Hallo zusammen,
ich moechte gerne einen ohmschen Verbraucher mit meinem
Experimentierboard (Steuerspannung 5V, 50mA) schalten.
Der ohmsche Verbraucher (12V, 70 Ampere!!) soll eingeschaltet werden
sobald mein Board 5V ausgibt.
Hat jemand eine Idee wie so eine Schaltung aussehen koennte?
Das Problem ist, ich habe bis jetzt immer nur Mosfets gefunden die ca.
10-20V V(GS) benoetigen, mein Board gibt aber nur 5V aus, hat jemand
eine Idee wie man dieses Problem loesen koennte?
Waere prima wenn mir jemand helfen koennte, vielen Dank!
Phillip schrieb:> Das Problem ist, ich habe bis jetzt immer nur Mosfets gefunden die ca.> 10-20V V(GS) benoetigen, mein Board gibt aber nur 5V aus, hat jemand> eine Idee wie man dieses Problem loesen koennte?
Logikpegel-MOSFET nehmen.
Phillip schrieb:> Der ohmsche Verbraucher (12V, 70 Ampere!!) soll eingeschaltet werden> sobald mein Board 5V ausgibt.
Spontan fällt mir der IRL3803 ein. Der könnte das gerade schaffen.
Hallo,
vielen Dank fuer deine Hilfe!
Ich hab da was gefunden (FDP6670AL/FDB6670AL):
http://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDB6670AL.pdf
Ist dieser Mosfet fuer meine Anwendung zu gebrauchen?
Ich hab auch eine Skizze von meiner Schaltung angehaengt, wuerde dass so
funktionieren?
Vielen Dank
Phillip schrieb:> Der ohmsche Verbraucher (12V, 70 Ampere!!) soll eingeschaltet werden> sobald mein Board 5V ausgibt.>> Hat jemand eine Idee wie so eine Schaltung aussehen koennte?
Das nennt sich Relais. Im KFZ-Bereich wirst Du fündig. Da die
Steuerleistung dafür zu gering ist, setze einen Transistor davor,
fertig.
Micha H. schrieb:> Phillip schrieb:>>> Der ohmsche Verbraucher (12V, 70 Ampere!!) soll eingeschaltet werden>> sobald mein Board 5V ausgibt.>>>> Hat jemand eine Idee wie so eine Schaltung aussehen koennte?>> Das nennt sich Relais. Im KFZ-Bereich wirst Du fündig. Da die> Steuerleistung dafür zu gering ist, setze einen Transistor davor,> fertig.
Hallo,
ich will kein Relais einsetzen, aber trotzdem Danke fuer deine Antwort.
gruss
Ich hab nur ein Problem: Die Verschaltung!
Reicht es wenn ich den Verbraucher in Reihe mit der Spannungsquelle
(12V) und in Reihe mit Drain und Source schalte?
Zwischen Gate und Source haette ich dann nur noch einen 10kOhm
Widerstand geschaltet.
Mein Experimentierboard kann ich aber dann schon direkt auf Drain
haengen? Muss die Masse des Experimentierboards auch an Gate haengen?
Phillip schrieb:> ich hab die Skizze geandert, meinst du das stimmt jetzt so?
Hast du deine Anordnung von Last und Versorgungsspannung für den
Lastkreis mal mit der ersten Schaltung ("Direkte Methode: N-Kanal MOSFET
(NFET)") verglichen? Last und 12V-Versorgung müssen getauscht werden.
Der Übersicht der Schaltung kommt es sehr zu gute, wenn die
Spannungsquellen senkrecht eingezeichnet werden, so dass die vertikale
Position einer waagerechten Leitung etwa dem Potential entspricht.
ah, ok, Danke! Ich werde mich da aufjedenfall nochmal genauer einlesen.
Darf ich dich fragen wieso du als R2 100k gewaehlt hast, bzw. wie hast
du diesen Widerstand berechnet?
R1 erscheint mir klar (R1 = 5V/50mA = 100 Ohm), damit der uC-Pin nicht
ueberbeansprucht wird.
Meinst du der Mosfet hier ginge auch:
http://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDB6670AL.pdf
Vielen Danke euch allen
p.s.
Der Widerstand R1 begrenzt den Ausgangsstrom des µC während des
Umschaltvorgangs (Umladen der GS-Kapazität) und sollte vielleicht eher
noch etwas kleiner sein. Für deine Stromstärke könnte die
Verlustleistung im FET während der Umschaltung allerdings kritisch sein.
Darum möchte man aus Sicht des FETs die Kapazitäte gerne möglichst
schnell umladen, was der µC mit seinem IO-Pin nicht mehr schafft. Dafür
könnte ein richtiger FET-Treiber mit ordendlich "Wums" erforderlich
werden. Hier im Forum findet sich bestimmt jemand, der dir da genauer
weiterhelfen kann.
Michael schrieb:> Hast du deine Anordnung von Last und Versorgungsspannung für den> Lastkreis mal mit der ersten Schaltung ("Direkte Methode: N-Kanal MOSFET> (NFET)") verglichen? Last und 12V-Versorgung müssen getauscht werden.
Wenn 5V und 12V galvanisch getrennt sind, muss das nicht sein.
Phillip schrieb:> Darf ich dich fragen wieso du als R2 100k gewaehlt hast, bzw. wie hast> du diesen Widerstand berechnet?
Da ist nix gerechnet. R2 sorgt nur dafür, dass das Gate entladen ist,
solange der µC seinen I/O-Pin noch nicht als Ausgang geschaltet hat.
Man sollte allerdings gucken, was beim Einschalten der 12V wegen der
Kapazitäten im FET genau mit dem GS-Potential passiert.
> Meinst du der Mosfet hier ginge auch:> http://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDB6670AL.pdf
Für 70A Betriebsstrom scheint mir der etwas schwach. Mir wäre mit etwas
mehr Reserven wohler
Wenn es in Frage kommt, würde ich bei 70A mehrere Leistungs- MOSFETs
nehmen und parallel schalten.
Und ggf noch einen richtigen Treiber nehmen, der schnell den FET
schaltet. Bspw. Push-Pull, dann ist die Umladezeit am geringsten.
Und die Verlustleistung beachten.
Wenn du 70A durch eine MOSFET-Batterie mit 1mOhm jagst, musst du mit
knapp 5W wegkühlen.
Daher sollten die MOSFET auch so angesteuert werden, damit Rds minimal
wird. Aber mit 12V lässt sich ja ein brauchbarer Treiber speisen.
Ein einzelner FDB6670, mit 5V angesteuert, hat bei 8.5mOhm knapp 42W.
Das ergibt einen riesigen Kühlkörper.
Phillip schrieb:> Der ohmsche Verbraucher (12V, 70 Ampere!!) soll eingeschaltet werden> sobald mein Board 5V ausgibt.
Wie häufig soll geschalten werden? Einmalig, so alle paar Tage,
oder dauernd mit PWM?
Das dumme ist wohl auch dass die Mosfet meist so um die 20mOhm
Widerstand haben, somit fliessen anstatt 70A nur noch ca. 60A durch den
Verbraucher...
sofern man einen Treiber verwendet koennte ich auch "nicht logic level"
mosfets verwenden, weil soweit ich jetzt gesehen habe hat man da mehr
auswahl...
gibt es solche Push-Pull-Treiber direkt zu kaufen, weil hier habe ich
die jetzt nicht gefunden:
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber
>Das dumme ist wohl auch dass die Mosfet meist so um die 20mOhm>Widerstand haben, somit fliessen anstatt 70A nur noch ca. 60A durch den>Verbraucher...
Das würde auch für ein Parellelschalten sprechen.
Bedenke wirklich die Kühlleistung/Lüfter/Lüfterausfall.
Sicher gibt es MOSFET Treiber zu kaufen.
Du kannst dir die Push Pull Treiber auch selbst bauen!
Simuliere mal mit LTSpice, Beispiele gibts zu Hauf.
Wenn du eine Push Pull Stufe verwendest, kannst du ggf auch nicht Logic
Level MOSFETs verwenden. Aber sie müssen auf jeden Fall im
Sättigungsbereich sein, damit IDrain auch fließen kann!
Daniel S. schrieb:> Und ggf noch einen richtigen Treiber nehmen, der schnell den FET> schaltet. Bspw. Push-Pull, dann ist die Umladezeit am geringsten.
µC-Ausgänge sind ja schon PushPull; allerdings weiss ich nicht,
ob die genug Strom für einen 70A FET liefern können. Im Prinzip
hat Mischa schon recht. Will man eine Schaltung, die auf Anhieb
funktioniert, nimmt man ein Relais. :-)
Gruss
Harald
Sind sie nicht!
Die Push Pull Stufe ist dafür da, die Gate Kapazität schnellstmöglich zu
Entladen, um die Verlustleistung durch den MOSFET zu minimieren. Der
Schaltmoment kann nämlich der Moment sein, in dem der FET die weiße
Fahne hisst!
Über den µC Port kann viel zu wenig Strom fließen, damit das Gate
schnell entladen wird, dafür Push- Pull.
Phillip schrieb:> ich will kein Relais einsetzen, aber trotzdem Danke fuer deine Antwort.
Auch schon mal drüber nachgedacht, wie Du 70A sicher und verlustarm auf
einen FET kontaktierst? Das ist kein Spaziergang mehr.
Hallo,
ich werfe mal BTS555 mit entsprechender Kühlung in den Raum.
Du brauchst allerdings noch einen kleinen FET oder Transistor um den
anzusteuern. Außerdem wird die +12V Seite geschaltet.
Gruß Anja
IRLU8743 7mOhm (I²R) 70x70x0.007= macht ca. 34-einhalb Watt. Sehr
viel!
4 Stück Parallel also. 17.5x17.5x7m= 2.15Watt für jeden Transistor->
sollte gerade gehen- Die Transistoren auf viel Kupfer plan ordentlich
auf die Platine löten. Thermal-Pads und Alu drunter unter die Platine.
Man kann aber auch "herkömmlich" TO220 oder TO247 aufn Kühlkörper
schrauben.
Nur an/aus oder dauerhaft PWM mit mehreren Kilohertz?
BTS5551 würde auch gehen, von der erheblichenVerlustzleistung mal
abgesehen.
Bitte ausch die Schraubverbindungen nicht ausser Acht lassen! Wenn bei
7mR schon 35Watt verheitzt werden. Auch Lötstellen/verbindungen
erreichen schnell 1-2mR! Dickes Kabel (35mm²) und vernünftige
Crimpverbindungen sind hier wohl eher die Herausforderungen!
Schon die auftretenen Überspannungen beim Abschalten berechnet?
Hier war die Abschaltzeit, der Strom(Differenz zwischen max. und min.
also 70A und Null), und die Zuleitungsinduktivität im Spiel. Also eher
etwas langsamer abschalten. Kompromisse finden heisst es hier. da kann
ein arg schneller Mosfet treiber eher kontraprodutiv sein, wenn der
Mosfet am Ende als Avalanche-Diode im ersten Durchbruch herhalten muss.
Und - Bitte nur als Vorschlag nehmen. Gibt auch andere Transistoren!
Oben wurde ja schon einiges genannt.
Gruß
Axelr.
Hallo,
vielen Dank fuer die zahlreiche Unterstuetzung!
Ich hab noch ein Problem, kann man die 70A Last auch irgendwie
simulieren?
Z.B. einen Widerstand aus Draht wickeln, oder ist das zu Riskant (weil
es koennte ja passieren dass man den Widerstand zu klein gewaehlt hat,
weil wie will man mit dem Multimeter schon 0.1714 Ohm genau messen?).
Oder soll ich einfach einen Widerstand basteln, vonmiraus 2V
Durchschicken und schauen wieviel Ampere ich messe und daraus den
Widerstand berechnen? Somit weiss ich auch was das Teil bei 12V an Strom
zieht?
Weil 70A kann ich schlecht mit meinem Multimeter messen und eine
Strommesszange habe ich nicht.
gruss
Phillip schrieb:> Ich hab noch ein Problem, kann man die 70A Last auch irgendwie> simulieren?
Nimm eine entsprechende Menge von Scheinwerferlampen.
Die haben allerdings die unangenehme Eigenschaft, beim
Einschalten den zehnfachen Strom zu ziehen.
> Weil 70A kann ich schlecht mit meinem Multimeter messen
Das geht schon, wenn Du einen passenden Shunt kaufst.
Gruss
Harald
Michael schrieb:> Phillip schrieb:>> Darf ich dich fragen wieso du als R2 100k gewaehlt hast, bzw. wie hast>> du diesen Widerstand berechnet?>> Da ist nix gerechnet. R2 sorgt nur dafür, dass das Gate entladen ist,> solange der µC seinen I/O-Pin noch nicht als Ausgang geschaltet hat.> Man sollte allerdings gucken, was beim Einschalten der 12V wegen der> Kapazitäten im FET genau mit dem GS-Potential passiert.
Hallo,
was genau kann denn mit dem GS-Potential passieren beim Einschalten?
Kann es passieren dass der Mosfet nicht schaltet oder was ist das
Problem?
Danke,
Phillip schrieb:> Z.B. einen Widerstand aus Draht wickeln, oder ist das zu Riskant (weil> es koennte ja passieren dass man den Widerstand zu klein gewaehlt hat,> weil wie will man mit dem Multimeter schon 0.1714 Ohm genau messen?).
Warum soll das Messen solcher Widerstände ein Problem sein? Nimm ein
Netzteil mit Stromanzeige & -begrenzung und lass den Strom durch deinen
Widerstand fließen. Mit dem Multimeter misst du dann direkt über dem
Widerstand die Spannung. Den Rest verrät dir das Ohm'sche Gesetz.
Stichwort: Vierleitermessung
http://de.wikipedia.org/wiki/Vierleitermessung
Ok, ja das mit dem Widerstandsmessen sollte kein Problem sein.
Mal so nebenbei, ich hab hier einen IC gefunden, waere das fuer eine
Treiberschaltung eines nmosfets ok?
https://www.sparkfun.com/datasheets/IC/uln2803a.pdf
Oder ist das Teil zu langsam?
Phillip schrieb:> Wuerde das also nicht funktionieren mit einem Open Collector?> Warum nicht?
Weil du das Gate des MOSFETs laden und wieder entladen musst, wie schon
irgendwo weiter oben stand.Der OC Treiber kann nur in eine Richtung
leiten, du kannst den MOSFET also damit nur an- oder (wie im Fall des
ULN2803, der nach Masse schaltet) ausschalten. Um den MOSFET
anzubekommen bräuchtest du einen entsprechend kleinen Pullup, also einen
Widerstand nach 5V, der das Gate auf die 5V zieht wenn der OC Treiber
aus ist. Dieser Widerstand zieht aber dann immer Strom wenn der MOSFET
aus ist, was meistens unerwünscht ist. Außerdem ist die Lösung mit dem
Widerstand tendentiell langsamer (== mehr Verlustleistung beim
Umschalten) als der Push-Pull Treiber.
Was ich noch nicht ganz verstehe:
Betrachten wir nur den Einschaltfall:
Wie berechnet man ob man eine Gate-Treiberschaltung braucht oder nicht?
Mein uC-Pin kann 5V bei 50mA.
Soweit ich verstanden habe ist dass Problem, dass die Gatekapazitaet
schnell genug aufgeladen werden muss.
Die Frage ist: Wie schnell?
Der Mosfet soll einfach nur 70A bei 12V einschalten. Wie schnell muss er
dafuer geschaltet werden ohne dass er verbrennt und wie berechnet man
die Leistungsdaten die der Mosfet-Treiber haben muss? Welche Daten muss
ich vom Mosfet wissen?
Vielen Dank
Naja, das Ende des Plateaus ist erst nach etwa 3,5µs erreicht. Erst dort
kann man von einem durchgeschalteten FET sprechen.
Hast du dir mal die Verlustleistung im Einschaltmoment angeschaut? Satte
300W werden hier verbraten.
Außerdem ist es keine gute Idee den FET direkt durch den µC-Portpin zu
schalten, der 120Ohm Widerstand begrenzt dir zwar den Strom auf etwa
40mA aber kann das dein µC überhaupt? Mit Treiber ist das ganze
schneller, robuster und sicherer.
Nächste Frage: wie willst du die Verlustleistung von 21W (es gibt eine
Menge Leute, die mit dieser Leistung löten!) loswerden?
Ich würde das ganze mit (mindestens) drei Transistoren parallel lösen,
je nachdem was ich an maximaler Umgebungstemperatur, Einschaltdauer usw.
zu erwarten habe.
Meine Empfehlung: mehrere Transistoren parallel und einen ordentlichen
Treiber davorschalten.
Christian
Hallo Christian,
Christian Gärtner schrieb:> Naja, das Ende des Plateaus ist erst nach etwa 3,5µs erreicht.> Erst dort> kann man von einem durchgeschalteten FET sprechen.> Hast du dir mal die Verlustleistung im Einschaltmoment angeschaut? Satte> 300W werden hier verbraten.
Wie kommst du auf den Wert von 300 Watt?
Wie berechnet man das?
>> Außerdem ist es keine gute Idee den FET direkt durch den µC-Portpin zu> schalten, der 120Ohm Widerstand begrenzt dir zwar den Strom auf etwa> 40mA aber kann das dein µC überhaupt? Mit Treiber ist das ganze> schneller, robuster und sicherer.
mein uC kann bei 5V ca. 50mA.
>> Nächste Frage: wie willst du die Verlustleistung von 21W (es gibt eine> Menge Leute, die mit dieser Leistung löten!) loswerden?
Das ist (hoffe ich) das geringere Problem da der Verbraucher nur ca. 2-3
Sekunden eingeschaltet bleiben soll.
gruss
Hallo,
wie ich die Verlustleistung berechnet habe? Garnicht, LTSpice macht das
für mich: einfach als Ausdruck U*I angeben.
Welchen µC verwendest du? Den Portpin, der 50mA treibt möchte ich mal
gerne sehen.
Hi,
Christian Gärtner schrieb:> Hallo,>> wie ich die Verlustleistung berechnet habe? Garnicht, LTSpice macht das> für mich: einfach als Ausdruck U*I angeben.>
Wo genau muss ich U*I angeben?
Meinst du die 300W beim Einschalten zerstoeren den Mosfet?
> Welchen µC verwendest du? Den Portpin, der 50mA treibt möchte ich mal> gerne sehen.
ist ein Experimentierboard, da haengt noch ein Treiber dazwischen...
Phillip schrieb:> Hi,>> Christian Gärtner schrieb:>> Hallo,>>>> wie ich die Verlustleistung berechnet habe? Garnicht, LTSpice macht das>> für mich: einfach als Ausdruck U*I angeben.>>>> Wo genau muss ich U*I angeben?
Habs gefunden, im Graph das eintippen: V(n003)*Ix(M1:D)
Meint Ihr der Mosfet haelt den Einschaltvorgang aus oder ist das eher
Glueckssache?
Wie berechnet man denn die Verlustleistung beim Einschaltvorgang wenn
man kein LTSpice hat?
gruss
Bei diesen Leistungen würde ich auf jeden Fall eine Treiberschaltung
einsetzen. Ein uC-Pin liefert einfach nicht ausreichend Strom, um den
FET schnell durchzuschalten. 70A über eine Platine ist auch nicht ganz
einfach, es sei denn es geht nur um Pulse kurze Pulse bis max. einige
Sekunden. Bei einer Parallelschaltung kann man den Strom über eine sehr
große Fläche verteilen. Mit einer 4-Lagen-70u-Platine geht das noch ganz
bequem, ansonsten muss man womöglich dicke Kabel anlöten. Und selbst
dann kommt man an mehreren FET kaum vorbei, da die meisten Packages
keine 70A dauerhaft können.
Aber selbst wenn ich die Gater-Source-Spannung auf 20V erhoehe oder
einfach nur den Gatwiderstand auf 0 Ohm setze, habe ich ca. 300W
Verlustleistung. Das einzige was sich da aendert ist, dass die 300W eine
kuerzere Zeit anliegt.
Kann man im Datenblatt auslesen wie lange welche Verlustleistung
anliegen darf? Oder kann man das irgendwie berechnen?
Vielen Dank und gruss
Phillip schrieb:> Kann man im Datenblatt auslesen wie lange welche Verlustleistung> anliegen darf? Oder kann man das irgendwie berechnen?
In manchen Datenblättern steht wohl die Wärmekapazität.
Damit kann man das umrechnen. Das schnelle Erhitzen und
wieder abkühlen verringert natürlich auch die Lebensdauer
des FET. Ausrechnen, um wieviel, kann ich aber auch nicht.
Gruss
Harald
Die max. Verlustleistung des Transistors laut Datenblatt beträgt 370W
@25°C.
Mit dem Einschalten pumpst du Leistung rein und damit geht die
Temperatur des Siliziums hoch. Hier mit der Kühlanbindung zu rechnen ist
nicht nötig, da der Zeitraum viel zu kurz ist. Der Wärmetransport über
die Kühlanbindung ist nicht schnell genug!
Ich gehe mal davon aus, dass es beim ersten Einschalten (Transistor ist
kalt) wahrscheinlich gerade noch funktioniert, beim zweiten Einschalten
(kurze Zeit später, wenn der Transistor noch warm ist) zum Knall kommt.
Die Verlustleistung beim Einschalten, bzw. besser die gesamte in Wärme
umgesetzte Energie muss unbedingt beachtet. Die Energie ist natürlich um
so kleiner, je kürzer der Einschaltzeitraum ist. Ich würde hier nicht
höher gehen als die "Single Pulse Avalanche Energy".
Da das ganze meines Erachtens nicht mit einem Transistor alleine
dauerhaft funktionieren wird, wirst du nicht um schätzungsweise zwei
weitere Transistoren herumkommen.
Was mich irgendwie stoert ist, dass nirgendswo in den Datenblaettern
eine Zeitangabe vorhanden ist,
z.B. wie lange kann man den FET ueberlasten ohne dass dieser Schaden
nimmt bzw. zu heiss wird...
Meist ist auch immer der Pulsed Drain Current angegeben der ein
Vielfaches des Nennstroms betraegt - ja schoen, aber wie lange darf der
Puls denn andauern? - Zeitangaben fehlen immer
Oder auch wie schnell sollte der Mosfet durchschalten damit er nicht
verbrennt... Nix, kein Diagramm gar nix darueber...
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irls4030pbf.pdf
Eure Hilfe ist aber echt super! Danke
@Antimedial
> Ja, die thermische Impedanz ist angegeben.
Die bringt dir beim Einschaltzen gar nichts, bis die Energie an den
Kühlung bzw. über das Gehäuse abgewandert ist, hat sich das Silizium
schon in blauen Rauch verwandelt.
Harald Wilhelms schrieb:> In manchen Datenblättern steht wohl die Wärmekapazität.> Damit kann man das umrechnen. Das schnelle Erhitzen und> wieder abkühlen verringert natürlich auch die Lebensdauer> des FET. Ausrechnen, um wieviel, kann ich aber auch nicht.
Das ist relativ einfach, wenn man die Wärmekapazität hat. In fast allen
Datenblättern findet man die Kurve für die thermische Impedeanz. Man
braucht dazu nur noch Lebensdauerangaben vom Hersteller - dafür gibt es
meistens Application Notes. Allerdings ist ein Schaltereignis von einer
us noch so weit unter der Wärmekapazität, dass es im Prinzip überhaupt
keine Rolle spielt, solange man nicht ständig schaltet. Es geht also
schon mit einem uC-Pin, aber die Lösung mit Treiberschaltung ist einfach
sauberer, allein schon weil man nicht unbedingt einen Logic-Level-FET
einsetzen muss.
@Philip
Diese Angaben die du vermisst sehen alle im Datenblatt. Man muss sie nur
RICHTIG interpretieren.
Und gerade IR-Datenblätter sind aussagekräftig, nicht wie Fairchild oder
diverse fernöstliche Hersteller.
Christian Gärtner schrieb:> Die bringt dir beim Einschaltzen gar nichts, bis die Energie an den> Kühlung bzw. über das Gehäuse abgewandert ist, hat sich das Silizium> schon in blauen Rauch verwandelt.
Quatsch. Die thermische Impedanz hat überhaupt nichts mit dem Kühlkörper
zu tun, sondern beschreibt allein die Wärmekapazität des Chips (und
evtl. des Packages). Man kann also exakt bestimmen, wie lang man mit
welcher Verlustleistung welche Chiptemperatur erreicht.
Christian Gärtner schrieb:> @Philip> Diese Angaben die du vermisst sehen alle im Datenblatt. Man muss sie nur> RICHTIG interpretieren.
Ja, da hakts bei mir noch, aber ich freu mich dass ich hier super Hilfe
bekomme!
Bezueglich dem Datenblatt nochmal:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irls4030pbf.pdf
Bei Fig. 1 ist ein Diagramm angegeben dass -so meine ich es zumindest-
angiebt, wie stark man den Ausgang bei eintsprechender Gatespannung
belasten kann innerhalb einer Zeitdauer von <= 60us.
Wenn ich mir also Fig. 1 anschaue und U(GS)=4.5V, dann sehe ich, dass
ich bei U(DS)=12V mehr als 100A ziehen darf (sofern dies weniger als
60us dauert). Bzw. da ist der Graph gar nicht weitergezeichnet bei
V(DS)=12V und U(GS)=4.5V.....
Der Einschaltvorgang dauert aber bei mir nur ca. 3.5us, somit waere ich
doch weit im gruenen Bereich?
Oder verstehe ich da etwas falsch?
Christian Gärtner schrieb:> Impedanz != Kapazität
Natürlich nicht, es ist die thermische Kapazität parallelgeschaltet mit
dem thermischen Widerstand. Bei kurzen Impulsen ist aber die Kapazität
dominant.
Antimedial schrieb:> Christian Gärtner schrieb:>> Impedanz != Kapazität>> Natürlich nicht, es ist die thermische Kapazität parallelgeschaltet mit> dem thermischen Widerstand. Bei kurzen Impulsen ist aber die Kapazität> dominant.
Richtig, und wenn du das so weiter oben geschrieben hättest, dann hätte
ich auch gar nichts anzumerken gehabt.
Zurück zum Problem:
Laut der Abbildung 1 wärst du bei Tj=25°C (Siliziumtemperatur) sicher.
Die Frage ist jetzt, wie sieht das Einschalt-/Ausschaltverhalten aus?
Zeitliche Abstände usw.
@Philipp: Oben ist schon mal gefragt worden: Wie oft willst du denn
schalten? PWM, oder nicht?
Sind für dich mehrere Transistoren (ca 4, um auf Nummer sicher zu gehen)
mit einer guten Treiberschaltung ein Problem?
In LTSpice kann man auch die im Bauteil umgesetzte Durchschnittsleistung
und ich glaube auch die Durchschnittsenergie anschauen.
Mein Vorschlag:
Treiber mit 4 MOSFETs
Alles andere ist viel zu hypothetisch wann es wie noch gut funktioniert
und wann nicht!
Christian Gärtner schrieb:> Richtig, und wenn du das so weiter oben geschrieben hättest, dann hätte> ich auch gar nichts anzumerken gehabt.
Gut, dann hast du ja begriffen, dass deine ursprüngliche Aussage Unsinn
war.
Daniel S. schrieb:> @Philipp: Oben ist schon mal gefragt worden: Wie oft willst du> denn> schalten? PWM, oder nicht?
Mir ist nur der Einschaltvorgang wichtig, kein PWM.
> Sind für dich mehrere Transistoren (ca 4, um auf Nummer sicher zu gehen)> mit einer guten Treiberschaltung ein Problem?
Ich will mit so wenig wie moeglich auskommen.
Christian Gärtner schrieb:> Zurück zum Problem:> Laut der Abbildung 1 wärst du bei Tj=25°C (Siliziumtemperatur) sicher.> Die Frage ist jetzt, wie sieht das Einschalt-/Ausschaltverhalten aus?> Zeitliche Abstände usw.
Meinst du das Einschaltverhalten des uC Pins?
Fig13 ist genau das Diagramm, das ich gemeint hab. Was ist an daran
nicht zu verstehen? Dir fehlen anscheinend die Grundlagen in thermischen
Design? Dann solltest du erst einmal die Theorie lernen.
Antimedial schrieb:> Dir fehlen anscheinend die Grundlagen in thermischen> Design?
Und nicht nur das. Er wirds schon schaffen den FET zu zerkochen, das ist
immerhin interessant und lustig anzusehen.
Ein Relais, das diese Aufgabe ohne großartige Maßnahmen zuverlässig
löst, ist dagegen natürlich langweilig.
Hallo
@Phillip
Beim IRLS4030 findest die Überlastfähigkeit auf S4, FIG8. "Maximum Safe
Operating Area".
Man kann das z.B. so schätzen:
Du möchtest wissen, wie lange du dir Zeit lassen darfst, deine 70A bei
12V einzuschalten: Prüfe nach, wo Id=70A und Vds12V liegen: Zwischen
100µs und 1ms. Die Zeit muss man noch linear deraten, weil das für
Tj=25° gilt.
Derating: Berechnen, wie heiß die Sperrschicht im Betrieb ist (S1 -
Thermal resistance). Umso heißer, umso kürzer die Zeit (100° ist die
Hälfte).
Das gilt dazu nur für einen einzelnen Schaltvorgang - die Sperrschicht
muss sich danach abkühlen. Wie schnell das geht siehe S5.
Das ist wirklich nur eine grobe Schätzung ob es überhaupt geht, weil
eigentlich ist VDS über die Einschaltzeit im Mittel 6V - das man so
rechnen kann, setzt aber voraus, dass das Einschalten schnell ist.
Mit den Werten in FI13 kann man das übrigens mit LTSPICE simulieren
(Werte in el. Äquivalente übersetzen):
http://www.vishay.com/docs/73554/73554.pdf
Wie sollen den bei V_ds=12V I_d=70Ampere fliessen?
Macht doch mal langsam...
[1] Bei V_ds=12V fliesst nichts,
[2] Bei V_ds=6V fliessen 35A,
[3] Bei V_ds=(I_nenn x Rds_on@5V(U_gs)) fliessen die 70Ampere, um die es
hier geht.
Jetzt muss man zusehen, das man dien Bereich[2] möglichst schnell
durchfährt.
Man muss hier integrieren oder (wer das nicht kann) um[2] herum mehrere
Stützstellen aufmachen. 9v, 7.5V, 4.5V usw. und hier die resultierenden
Ströme und Leistungen ausrechnen. Die Gesamtzeit teilt sich durch die
Anzahl der Stützstellen und man bekommt Wattsekunde (Ws) raus.
Das kann man in Joule umrechnen und sollte, wie oben richtig genannt,
deutlich unterhalb der angegebenen maximalen Avalanche-Energie liegen.
Bei LTSpice hält man die [ALT] Taste gedrückt und klickt aufs Bauteil.
So bekommt man die Leistung angezeigt.
Man kann ebenso die [Strg] taste drücken und im Graph auf den Ausdruck
klicken. gibt einem das Integral über die Zeit ...
Axelr.
Ich hoffe, das das soweit stimmt, was ich schrieb.
Vielen Dank fuer die rege Beteiligung!
Axel R. schrieb:> Wie sollen den bei V_ds=12V I_d=70Ampere fliessen?> Macht doch mal langsam...>> [1] Bei V_ds=12V fliesst nichts,> [2] Bei V_ds=6V fliessen 35A,> [3] Bei V_ds=(I_nenn x Rds_on@5V(U_gs)) fliessen die 70Ampere, um die es> hier geht.> Jetzt muss man zusehen, das man dien Bereich[2] möglichst schnell> durchfährt.> Man muss hier integrieren oder (wer das nicht kann) um[2] herum mehrere> Stützstellen aufmachen. 9v, 7.5V, 4.5V usw. und hier die resultierenden> Ströme und Leistungen ausrechnen. Die Gesamtzeit teilt sich durch die> Anzahl der Stützstellen und man bekommt Wattsekunde (Ws) raus.> Das kann man in Joule umrechnen und sollte, wie oben richtig genannt,> deutlich unterhalb der angegebenen maximalen Avalanche-Energie liegen.>> Bei LTSpice hält man die [ALT] Taste gedrückt und klickt aufs Bauteil.> So bekommt man die Leistung angezeigt.> Man kann ebenso die [Strg] taste drücken und im Graph auf den Ausdruck> klicken. gibt einem das Integral über die Zeit ...>> Axelr.>> Ich hoffe, das das soweit stimmt, was ich schrieb.
ich habe mal die Befehle bei LTSpice ausgefuhrt wie du gesagt hast
(siehe Bildanhang).
Also LTSpice spuckt mir knapp 600uJ beim Einschaltvorgang aus, ist das
die Avalanche-Energie?
Das Datenblatt nennt 305mJ als "Single Pulse Avalanche Energy", somit
muesste ich ja weit darunter liegen?
eben(dt) ;)
Soo wild ist das alles nicht.
Problematisch wird es bei PWM: Wenn das dauernd hin und her geht, das
wird das ganz schnell warm. Aber bei nur ein zwei Mal in der Stunde? Soo
schnell passiert da nichts.
Die Avalanche-Energie ist Die Energie, die der FET im "Durchbruch"
abkann.
http://de.wikipedia.org/wiki/Lawinendurchbruch
Eher sind die parasitären Induktivitäten zu beachten! Die ziehen Dir
dein Gate-Potenzial schnell in den negativen Bereich! Da sind schnell
U_gs deutlich größer 20Volt erreicht. --> kaputt.
SourcePin-Leiterbahn zu lang. Schon ist es passiert.
Du kannst ja mal eine kleine Induktivität (20nH) an den Sourcepin
schalten und dann U_gs aufnehmen.
Was willst du da eigentlich einschalten?
Wie oft und wie schnell hintereinander soll ein/ausgeschaltet werden?
Bist du sicher daß ein/mehrere Mosfet(s) wirklich die richtige Lösung
ist?
Bei 70A ist kein Verbraucher mehr rein ohmsch zu betrachten. Durch die
hohen Ströme wirken sich beim schnellen Schalten schon sie
Leitungsinduktivitäten stark genug aus um dir den Fet beim ersten
Auschalten zu zerschießen.
Besorg dir schonmal ausreichend Ersatz-Fets und ein Speicheroszi.
Hallo Udo,
Udo Schmitt schrieb:> Was willst du da eigentlich einschalten?
ich will "nur" einen Draht durchschmelzen, es dauert ca. 2 Sekunden bis
der Draht durchgeschmolzen ist
> Wie oft und wie schnell hintereinander soll ein/ausgeschaltet werden?>
Der Mosfet soll ca. einmal pro Stunde eingeschaltet werden.
Ausschalten braucht sich der Mosfet nicht, das macht der Draht im
Stromkreis der innerhalb von ca. 2 Sekunden durchschmilzt.
> Bist du sicher daß ein/mehrere Mosfet(s) wirklich die richtige Lösung> ist?>
Ja, ich will nur einen Mosfet haben, die Schaltung soll so einfach wie
moeglich sein. Auch auf einen Kuehlkoerper moechte ich verzichten.
> Bei 70A ist kein Verbraucher mehr rein ohmsch zu betrachten. Durch die> hohen Ströme wirken sich beim schnellen Schalten schon sie> Leitungsinduktivitäten stark genug aus um dir den Fet beim ersten> Auschalten zu zerschießen.
Wenn der Draht durchschmilzt liegt ja die Induktionsspannung an den
durchgeschmolzenen Drahtenden an, kann deswegen auch noch der Mosfet
zerstoert werden?
Ich hab jetzt ein paar Fets bestellt und werde demnaechst das ganze
austesten.
Phillip schrieb:> Ja, ich will nur einen Mosfet haben, die Schaltung soll so einfach wie> moeglich sein. Auch auf einen Kuehlkoerper moechte ich verzichten.
Das wirst du kaum schaffen. Entweder viel Fläche (und deshalb mehrere
Bauteile), oder Kühlkörper (dann wird es aber mit einem Bauteil mit der
Anbindung sehr kritisch).
Phillip schrieb:> Wenn der Draht durchschmilzt liegt ja die Induktionsspannung an den> durchgeschmolzenen Drahtenden an, kann deswegen auch noch der Mosfet> zerstoert werden?
Was hat das mit durchschmelzen zu tun? Bei jedem Schalten hast du eine
Überspannung an deinem Schalter bedingt durch die Leitungsinduktivität.
Die muss also so gering wie möglich bleiben, durch niederinduktiven
Aufbau und dem Einsatz von Kondensatoren.
Antimedial schrieb:> Phillip schrieb:>> Ja, ich will nur einen Mosfet haben, die Schaltung soll so einfach wie>> moeglich sein. Auch auf einen Kuehlkoerper moechte ich verzichten.>> Das wirst du kaum schaffen. Entweder viel Fläche (und deshalb mehrere> Bauteile), oder Kühlkörper (dann wird es aber mit einem Bauteil mit der> Anbindung sehr kritisch).>
Brauch ich auch einen Kuehlkoerper wenn das Teil hoechstens 2 Sekunden
eingeschaltet sein soll?
Sobald der Draht durchgeglüht ist, stirbt der FET. Kühlkörper ist bei 2
Sekunden von der Anzahl der Halbleiter abhängig...
Welche und wieviele MOSFETs werden denn jetzt verwendet?
Phillip schrieb:> Brauch ich auch einen Kuehlkoerper wenn das Teil hoechstens 2 Sekunden> eingeschaltet sein soll?
Ok, das habe ich nicht gelesen. Zwei Sekunden sollten bei einem großen
Package noch gehen. Das Thema mit der Platine ist dann auch eher
unkritisch. Ich würde dann auf SMD mit viel Kupferfläche gehen.
Axel R. schrieb:> Sobald der Draht durchgeglüht ist, stirbt der FET.
Wenn man es richtig macht, nicht. In diesem Fall könnte man auch eine
TVS zur Überspannungsbegrenzung einsetzen.
ich habe das Thema Überspannungsschutz schon weiter oben zu
thematisiert. Auch andere haben das bereits angesprochen. scheint dem TO
aber nicht zu jucken.
Meinst du das?
Axel R. schrieb:> Eher sind die parasitären Induktivitäten zu beachten! Die ziehen Dir> dein Gate-Potenzial schnell in den negativen Bereich! Da sind schnell> U_gs deutlich größer 20Volt erreicht. --> kaputt.> SourcePin-Leiterbahn zu lang. Schon ist es passiert.
Ich gehe mal von einem Low-Side-FET aus. Das Layout muss natürlich
sauber sein. Über den Treiberstrang darf kein Laststrom fließen. Ideal
ist natürlich eine getrennte Versorgungsspannung.
Vds ist dagegen immer ein Problem. Da hilft aber ein Ausgleichsnetzwerk.
Vermutlich reicht sogar ein C. Im Zweifelsfall noch eine TVS über den
FET, oder das Gate aktiv klemmen (dann allerdings wieder auf Kosten der
Verlustleistung). Eine Freilaufdiode muss natürlich auch vorhanden sein.
Axel R. schrieb:> Wenn man es richtig macht, nicht. In diesem Fall könnte man auch eine> TVS zur Überspannungsbegrenzung einsetzen.
Wie dimensioniert man sowas?
Am Fet (Lastkreis) haengen jeweils 16x 0.8m Leitung dran (also ich hab 8
Widerstaende parallel, an jedem Widerstand gehen 2 Leitungen mit jeweils
0.8m laenge)
Phillip schrieb:> Wie dimensioniert man sowas?
W = 0.5 * I² * L
Die Energie muss deine Diode maximal vertragen. Die Induktivität der
Leitungen musst du im Tabellenbuch nachschlagen, oder messen. Die
Leitungen würde ich unbedingt verdrillen.
Phillip schrieb:> mhm, grob gesagt liegen ca. 110V beim Ausschalten, egal ob ich jetzt> 20uH oder 1H als Leitungsinduktivitaet verwende.
weil die Breakdown-Spannung deines Transistors ca. 100V beträgt und dein
Simulationsmodell für den FET den Durchbruch berücksichtigt. Egal ob
20uH oder 1H: sobald am Drain die Durchbruchpannung erreicht ist fließt
der Strom wieder über den Transistor. Der Wert der Induktivität bestimmt
dann, wie lange der Strom weiterfließt und wie viel Energie der FET
wegstecken muss.
Phillip schrieb:> Wenn der Draht durchschmilzt liegt ja die Induktionsspannung an den> durchgeschmolzenen Drahtenden an, kann deswegen auch noch der Mosfet> zerstoert werden?
Im Prinzip und sofern alles immer läuft wie geplant ist dein Gedanke
richtig: wenn die Last hochohmig wird solange der FET noch leitet, wird
die gespeicherte Energie nicht im FET verheizt sondern in der Last. Der
Fet sieht dann auch keine Überspannung.
Aber in der Realität musst du immer damit rechnen, dass das auch mal
nicht so klappt wie geplant (Vielleicht weil der Draht wider Erwarten
doch nicht wegschmilzt. Oder weil dort ein Lichtbogen zündet der noch
nicht erloschen ist, wenn du den FET ausschaltest). Deine Schaltung
sollte möglichst auch diese unerwünschten Fälle überleben.
Phillip schrieb:> Der Mosfet soll ca. einmal pro Stunde eingeschaltet werden.> Ausschalten braucht sich der Mosfet nicht, das macht der Draht im> Stromkreis der innerhalb von ca. 2 Sekunden durchschmilzt.
Dann könntest Du ja auch einen Thyristor nehmen. Die sind wesentlich
robuster.
Harald Wilhelms schrieb:> Phillip schrieb:>>> Der Mosfet soll ca. einmal pro Stunde eingeschaltet werden.>> Ausschalten braucht sich der Mosfet nicht, das macht der Draht im>> Stromkreis der innerhalb von ca. 2 Sekunden durchschmilzt.>> Dann könntest Du ja auch einen Thyristor nehmen. Die sind wesentlich> robuster.
Ja, aber ich will den Stromkreis doch lieber auch manuell ausschalten
koennen, falls der Draht doch nicht durchschmilzt bzw. irgendwo
hinfaellt und einen Kurzschluss macht.
Ich hab nochmal den Threat durchgelesen, ist der BTS555 wirklich
idiotensicher?
Kann man den 1:1 gegen ein Relais ersetzen und braucht man sich da
nichtmal Gedanken machen wg. Ausschaltinduktion etc?
Phillip schrieb:> Der Mosfet soll ca. einmal pro Stunde eingeschaltet werden.> Ausschalten braucht sich der Mosfet nicht, das macht der Draht im> Stromkreis der innerhalb von ca. 2 Sekunden durchschmilzt.
Und warum nimmst du dann nicht einen dünneren Draht, der schon bei
geringerem Strom durchbrennt?
Phillip schrieb:> mhm, grob gesagt liegen ca. 110V beim Ausschalten, egal ob ich jetzt> 20uH oder 1H als Leitungsinduktivitaet verwende...
Mach erst einmal eine Freilaufdiode rein. Und dann ein C an der
Versorgungsspannung.
Antimedial schrieb:> Phillip schrieb:>> mhm, grob gesagt liegen ca. 110V beim Ausschalten, egal ob ich jetzt>> 20uH oder 1H als Leitungsinduktivitaet verwende...>> Mach erst einmal eine Freilaufdiode rein. Und dann ein C an der> Versorgungsspannung.
Also also Freilaufdiode kann ich dann eine ganz normale Diode verwenden
(12V, ca. 70A) ?
Achim S. schrieb:> Phillip schrieb:>> Wenn der Draht durchschmilzt liegt ja die Induktionsspannung an den>> durchgeschmolzenen Drahtenden an, kann deswegen auch noch der Mosfet>> zerstoert werden?>> Im Prinzip und sofern alles immer läuft wie geplant ist dein Gedanke> richtig: wenn die Last hochohmig wird solange der FET noch leitet, wird> die gespeicherte Energie nicht im FET verheizt sondern in der Last. Der> Fet sieht dann auch keine Überspannung.>> Aber in der Realität musst du immer damit rechnen, dass das auch mal> nicht so klappt wie geplant (Vielleicht weil der Draht wider Erwarten> doch nicht wegschmilzt. Oder weil dort ein Lichtbogen zündet der noch> nicht erloschen ist, wenn du den FET ausschaltest). Deine Schaltung> sollte möglichst auch diese unerwünschten Fälle überleben.
Also der Mosfet wird aufjedenfall erst nach dem Schmelzen der Draehte
abgeschaltet. Somit duerfte das Ueberspannungsproblem auch geloest
sein...
Phillip schrieb:> Also der Mosfet wird aufjedenfall erst nach dem Schmelzen der Draehte> abgeschaltet. Somit duerfte das Ueberspannungsproblem auch geloest> sein...
d.h. wenn der Draht einmal nicht schmilzt (weil z.B. irgend ein
Übergangswiderstand zu groß ist und den Strom begrenzt) wirst du den FET
ewig weiterlaufen lassen?
Achim S. schrieb:> Phillip schrieb:>> Also der Mosfet wird aufjedenfall erst nach dem Schmelzen der Draehte>> abgeschaltet. Somit duerfte das Ueberspannungsproblem auch geloest>> sein...>> d.h. wenn der Draht einmal nicht schmilzt (weil z.B. irgend ein> Übergangswiderstand zu groß ist und den Strom begrenzt) wirst du den FET> ewig weiterlaufen lassen?
naja, wenn der Draht nicht schmilzt hab ich ganz andere Probleme.... :D
Phillip schrieb:> Also also Freilaufdiode kann ich dann eine ganz normale Diode verwenden> (12V, ca. 70A) ?
Im Prinzip ja. Geht erst einmal um die Simulation, da ist es egal.
Phillip schrieb:> Kann es schlimmstenfalls auch das Gate bzw. die Ansteuerung> (Experimentierboard) zerschiessen wenn an Drain und Source 110V> anliegen?
Wenn dir der FET weg brennt, ja. Sogar ziemlich sicher.
Embedded schrieb:> Phillip schrieb:>> Kann es schlimmstenfalls auch das Gate bzw. die Ansteuerung>> (Experimentierboard) zerschiessen wenn an Drain und Source 110V>> anliegen?>> Wenn dir der FET weg brennt, ja. Sogar ziemlich sicher.
Gibt es eine Moeglichkeit die Ansteuerung (Experimentierboard) zu
schutzen?
Das komische ist, sobald ich eine Freilaufdiode reinschalte, simuliert
mir LTSpice trotzdem um die 100V....
Phillip schrieb:> Gibt es eine Moeglichkeit die Ansteuerung (Experimentierboard) zu> schutzen?
uC -> Optokoppler -> Mosfet treiber
Hätte ein IGBT in diesem Fall eigentlich vorteile gegenüber Mosfets?
Phillip schrieb:> Das komische ist, sobald ich eine Freilaufdiode reinschalte, simuliert> mir LTSpice trotzdem um die 100V....
dann hast du sie falsch eingebaut...
Hallo nochmal,
wie kuehlt man denn so einen Mosfet?
Der IRLSL4030 hat leider keine Metallplatte mit Loch fuer die Schraube
wo man den Kuehlkoerper befestigen kann...
siehe:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irls4030pbf.pdf
Hat jemand eine Idee wie man den Kuehlkoerper da befestigt?
Danke!
