Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik mosfet für aufwärtswandler bzw. abwärtswandler


von kel (Gast)


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kann mir jemand vielleich ein Mosfet empfehlen, dass sehr kleiner RDSon
hat und mit dem Treiber IR2101 bis zu 10A schalten kann. (kein logic
level).

Anwendung: Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller.

Leider finde ich nur welche mit RDSon bis zu 0,2Ohm. Ich braucher welche
mit weniger als 0,2Ohm.

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Also: Rds,on ist nicht alles. Je nach Versorgung vom Treiber ist die 
Gateladung eine große Quelle an Verlustleistung und zusätzlich die 
Ausgangskapazität Coss sowie je nach Topologie Einschalt- und 
Ausschaltzeit. Welche Eingangs. und Ausgangsspannung hast du denn und 
wie schnell willst du takten?
Für einen Flyback mit bis zu 100V Eingangsspannung hab ich mir kürzlich 
mal den BSZ900N20 ausgesucht. Bei weniger Spannungsfestigkeit könnte ein 
FDMS8622 gut abschneiden.

Ich hatte auch erst nur nach Rds,on geguckt. aber habe dann mal 
zusammengetragen, was eigentlich zur Verlustleistung beiträgt und bin 
dann zu FETs gekommen, die einen höheren Rds,on haben, aber in Summe nur 
20% der Verlustleistung bewirken, die Verluste in den Treibern mit 
eingerechnet.

Wie suchst du denn, dass du unter 200mOhm nichts findest? Tip: bei 
Digikey und Konsorten die parametrische Suche verwenden.

von Ingo (Gast)


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Also Reichelt hat genügend MOSFETs! Z.B. Der IXFH50N20 => 200V/50A

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Z.B. der IRFB3207 bzw. IRFS3207 mit 75A und typ. 4,5 mOhm RDSon. VDSS 
ist 75V.

: Bearbeitet durch User
von kel (Gast)


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Kevin K. schrieb:
> Also: Rds,on ist nicht alles. Je nach Versorgung vom Treiber ist
> die
> Gateladung eine große Quelle an Verlustleistung und zusätzlich die
> Ausgangskapazität Coss sowie je nach Topologie Einschalt- und
> Ausschaltzeit. Welche Eingangs. und Ausgangsspannung hast du denn und
> wie schnell willst du takten?
> Für einen Flyback mit bis zu 100V Eingangsspannung hab ich mir kürzlich
> mal den BSZ900N20 ausgesucht. Bei weniger Spannungsfestigkeit könnte ein
> FDMS8622 gut abschneiden.


Eingangsspannung 15 V ausgangsspannung max. 50V. f=15kHz. Maximaler 
Schaltstrom beträgt 10Amper.

von kel (Gast)


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kel schrieb:

Kevin K. schrieb:
> Also: Rds,on ist nicht alles. Je nach Versorgung vom Treiber ist
> die
> Gateladung eine große Quelle an Verlustleistung und zusätzlich die
> Ausgangskapazität Coss sowie je nach Topologie Einschalt- und
> Ausschaltzeit. Welche Eingangs. und Ausgangsspannung hast du denn und
> wie schnell willst du takten?
> Für einen Flyback mit bis zu 100V Eingangsspannung hab ich mir kürzlich


Eingangsspannung 15 V ausgangsspannung max. 50V. f=15kHz. Ich würde als 
Treiber IR2101 verwenden. Maximaler Schaltstrom beträgt 10Amper.

von kel (Gast)


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kel schrieb:
> kel schrieb:
>
> Kevin K. schrieb:
>> Also: Rds,on ist nicht alles. Je nach Versorgung vom Treiber ist
>> die
>> Gateladung eine große Quelle an Verlustleistung und zusätzlich die
>> Ausgangskapazität Coss sowie je nach Topologie Einschalt- und
>> Ausschaltzeit. Welche Eingangs. und Ausgangsspannung hast du denn und
>> wie schnell willst du takten?
>> Für einen Flyback mit bis zu 100V Eingangsspannung hab ich mir kürzlich
>
> Eingangsspannung 15 V ausgangsspannung max. 50V. f=15kHz. Ich würde als
> Treiber IR2101 verwenden. Maximaler Schaltstrom beträgt 10Amper.


Darf ich auch MOSFETs nehmen mit Drainströmen um die 100A, auch wenn nur 
weit unter 100A geschaltet werden sollen? Was für nachteile hat es in 
der Praxis?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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kel schrieb:
> Was für nachteile hat es in der Praxis?
Du gibst zu viel Geld aus.

BTW: Du stellst dir das mit dem Schaltregler zu einfach vor...

von kel (Gast)


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kel schrieb:
> Darf ich auch MOSFETs nehmen mit Drainströmen um die 100A, auch wenn nur
> weit unter 100A geschaltet werden sollen? Was für nachteile hat es in
> der Praxis?

Nochmal die Frage:

Darf ich auch MOSFETs nehmen mit Drainströmen um die 100A, auch wenn nur
weit unter 100A geschaltet werden sollen (0,1A-5A)?

Der Transistor wird auf jeden Fall ein richtig dimensioniertes 
Kühlkörper haben. Ich nehme natürlich ein Mosfettreiber, der dafür genug 
Ausgangsstrom liefern kann (wegen große Gatekapazitäten). (fTakt: 
15kHz.)

von Falk B. (falk)


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@ kel (Gast)

>Darf ich auch MOSFETs nehmen mit Drainströmen um die 100A, auch wenn nur
>weit unter 100A geschaltet werden sollen (0,1A-5A)?

Sicher. Ob es technisch wie ökonomisch sinnvoll ist, ist eine andere 
Frage.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Je "dicker" der Fet umso grösser sind i.a. auch die Anforderungen an den 
Treiber. Wenn das passt (Gatekapazität, Gatespannuung) spricht nicht 
gegen Verwendung überdimensionierter Fets.

von Bernd K. (bmk)


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Achte auch auf einen niedrigen Qg Wert. Umso leichter und schneller
gelingt es dem Treiber, das Gate umzuladen und Verluste zu vermeiden.
Aber: Je niedriger der Rdson ist, desto höher wird der Qg Wert.

Beispiele:

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd18563q5a&fileType=pdf

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd18533q5a&fileType=pdf

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=csd18532q5b&fileType=pdf

Im ersten Beispiel liegt Qg bei 15 nC (extrem niedrig) und der
Rdson liegt bei 5,7 mOhm. Schon ok. Bei 10A liegt die statische
On Verlustleistung bei P=I²x R = 0,57 W

Im zweiten Beispiel liegt Qg bei 29 nC (sehr niedrig) und der
Rdson liegt bei 4,7 mOhm. Recht gut. Bei 10A liegt die statische
On Verlustleistung bei P=I²x R = 0,47 W

Im dritten Beispiel liegt Qg bei 44 nC (niedrig) und der
Rdson liegt bei 2,5 mOhm. Sehr gut. Bei 10A liegt die statische
On Verlustleistung bei P=I²x R = 0,25 W

Wie man sieht, sind 10A für alle drei kein Problem und ohne
Kühlkörper zu bewältigen. Der erste wird den Treiber am wenigsten
belasten und ist daher vorzuziehen.

von gasper (Gast)


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Beziehen sich die 10A wirklich auf die Eingangsseite, oder soll das der 
Ausgangsstrom sein ? Das ist ein riesiger Unterschied !
Sollte das der Ausgangsstrom sein, wären das 500W, das bedeutet, der 
Eingangsstrom würde bei ca. 36A liegen.

Wie kommst du auf (nur) 15KHz ?

von kel (Gast)


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gasper schrieb:
> Beziehen sich die 10A wirklich auf die Eingangsseite, oder soll
> das der
> Ausgangsstrom sein ? Das ist ein riesiger Unterschied !
> Sollte das der Ausgangsstrom sein, wären das 500W, das bedeutet, der
> Eingangsstrom würde bei ca. 36A liegen.
>
> Wie kommst du auf (nur) 15KHz ?

Hallo,

10A bezieht sicht auf die Ausgangsseite. Oder soll ich mich bei Auswahl 
des Mosfets auf den Eingangsstrom orientieren?

von kel (Gast)


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kel schrieb:
> gasper schrieb:
>> Beziehen sich die 10A wirklich auf die Eingangsseite, oder soll
>> das der
>> Ausgangsstrom sein ? Das ist ein riesiger Unterschied !
>> Sollte das der Ausgangsstrom sein, wären das 500W, das bedeutet, der
>> Eingangsstrom würde bei ca. 36A liegen.
>>
>> Wie kommst du auf (nur) 15KHz ?
>
> Hallo,
>
> 10A bezieht sicht auf die Ausgangsseite. Oder soll ich mich bei Auswahl
> des Mosfets auf den Eingangsstrom orientieren?

Oder auf den maximalen Drosselstrom!

von gasper (Gast)


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Aufwärtswandler :
Die Ausgangsleistung beträgt somit 50V*10A = 500W. Der Wirkungsgrad von
Boost-Converter (du hattest Aufwärtswandler geschrieben) liegt bei 
1-phasigen Wandlern bei > 90%. Bei mehrphasigen Boost-Converter kommt 
man bis auf ca 95%.
D.h., die Eingangsleistung liegt bei ca 500W/0,9 = 555W.
Bei 15V Eingang sind das 555W / 15V = 37A mittlerer Gleichstrom.

Die Drosselinduktivität berechnet sich bei 15 KHz zu etwa 47µH. Der 
Drosselpeakstrom liegt dann zwischen 40A und 50A. Der Ferrit müsste
etwa PM74/59 sein mit etwa 14 Windungen. Der Drahtdurchmesser etwa 
3-4mm.

MOSFETS wurden bereits genannt. Als PWM Baustein kannst du LM5122 mit 
integrierten MOSFET Treiber verwenden
(Ansteuerpegel beachten, Logic oder 10V … )
Einzelner MOSFET Treiber wäre  z.B. LM5100.

Das Schaltungskonzept mit diesen Bausteinen basiert aber auf einen 
synchronen Boostconverter. D.h., die  Freilaufdiode wird  aktiv durch 
den o.g. MOSFET ersetzt, um die doch beachtliche Verlustleistung bei 
einer Diode zu verringern.

Da der Wirkungsgrad mit > 90% zu erwarten ist, liegt damit die (Gesamt) 
Verlustleistung bei < 10% = 50W !  Wenn die Temperatur-ZUNAHME z.B.  bei 
50°C liegen soll, muss der therm. Widerstand dT/Pv  = 50°K/50W des 
Kühlkörpers incl. Gehäuse  bei ca 1°K/W liegen ! (grobe Richtlinie)

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