Kühlung benötigt für MOSFET?

[Albert S. (alsich)]

Hallo,

ich möchte gerne eine Heizfolie mit 12V/72W (6A) per Arduino mit PWM 
ansteuern/regeln.
Die MOSFETs IRLU2905, die ich mir letztens schonmal auf Verdacht gekauft 
habe, kommen mit dem Strom auch locker aus (wenn ich das Datenblatt 
richtig lese, dann wären schon mit 4Volt Ansteuerung über 40A drin) aber 
ich stelle fest, dass ich keine Ahnung habe, wann ich kühlen muss bzw. 
wie ich das berechne und wie ich das Datenblatt lese...

Die Gleichstromverlustleistung bekomme ich wohl noch hin:
Das RDSon liegt bei 4 bis 5 Volt Ansteurung zwischen max 0,04 und 0,03 
Ohm.
Bei einem Strom von 6A und R=0,04 komme ich damit auf 1,44W.

Das Gehäuse vom IRLU 2905 ist halbwegs klein und heisst I-Pak TO-251AA.
Wieviel Verlustleistung kann sowas ohne Kühlkörper abführen?

Das PWM des Arduino (einfach über analogOut) läuft scheinbar mit 500 Hz. 
Treibt das jetzt die Verlustleistung schon nennenswert hoch? (Und wie 
lese ich das im Datenblatt?)

Gruß
Albert

[MaWin (Gast)]

Albert S. schrieb:
> Wieviel Verlustleistung kann sowas ohne Kühlkörper abführen?

Also einfach frei in der Luft stehend keine 1.44 Watt.

Aber mit der Lasche auf eine Epoxy-Platine gelötet, die mindestens 3 x 3 
cm gross ist geht das bis 40 GradC Umgeebungstemperatur schon, wenn 
nicht weitere Baueleemnte direkt daneben liegen, die Hitze erzeugen.

Die Umschaltverluste kommen hinzu, aber gerade Heizfolien kann man mit 
sehr langsamer PWM ansteuern, nimm also nicht die höchstmögliche 
Frequenz.

[Gerd E. (robberknight)]

Albert S. schrieb:
> Das Gehäuse vom IRLU 2905 ist halbwegs klein und heisst I-Pak TO-251AA.
> Wieviel Verlustleistung kann sowas ohne Kühlkörper abführen?

Siehe Datenblatt:

Thermal Resistance, Junction-to-ambient: 110°C/W

Also 1,44W * 110 = 158K Temperaturerhöhung. Bei 25°C im Gehäuse und 
absoluter Windstille, wird das Innere des FETs dann 183°C warm. Das wird 
der nicht mögen.

TO-251 ist für Kühlkörper nicht optimal, das ist eigentlich eher gedacht 
irgendwo draufgelötet zu werden. Du kannst aber dennoch versuchen einen 
Kühlkörper zu nehmen und den dann da je nach Bauweise irgendwie sauber 
einzuklemmen.

Du kannst natürlich auch eine Platine mit größerer Kupferfläche nehmen 
und ihn da mit dem Tab drauflöten.

Für Kühlkörper wesentlich besser geeignet ist TO-220.

Mir kommt grad noch ne andere Idee: Du könntest einen Kühlkörper für 
TO-220 nehmen. Jetzt sägst Du Dir ein dickeres (1-1,5mm) Kupferplättchen 
so aus, daß es das Format des Tabs eines TO-220 hat. Das Loch bohrst Du 
auch rein. Jetzt lötest Du Deinen FET auf dieses Kupferplättchen. Danach 
kannst Du den FET mit Kupferplättchen am Kühlkörper festschrauben.

Wenn Dein Kühlkörper nicht geschraubt, sondern mit Federn gehalten wird, 
musst Du die Dicke eines TO-220 erreichen, z.B. in dem Du was 
dazwischenklemmst.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> Albert S. schrieb:
> 12V/72W (6A) per Arduino mit PWM ansteuern/regeln.
> Die MOSFETs IRLU2905, die ich mir letztens schonmal auf Verdacht gekauft
> habe, kommen mit dem Strom auch locker aus (wenn ich das Datenblatt
> richtig lese,
Ja,aber es war trotzdem ein Fehlkauf, was die Problemstellung schon 
zeigt.
Kaufe noch mal einen FET mit ca. 0,001 Ohm.

> Die Gleichstromverlustleistung bekomme ich wohl noch hin:
> Das RDSon liegt bei 4 bis 5 Volt Ansteurung zwischen max 0,04 und 0,03
> Ohm. > Bei einem Strom von 6A und R=0,04 komme ich damit auf 1,44W.

Bei 12V reichen FET für ca. 20...30V-Sperrspannung völlig aus.
Da bekommt man aber inzwischen leicht Typen mit Kanalwiderstand um 1...2 
mOhm. Das heißt, bei 6A kann man die Verlustleistung auf weniger als 
0,05W reduzieren. Dafür man keine zusätzliche Kühlung.

http://www.irf.com/product/Power-MOSFETs-12V-500V-N-Channel-Power-MOSFET-12V-30V-N-Channel-Power-MOSFET-20V-30V-N-Channel-StrongIRFET/_/N~1njpma
http://www.irf.com/product/Power-MOSFETs-12V-500V-N-Channel-Power-MOSFET-40V-60V-N-Channel-Power-MOSFET-40V-60V-N-Channel-StrongIRFET/_/N~1njpmb

Noch ein Tip: Heizungen sind normal recht träge. Dafür braucht es keine 
hohe PWM-Frquenz, was Schaltverluste reduziert und EMV-Probleme 
reduziert, z.B. 1s oder noch langsamer ist meist völlig ausreichend.
Gruß Öletronika