Der
Hilfskondenser wird nur geladen wenn der Ausgang auf Null gezogen wird,
was mit einem Widerstand nicht wirklich gut gelingt. Dh bei kleinen
Frequenzen laeuft's noch, bei hohen wird's schwierig.
Der Gatestrom ist eher limitiert. Die 2A peak Kurzschlussstrom sind
irritierend. Es wird schwierig einen 100ns Puls zu generieren wenn die
Einschalt- und die Ausschaltverzoegerung je um die 100ns sind.
Wie man die Induktivitaet der Verkabelung wegbringt ? Ein minimal kurzes
Stueck Koax Kabel. Bei meiner Anwendung waren's 10cm - ueber ein Koax
Stecker ins Vakuum rein.
Hallo,
daran habe ich jetzt nicht gedacht, aber es gibt ja zum Glück noch
weitere Bausteine.
Z.B.: IR2127:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2127.pdf
Der ist ja ein Single-Channel-Driver. Der schafft bis zu 600 V, was mehr
als ausreichend ist.
Bei 10 cm Koax hattest du die Induktivitäten unterbunden? Dann werde ich
mir auch das mal besorgen, vermutlich kann ich es auch kürzer halten.
Vielen Dank für die Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
Auch der IR2117 laedt den Hilfskondenser (zw Vsund Vb) ueber die Diode
(zw Vcc und Vb) nur wenn der Ausgang auf Null, resp fast Null ist.
Bist du sicher, dass der Lastwiderstand die Spannung bei 80kHz wirklich
auf Null runter zieht ?
Ton/Toff sind beim IR2117 200/150ns. Da wird ein 100ns Puls
schwierig....
Hallo,
was passiert, wenn ich dann einfach kleinere Frequenzen fahre - bzw. ich
teste einfach, wie weit das klappt.
Ich könnte ja einen zweiten Mosfet parallel zur Last schalten, der
entsprechend durchschaltet, um auf GND-Potenzial zu ziehen.
Aber wie gesagt, ich will es erstmal nur testen und sowieso langsam
anfangen und mal schauen, bis welcher Frequenz/Spannung das noch
reibungslos funktioniert (wenn es denn überhaupt funktioniert ;) ).
Danke für die Hilfe.
Viele nette Grüße
Mr Pik
PS: Heißt Ton/Toff Delay, dass ich die Zeit bei einem Puls mit
hinzurechnen muss, um dann die endgültie Pulsbreite zu bekommen?