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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik dieser FET für Längsregler geeignet


Autor: anfaenger (Gast)
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Hallo!

spiele mich jetzt schon länger mit einem längsregler und komme einfach
nicht auf ein brauchbares ergebnis

verwendet wird der IRF9640 (12 stk. parallel)

p-channel

kann es sein daß dieser FET für einen Längsregler nicht geeignet ist?

und ich deshalb keine saubere längsregelung hinbekomme?

welchen FET würdet ihr mir ans herz legen?

ich will 60V und 50A längsregeln

mittlerweile habe ich das konzept geändert daß auch N-channel verwendet
werden können, aber bitte auch p-channel typen vorschlagen


ach ja: die derzeitigen FET's sind so wie sie sind ohne
ausgleichswiderstände parallel geschalten
könnte das ev. der fehler sein

mir fehlt es leider derzeit an geeigneten drainwiderständen oder
anderen FET-typen um diese fehler auszuschliessen

vielen vielen dank!

thomas

Autor: Gehard Gunzelmann (Gast)
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Hallo Thomas

ich mutmasse mal, dass es eher an der Schaltung als an den Transistoren
liegt. Poste mal deine Schaltung

Gerhard

Autor: anfaenger (Gast)
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Danke fürs drüberschauen!!

der istwert kommt von einem spannungsteiler mit verstärker(LF 351)

sollwert kommt von einem 10 bit D/A ist

0V am OPV   = volle aussteuerung der IRF's =1A über hilfstransistor
-12V am OPV = IRF's total gesperrt         =0,5A über hilfstransistor

1A   =4,7V Ugs
0,5A =2,3V Ugs

die OPV-Spannung ist linear proportional zu Ugs
(13 messpunkte aufgenommen)

vielen Dank

thomas

Autor: Horst-Otto (Gast)
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> ach ja: die derzeitigen FET's sind so wie sie sind ohne
> ausgleichswiderstände parallel geschalten
> könnte das ev. der fehler sein

ROFL ... ja. augenverdreh

Aber wer schon einen p-FET als PNP malt ...

Autor: anfaenger (Gast)
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welche werte sollten diese ausgleichswiderstände haben?

sonst noch verbesserungsvorschläge?

sind diese OPV's überhaupt für so etwas geeignet?

hättet ihr die sache anders angepackt?

Autor: Gerhard Gunzelmann (Gast)
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Hallo

also sogenau hast Du noch gar nicht gesagt, was dein Problem ist - was
ist ein "nicht brauchbares Ergebnis" ?

Zu der Frage zu den OP's: Grundsätzlich sehe ich da kein Problem. Das
Problem ist zumeist eher schaltungstechnischer Natur. das heisst z.B.
könnten zu viele Bauteiel in der Rückführung beteiligt sein, wordurch
das Signal zu langsam ist. Dann fängt das System zu schwingen an. Der
Optokoppler zum Beispiel könnte dafür verantwortlich sein.


Gerhard.

Autor: anfaenger (Gast)
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hallo!

Rds-on der transistoren ist 0,5 ohm wie groß sollten dann die
ausgleichs-R sein? auch ca. 0,5 ohm? gößer?

ich bekomme ein ausgangssignal welches um +-3V variiert

(kein sinus eher kraut und rüben-signal)

danke

thomas

Autor: AxelR. (Gast)
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Rds-on der transistoren ist 0,5 ohm
Der RDs_on IST bereits dein "Ausgleichswiderstand"
Der MOSFET hat  - entgegen dem Bipolartransistor- einen positiven
Temperaturkoeffizienten. Je wärmer der wird, um so größer wird sein
Widerstand.
Hast Du schonmal darüber nachgedacht, wofür solche
"Ausgleichswiderstände" bei Bipolartransistoren gut sind, ich mein,
was die Dinger GENAU bewirken?
Wenn ein Bipolartransitor warm/heiß wird, steigt der Strom an, der
durch in hindurch fließt. damit steigt auch der Strom im
"Ausgleichswiderstand". dadurch fällt in diesem mehr Spannung ab. die
Basis-Emitterspannung sinkt und der jeweilige Transistor steuert nicht
mehr so viel durch.
Da das der MOSFEt von Hause aus macht, kannst Du Dir den
"Ausgleichswiderstand" sparen. Du solltest statt dessen jedem MOSFET
einen eigenen Kühlkörper spendieren, um sie wärmetechnisch zu
entkoppeln.
Zur Schaltung kann ich nichts sagen, leider.

Wofür brauchsten 50A@60V? (Neugier)

VlG
AxelR.

Autor: anfaenger (Gast)
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Hallo

das mit dem kühlkörper kanns leider auch nicht sein da das problem auch
schon im leerlauf auftritt   ?

es sind 3* 4 stk. transistoren auf fetten alublöcken die dann via
kaptonfolie auf großen KK montiert sind

betreibe ich nur 1 stk. KK sprich 4 transistoren habe ich das gleich
schlechte ergebnis

regle ich das ganze ohne OPV-Regelung
d.h. Spannungsquelle direkt an Gate der FET bekomme ich übrigens ein
wunderschönes signal

die 60V / 50A sind für div. versuchsaufbauten gedacht, motorsteuerungen
etc.
die 50A werden nicht bei 60V geliefert
die trefowicklungen werden nach bedürfnis von einem mega8 in
serie/parallel geschalten
um die verlustleistung möglichst niedrig zu halten
zum einsatz kommen industrierelais die den strom vertragen

Autor: Horst-Otto (Gast)
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> Der MOSFET hat  - entgegen dem Bipolartransistor- einen
> positiven Temperaturkoeffizienten. Je wärmer der wird,
> um so größer wird sein Widerstand.

Sagmal gehts noch? Du hast aber nicht ET studiert, oder? Sonst wüßtest
Du, daß das nur im Sättigungsbereich gilt. Mach das im Linearbetrieb,
und die MOSFETS werden Dir vor Freude ins Gesicht springen. Einzige
Ausnahme: lateral MOSFETs. Da gabs mal ein paar von Hitachi für
Verstärkeranwendungen.

Echt übel, was hier für gefährliches Halbwissen verbreitet wird.

Autor: anfaenger (Gast)
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Hallo!

danke für eure antworten

aber wie groß soll ich nun meine widerstände machen?
wie gesagt Rds-on = 0R5

reichen dann widerstände von je 0,5R oder was emphehlt ihr?

mfg

thomas

Autor: Mark Struberg (struberg)
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Hallo Horst-Otto und Axel!

Erstmal vielen Dank für Eure fachlich echt wertvollen Beiträge!
Trotzdem würde ich euch bitten nicht gleich persönlich zu werden ;)

Sowohl das Problem mit dem positiven TK, wie auch das Verhalten im
Sättigungsbereich ist ein Bereich der Materie, der wirklich nur von
Spezialisten bis ins Detail verstanden wird. Ich zB habe zwar vor 15
Jahren ET studiert, wußte das aber auch nicht mehr so genau.

Über die Theorie wird allerdings leider auch oft die Materialstreuung
vergessen. Ein Rdson von 0,5Ohm bedeutet eben nur einen Richtwert,
sodaß der eine MOSFET 0.3 haben kann, der andere 0.55. Dh unter
Volllast (iiih 3l ^^) zieht der eine fast den doppelten Strom ... Da
hilft auch die beste Selbstregelung über den positiven TK nichts
mehr...

In der Praxis nimmt man eben spezielle intern massiv parallelisierte
Power MOSFETS, die locker mal 150A vertragen.

Als Tip zur Fehlersuche: Nimm mal alle FETs bis auf einen raus und
schau ob die Schaltung dann funktioniert.

Autor: AxelR. (Gast)
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Hast Du die Schaltung nur als Grünstiftskizze vorliegen?
Du müsstest dich entscheiden, ob Du nun N-KANAL als Sourcefolger mit
einer Verstärkung <1 verwendest, oder P-KANAL in Sourceschaltung mit
einer sehr hohen Verstärkung.
Was nützt es dir, wenn die U_gs proportional zur OPV Spannung ist. Das
ist schön, wenn du einen Spannungsfolger als Leistungsteil hast
(N-KANAL, Source Richtung Last). Das würde auch heissen, das Du es
geschafft hast, die Nichtlinearität des Optokopplers zu eliminieren,
erstmal Glückwunsch.
Bei P-KANAL MOSFETs greift dessen Spannungsverstärkung aktiv in die
Reglecharakteristik mit ein - die Ausgangsspannung des OPVs wird in
diesem Fall sicher nicht linear zu U_gs sein.
Der MOSFET wird nicht mit Strom gesteuert, sondern nur mit dem
elektrischen Feld (Potenzialunterschied) zwischen Gate und Source. Wenn
Du da einige 100mA durch den Treibertransistor fließen lässt, ändern
sich dessen Parameter durch Erwärmung etc.
Das muss dann alles mit ausgeregelt werden.
Ja mal im Ernst:
poste mal die komplette Schaltung ohne "X"se an den verschiedenen
Punkten im "Plan".

Wozu dient der Optokoppler?

Gruß
Axel

Autor: Horst-Otto (Gast)
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anfaenger: Vergiß den blöden RDSon. Das ist nur der Widerstand des
MOSFETs im durchgeschalteten Zustand. Du betreibst ihn aber im
Linearbereich!

Ich würde 0,1Ohm Sourcewiderstände nehmen.

mark struberg: Wo kommt hier der RDSon ins Spiel? Nochmal zum
mitschreiben: LINEARBETRIEB. NIX SÄTTIGUNG.

Das Problem hier ist der VGSth Temperaturkoeffizient und die hohe Gm
der MOSFETs, was dazu führt daß ein MOSFET den gesamten Strom an sich
reißt. Das sind elementare Grundlagen. Wer das nicht kapiert sollte
eben besser keine MOSFET-Schaltungen entwerfen.

Autor: anfaenger (Gast)
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Hallo!

da ich die transformatorwicklungen wie gesagt nach wunsch seriell bzw.
parallel schalte hätte ich ohne optokoppler und hilfsspannung (7,6V)
verschiedene Spannungen an dem hilfstransistor

demnach auch gewaltige verluste würde ich 1A über z.b. 40 ziehen

ich hoffe ihr könnt das mit dieser beschreibung nachvollziehen

schaltung folgt erst am montag habe ich jetzt nicht da

die 1A habe ich nur so groß gewählt da ich mit zuvor verwendeten 40mA
auch schon diese schlechten Werte hatte und dachte
die hohen Ladezeiten um die 12 Gatekondensatoren zu laden wären zu
groß

danke

thomas

Autor: Arno H. (Gast)
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@Horst-Otto:
Bevor man andere mitschreiben lässt, sollte man wissen, was man
diktiert.
Gemäß: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/mosfet.pdf ,Abb 6,
sowie aller anderen mir zur Verfügung stehenden Literatur ist der
Linearbereich eines MOSFET da, wo beim BJT von der Sättigung gesprochen
wird (ID nur abhängig von RDSON). Der Sättigungsbereich des MOSFET
befindet sich oberhalb der Abschnürspannung, wo trotz Erhöhung von VDS
bei VGS als Parameter keine Drainstromerhöhung mehr stattfindet.
Gefällt mir zwar auch nicht, weil es nur verwirrt, ist aber leider so
festgeschrieben.
Back to Topic:
Die Ansteuerung eines BU406 durch einen Optokoppler ist auch eine
interessante Schaltungsvariante.
Arno

Autor: anfaenger (Gast)
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hallo leute!

hab jetzt etliches versucht:

nur 1 stk. fet statt 12 stk.: keine verbesserung!

toll hab ich mir gedacht, da muß doch was schwingen

also nach der reihe alles vereinfacht bis ich auf folgende schaltung
versuchsweise minimiert habe: anhang

irf9640 an 15V opv uA741 bzw. LF351 zum regeln mit ausgang direkt an
gate! istwert von einem spannungsteiler sollwert von einer externen
spannungsquelle, sonst keine bauteile!

ident furchtbares ergebnis!: die ausgangsspannung des OPV pendelt
zwischen 8V und 12V! ausgang des FET zwischen 4V und 15V!
eine regelungsperiode dauert 20µs

das kanns doch nicht sein!

klar der opv kann nur 20mA: also Gatekapazität durch externen
Kondensator erhöht um zu schauen ob sich dies auf die
regelperiodendauer auswirkt?: nicht merklich!

dieser FET ist also meiner meinung nach nicht für irgendwelche
längsregler geeignet, oder was meint ihr?

gleicher versuch mit einem anderen FET: IRFP460 n-channel FET
schaltung an n-channel angepasst (+ und - am opv vertauscht)
opv ausgang wieder direkt an gate

wunderschönes ergebnis!! mit meinem "mülloszi" sind keine
spannungsschwankungen am ausgang des FET erkennbar!

-> dynamik getestet: sollwert von einem FG! sinus 20khz ->
wunderschönes ergebnis!

also werd ich meine FET's irf9640 für dieses projekt nicht verwenden!

kann mir jemand FET-typen ans herz legen die für mein vorhaben geeignet
sind?
60V, 50A längsregeln!

vielen dank im vorhinein!

thomas

Autor: anfaenger (Gast)
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natürlich braucht der gesuchte FET nicht 60V und gleichzeitig 50A
vertragen

ich möchte (4) 8 stk. (12)parallel schalten

ich habe mir jetzt etliche datenblätter durchgesehen aber es steht nur
immer dabei daß dieser oder jener FET für schnelles schalten geeignet
ist, ich finde keinen typen der schon im datenblatt stehen hat daß er
für power amplifikation geeignet ist

kennt denn keiner einen typen der für mich geeignet ist?

danke

Autor: anfaenger (Gast)
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hallo forum,

ich habe mich gerade etwas mehr eingelesen
und ev. sind ja normale nicht-Fet-Transistoren ja besser geeignet?

danke
thomas

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