Kühlkörper bei etwa 200 Watt max Verlustleistung?

herbert schrieb:
> Reicht da ein Stranggepresster Kühlkörper von 100mm x 200mm etwa 40mm
> hoch?

Da nimmst du dir das Datenblatt vom Kühlkörper, das Datenblatt vom 
2N3055, suchst dir raus, welche Sperrschichttemperatur der verträgt und 
welcher Wärmewiderstand er in der von dir gewählten Bauform zwischen 
Sperrschicht und Gehäuse hat und dann fragst du Tante Google nach einem 
Online-Berechnungstool - gibts bestimmt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper

Laut Datenblatt (Diagramm) darf deine Gehäusetemperatur der Transistoren 
bei 100W Verlustleistung maximal 50°C betragen. Das in jedem Fall 
sicherzustellen scheint mir sehr gewagt. Ich würde mindestens einen 
Sicherheitsfaktor von 2 für die Kühlung einplanen.

Berechnungsgrundlagen kannst du hier nachlesen 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kühlkörper

Gruß Mike

200W erfordert eine Gehäusetemperatur von nicht über 40 GradC.

Das ist (laut http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N3055-D.PDF
also einem der besseren Hersteller)
die Temperatur bis zu der ich meine Schaltungen als Umgebungstemperatur 
auslege, man hat also keinerlei Reserven
und bräuchte einen unendlich grossen Kühlkörper.

Nehmen wir auch mal an, daß du den 2N3055 unisoliert auf den KK 
schrauben darfst.
Da muss nur Wärmeleitpaste dazwischen, Wärmeübergangswiderstand laut 
HB206 von OnSemi von 0.2K/W bei mittlerem Anschraubdruck, bei 100 Watt 
dürfte der Kühlkörper also maximal 20 GradC warm werden.

Damit der Kühlkörper bei 20 GradC Umbeungstemp maximal 20 GradC warm 
wird, müsste er einen Wärmewiderstand von 0 haben, Wasserkühlung.

Vergiss die Werbetheorie, daß ein 2N3055 100W wegscgaffen kann. Bei 4 a 
50W darf der KK schon 115 GradC erreichen, bei 40 GradC Umgebungstemp 
reichen also 1.5K/W - pro Transistor. Deiner

https://www.conrad.de/de/kuehlkoerper-07-kw-l-x-b-x-h-100-x-200-x-40-mm-marke-fischer-elektronik-sk-47-100-sa-188816.html

hat 0.7, reicht also für 2 (ist aber blöd einen 2N3055 drauf zu 
montieren, ein zusätzlicher Aluwinkel kostet noch mal deutlich 
Wärmewiderstand).

Du brauchst also 2 davon für die dann 4 Transistoren.

Verteilt man die Leistung auf 8 Transistoren a 25W, 160 GradC, reichen 
schon 4.8K/W pro Transistor, also 0.6K/W zusammen, also fast ein 
Kühlkörper.

Dein gewählter Kühlkörper ist wesentlich besser für TO3P=TO247, aber die 
erreichen wegen nur 1 Befestigungsschraube nicht 0.2K/W Wärmeübergang 
zum Kühlkörper (zu fest angezogen, schon bildet sich ein Spalt) und 
dürfen nicht 200 sondern nur 150 GradC warm werden, man braucht also 
noch mehr Transistoren.

S. K. schrieb:
> Mit Lüfter bringt ein Kühlkörper ca. Faktor 3 mehr Wärme weg. Das währe
> je nachdem was du vor hast zu überlegen.

Statt an der Wärme rum zu doktern, würde ich doch mal eine Stufe früher 
ansetzen. Die Elektronik hat sich in den letzten 30 Jahren weiter 
entwickelt. Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W 
elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?

S. K. schrieb:
> Mit Lüfter bringt ein Kühlkörper ca. Faktor 3 mehr Wärme weg.

Macht Lärm , verschmutzt und klemmt später wegen Schmutz.
Klüger wäre gar keine Leistung verbraten zu müssen oder sie notfalls auf 
viele Transitoren gleichmäßig zu verteilen bei ausreichender 
Ansteuerung.
200W können ein Gehäuse ganz schön aufheizen!!!

MaWin schrieb:
> 200W erfordert eine Gehäusetemperatur von nicht über 40 GradC.
>
> Das ist (laut http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/2N3055-D.PDF
> also einem der besseren Hersteller)
> die Temperatur bis zu der ich meine Schaltungen als Umgebungstemperatur
> auslege, man hat also keinerlei Reserven
> und bräuchte einen unendlich grossen Kühlkörper.

ff
Sehr schön dargelegt. Wirklich gut!

Wolfgang schrieb:
> tatt an der Wärme rum zu doktern, würde ich doch mal eine Stufe früher
> ansetzen. Die Elektronik hat sich in den letzten 30 Jahren weiter
> entwickelt. Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?

Auch sehr gut!

Warum überlegt der TO das nicht selbst vorher?

>> Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
>> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?
>
> Auch sehr gut!

Der TO schreibt zwar nicht, was er genau vorhat, aber wie würdet ihr 
denn die 200W in Wärme überführen? Ich werf jetzt einfach mal 
'einstellbar' als ungenannte Anforderung mit in den Raum. Transen sind 
dafür ziemlich gut geeignet, egal ob bipolar oder feldeffektiv. 
Zugegeben, nicht ausgerechnet zwei Stück 2N3055: es gibt bessere 
Kandidaten.

g457 schrieb:
> Der TO schreibt zwar nicht, was er genau vorhat, aber wie würdet ihr
> denn die 200W in Wärme überführen?

Die Wärme ist da, sie muß weggebracht werden.
Lüften, lüften, ...

g457 schrieb:
>>> Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
>>> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?
>>
>> Auch sehr gut!
>
> Der TO schreibt zwar nicht, was er genau vorhat, aber wie würdet ihr
> denn die 200W in Wärme überführen? Ich werf jetzt einfach mal
> 'einstellbar' als ungenannte Anforderung mit in den Raum. Transen sind
> dafür ziemlich gut geeignet, egal ob bipolar oder feldeffektiv.
> Zugegeben, nicht ausgerechnet zwei Stück 2N3055: es gibt bessere
> Kandidaten.

ein geeigneter KK, geeignete Transistoren, geeignet Ansteuerung, 
ordentliches Layout und dann bläst ein Ventilator (und keine 
Wasserpumpe) auch 5kW vom KK.

BTDT.

Und komme nicht wieder einer der meint "wozu". Es gibt Dinge zwischen 
Himmel und Erde die auch von Bedenkenträgern schlicht und einfach zur 
Kenntnis genommen werden müssen, egal wie bedenklich sie das finden.


Wenn g457 es genauer wissen will: im eevblog gibt es Unmengen von 
Teardowns von elektronischen Lasten, Bilder schauen reicht schon wenn Du 
des Englischen nicht so mächtig bist. ELV hat eine brauchbare Last im 
Fundus gehabt, die Schaltpläne sind im Netz findbar... Das Netz ist voll 
von brauchbaren Lösungen. Wozu also diese Frage?

Grüße

MiWi

> Wenn g457 es genauer wissen will:

Du bellst den falschen Baum an.

g457 schrieb:
> Du bellst den falschen Baum an.

Hunde machen das nicht, sie heben das Bein und pissen an deinen Baum :-)

MiWi schrieb:
> ein geeigneter KK, geeignete Transistoren,

Bei Transistoren gehe ich nur bedingt mit.

Guten Morgen zusammen!

Recht vielen Dank für eure interessanten Ansichten. Natürlich wurde das 
Leistungspferd der Elektronik von Anno dazumal schon langer abgelöst 
,aber ich habe noch genügend und will sie nicht weg werfen. 200 Watt 
Verlustleistung  ist zunächst mal viel, aber es ist nicht daran gedacht 
sie dauernd zu verbraten. In meinem Fall würde auch eine metallenes 
Gehäuse mithelfen,aber um dessen Wärmewiderstand zu berechnen,dafür 
fehlen mir die Grundlagen. Aber immerhin scheint das angedachte 
100x200x40 passend zu sein.In diesem Format gibt es auch 
unterschiedliche Profil Gestaltungen. Es erscheint mir auch plausibel 
die Wärme auf mehr Schultern zu verteilen.

michael_ schrieb:
> Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
>> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?

Naja,um nur einen Grund zu nennen der mir gerade präsent ist... Analoge 
Netzteile machen HF-mäßig keine oder kaum Probleme. Schaltnetzteile 
normalerweise schon....je nach Aufwand und Preis mal mehr mal weniger.Im 
übrigen erzeuge ich die 200 Watt nur im Fehlerfall,aber dann sollte nix 
stinken und kaputt gehen.
MFG

herbert schrieb:
> Im übrigen erzeuge ich die 200 Watt nur im Fehlerfall,
> aber dann sollte nix stinken und kaputt gehen.
Wie lange dauert denn der Fehlerfall? Wenn der nur kurze Zeit dauert, 
ist die Wärmeabgabe an die Umgebung nicht so wichtig. Dann kann schon 
einiges durch die Wärmekapazität des Gehäuses oder des Kühlkörpers 
abgefangen werden.

@ Herbert,
mit 2 CPU-Kühler (mit Lüfter) kriegst du locker 200W weg.
wenn es möglich ist, ersetzt die 2N3055 durch MOSFETs, die vertragen 
mehr Leistung.
Achja, bitte keine Diskussion über Linear-MOSFET!

Tany schrieb:
> wenn es möglich ist, ersetzt die 2N3055 durch MOSFETs,
> die vertragen mehr Leistung.

Ach, und sie lassen sich so wunderbar parallel schalten.

> Achja, bitte keine Diskussion über Linear-MOSFET!

Ach, die meisten sind also völlig ungeeignet.

> ... 2 Stück 2N3055 kühlen. Welcher Wärmewiderstand ist für etwa
200 Watt Verlustleistung maximal notwendig?

Lt. Datenblatt müsste man das Gehäuse EINES 2N3055 bei 117 W auf 25°C 
halten.

Das gibt noch mehr Ärger, als mit den Klimaanlagen des ICE im Sommer.
Es sei denn, die Anwendung ist für den Nordpol gedacht ...

Im Ernst:
100 Watt für EINEN 2N3055 sind sicher zu viel, auch kurzzeitig.
Bei den neueren Versionen ist auch noch der sichere Arbeitsbereich 
(SOAR) gegenüber den "alten" verkleinert.

50 W sind noch möglich (unter Beachtung der SOAR).
Braucht man die nur kurzzeitig, kann man natürlich
auch die Wärmekapazität des Kühlkörpers ausnutzen.

Also: Richtig rechnen und dabei grosszügig Reserven einkalkulieren.

Tany schrieb:
> die vertragen mehr Leistung.

Hast du Belege für den Unfug, den du da verbreitest?

Die mögliche Leistung wird durch den thermischen Übergang vom Chip zum 
Gehäuse und von da zum Kühlkörper begrenzt.

Der Andere schrieb:
> Hast du Belege für den Unfug, den du da verbreitest?
>
> Die mögliche Leistung wird durch den thermischen Übergang vom Chip zum
> Gehäuse und von da zum Kühlkörper begrenzt.

Schaue mal in Datasheet an, die Übergang vom Chip zum Gehäuse bei MOSFET 
ist meisten viel kleiner als bei Bipo. reicht's?

MaWin schrieb:
> Ach, und sie lassen sich so wunderbar parallel schalten.

wenn man weiß, wie es geht, dann kein Problem, bei 2 Mosfets ist der 
Aufwand minimal.

MaWin schrieb:
> Ach, die meisten sind also völlig ungeeignet.

die "meisten" hast nicht in deiner Sammlung, also kannst du gar nicht 
viel getestet haben.

So einen npn-Transistor habe ich mal getestet:

http://www.bakersfieldads.net/Venola-/New-ESM3001-high-power-superswitch-transistor-400W.JSP

Der "kann" 400 W ...

http://www.datasheetarchive.com/dlmain/Databooks-5/Document25727.pdf

Bei 200W habe ich eher Bedenken, dass das Silizium vorher abraucht bevor 
ich überhaupt die Wärme aus dem Bauteil bekomme.

Tany schrieb:
> wenn man weiß, wie es geht, dann kein Problem, bei 2 Mosfets ist der
> Aufwand minimal.

Ich befürchte, du weisst nichtmal  wie es geht, denn minimal ist der 
Aufwand auch bei 2en nicht.

> die "meisten" hast nicht in deiner Sammlung, also kannst du gar nicht
> viel getestet haben.

Ich brauche das nicht "testen" sondern kann Datenblätter lesen.

Tany schrieb:
> @ Herbert,
> mit 2 CPU-Kühler (mit Lüfter) kriegst du locker 200W weg.
> wenn es möglich ist, ersetzt die 2N3055 durch MOSFETs, die vertragen
> mehr Leistung.
> Achja, bitte keine Diskussion über Linear-MOSFET!


Ach...

Du meinst 200W über mehrere FETs verheizt sind besser als die von 
mehreren 2N3055? Interessanter Ansatz, kannst Du das untermauern?

Ich hab keine Ahnung mit was Du dich beschäftigst, von der hier 
diskutierten Materie hast Du jedenfalls nicht sonderlich viel Ahnung.

Daher als Unterstützung anbei ein pdf, das alles wesentliche enthält. 
Und das glit auch für weniger W als die genannten 120kW. Nur noch 
verstehen mußt Du selber.

wegen der Leistungsdichte: IXTK8N150L und Konsorten haben auch - bei 
entsprechender Kühlung - mit 500W kein Problem, wir fahren die mit 
300W@Nennspannung und alles ist fein.


Tany schrieb:
> Schaue mal in Datasheet an, die Übergang vom Chip zum Gehäuse bei MOSFET
> ist meisten viel kleiner als bei Bipo. reicht's?

Sind Dir schon so viele um die Ohren geflogen daß Du das sagen kannst?




MiWi

MiWi schrieb:
> kannst Du das untermauern?
So ein wie du werde ich gar nicht untermauren. Du und dein Idol 
verstehen sowieso nicht. Es ist deshalb nicht ohne Grund, warum ich 
keine Diskussion um Linear Mosfet gebetten habe.
Wenn du grad bei IXYS bist, lese mal den Datenblatt von IXFK180N10, dort 
ist nähmlich ein SOA für 75° dabei. Bei 100W Verlustleistung und bei 75° 
liegt noch weit unter der DC-Linie.
Den kann aber keiner bezahlen. Es reicht ein stinknormaler IRFP250, um 
bis ca. 100W auszuhalten.

MaWin schrieb:
> Ich brauche das nicht "testen" sondern kann Datenblätter lesen.
Lesen kann jeder, heiß aber nicht gleich, daß er alle davon versteht.

Tany schrieb:
> MiWi schrieb:
>> kannst Du das untermauern?
> So ein wie du werde ich gar nicht untermauren. Du und dein Idol
> verstehen sowieso nicht. Es ist deshalb nicht ohne Grund, warum ich
> keine Diskussion um Linear Mosfet gebetten habe.
> Wenn du grad bei IXYS bist, lese mal den Datenblatt von IXFK180N10, dort
> ist nähmlich ein SOA für 75° dabei. Bei 100W Verlustleistung und bei 75°
> liegt noch weit unter der DC-Linie.
> Den kann aber keiner bezahlen. Es reicht ein stinknormaler IRFP250, um
> bis ca. 100W auszuhalten.

Der von Dir genannte IXFK180N10 ist ein ausgezeichneter 
Schalttransistor,
der auch die 100W vielleicht aushalten wird. Nur - er ist nicht dafür 
gebaut. Punkt.

IXYS gibt ausdrücklich im Datenblatt keine Garantie dafür, das er 
linear betrieben werden soll. Sonst würde das nämlich dort stehen 
(darauf sind sie nämlich stolz und verlangen dafür gleich 5€ mehr als 
sonst wenn ein FET das kann..)

Für`s Archiv: den Unsinn, den Tany hier verkündet basiert auf der (noch 
nicht erkannten?) Unkenntnis, daß FETs für Linearbetroeb anders 
aufgebaut sind als FETs für Schaltbetrieb. Damit ist das 
Hot-Spot-Problem im linearen Betrieb keins mehr. Wie lineare FETs ggfs 
parallelgeschalten werden, damit eine Leistungssteigerung - im 
Linearbetrieb - möglich ist ist woanders ausreichend beschrieben....

Tany.... laß es gut sein, Du trollst auf verlorenem Boden. Wenn Du 
wenigstens etwas neues in die Diskussion eingebracht hättest, aber so 
schaffst Du es nicht einmal nachvollziehbare Unterlagen für Deine Thesen 
zu zeigen.

Für Dich: EOD.


MiWi

GecKo (Gast) schrieb:
> Bei 200W habe ich eher Bedenken, dass das Silizium vorher abraucht bevor
> ich überhaupt die Wärme aus dem Bauteil bekomme.

Wie schon geschrieben, der
http://www.bakersfieldads.net/Venola-/New-ESM3001-high-power-superswitch-transistor-400W.JSP
"kann" angeblich 400 W ...
Bei 75°C Gehäusetemperatur!

Elektrofan schrieb:
> Wie schon geschrieben, der
> "kann" angeblich 400 W ...
> Bei 75°C Gehäusetemperatur!

ESM7005 600V 900A 3300W, inzwischen wird es stärkere geben.

herbert schrieb:
> michael_ schrieb:
>> Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
>>> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?
>
> Naja,um nur einen Grund zu nennen der mir gerade präsent ist... Analoge
> Netzteile machen HF-mäßig keine oder kaum Probleme. Schaltnetzteile
> normalerweise schon....je nach Aufwand und Preis mal mehr mal weniger.

Früher (tm) hat man, zur Vermeidung "astronomischer" Verlustleistungen, 
oft eine von der Ausgangsspannung abhängige Umschaltung der 
Trafowicklung vorgesehen.

herbert schrieb:
> Im übrigen erzeuge ich die 200 Watt nur im Fehlerfall,aber dann sollte
> nix stinken und kaputt gehen.

Wenn die Verlustleistung nur im Fehlerfall auftreten kann, ist eine 
elektronisch Abschaltung - und wenn es ein µC mit Effektivwertberechnung 
ist - wohl deutlich weniger aufwändig als eine profilaktische 
"Monsterkühlung".

MiWi schrieb:
> Der von Dir genannte IXFK180N10 ist ein ausgezeichneter
> Schalttransistor,
> der auch die 100W vielleicht aushalten wird. Nur - er ist nicht dafür
> gebaut. Punkt.

Im SOA-Diagramm gibt es eine DC-Linie. Bleibt man darunter, darf man ihn 
dort linear betreiben. Es gibt dort keinen verbotenen linearen Bereich.
Oder wie interpretierst Du das?

> IXYS gibt ausdrücklich im Datenblatt keine Garantie dafür, das er
> linear betrieben werden soll.

Doch, die SOA.
>
> Für`s Archiv: den Unsinn, den Tany hier verkündet basiert auf der (noch
> nicht erkannten?) Unkenntnis, daß FETs für Linearbetroeb anders
> aufgebaut sind als FETs für Schaltbetrieb.

Das mag sein, ändert aber nichts an der SOA. Das Hotspot-Problem hat man 
bei den modernen Schalt-FETs doch nur bei sehr hoher Leistungsdichte. 
Dann ist die laterale Wärmeableitung so schlecht, dass ein entstehender 
Hotspot sich nicht schnell genug nach der Seite wegkühlen kann.
Der "blöde" Temperaturkoeffizient moderner Schalt-FETs begrenzt die 
Leistungsdichte. Bei niedrigerer Leistungsdichte kannst Du aber sehr 
wohl im linearen Betrieb arbeiten. Bei "Linear"-FETs mag diese 
Grenzleistungsdichte höher sein.

Vermutlich sind  "Linear"-FETs bezüglich der Steilheit auch anders 
(flacher, weniger Streuung), was Vorteile in Regelkreisen haben kann.

> Damit ist das
> Hot-Spot-Problem im linearen Betrieb keins mehr.

Begrenzt man die Leistungsdichte, ist das auch bei Schalt-FETs kein 
Problem.

> Wie lineare FETs ggfs
> parallelgeschalten werden, damit eine Leistungssteigerung - im
> Linearbetrieb - möglich ist ist woanders ausreichend beschrieben....

Beim Parallelschalten muss man natürlich extrem aufpassen und gerade 
dort sind Schalt-FETs mit besonderer Vorsicht zu genießen, weil einer 
von beiden durchgehen kann, weil man die thermisch gar nicht gut genug 
koppeln kann.
Linear-FETs sind da deutlich unkritischer.

Bei Tcase von 75°C kann der IXFX180N10 übrigens beeindruckende 300W im 
Linearbetrieb. Ist zwar völlig praxisfremd, steht aber in der SOA.

http://ixdev.ixys.com/DataSheet/DS98552D%28IXFK-FX180N10%29.pdf

Sollte ich mit meinen Ausführungen völlig daneben liegen, bitte ich um 
Erhellung. Das Thema interessiert mich nämlich sehr und da bin ich offen 
für neue Erkenntnisse, sofern es sachlich bleibt.

Michael

Michael S. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Der von Dir genannte IXFK180N10 ist ein ausgezeichneter
>> Schalttransistor,
>> der auch die 100W vielleicht aushalten wird. Nur - er ist nicht dafür
>> gebaut. Punkt.
>
> Im SOA-Diagramm gibt es eine DC-Linie. Bleibt man darunter, darf man ihn
> dort linear betreiben. Es gibt dort keinen verbotenen linearen Bereich.
> Oder wie interpretierst Du das?

Gut, also eine paar Grundannahmen, damit meine Antwort verständlicher 
wird:

erstens: es geht um Leistungs_FETs_.
zweitens: ich rede davon, daß ich bei den verwendeten FETs in ihren 
zulässigen und spezifizierten Arbeitsbereichen bleibe.
drittens: es geht um linear betriebenen FETs in TO264 oder TO247 mit 
Ptot=200W oder mehr (wir fahren 300W, könnten aber auch 400W).

Nun zu Deiner Frage wie ich das interpretiere: Ich lese das Datenblatt 
und da steht nix davon, daß in der Liste der Anwendungsfälle was mit 
Linearbetrieb genannt wird. Dann sehe ich auch nix, was sich iregndwie 
FBSOA nennt. Daher nehme ich den SOA als - nett aber nicht für den 
Linearbetrieb gedacht - an. Und somit - Finger weg von diesem Bauteil 
für diesen Fall.


Ich habe in einem früheren Beitrag zu diesem Thema ein pdf hochgeladen, 
in dem diese Thematik - genauer und besser als ich das kann - 
beschrieben wird.

Mit anderen Worten: durch den Hinweis auf das SOA läßt sich die 
Hotspotthematik nicht einfach wegdiskutieren.

Klar, wenn man nur die Hälfte oder noch weniger dieses Leistungsbereichs 
nutzt dann wird es meistens gutgehen, aber selbst das ist keine 
Garantie. BTDT.


Es gibt einige weitere Papers zu diesem Thema und nein, die SOA-Angabe 
ist leider keine Garantie daß es geht. Denn auch wenn man deutlich 
innerhalb der SOA bleibt können davonlaufende Hotspots entstehen. 
Leider. Denkst Du ich verwende gerne FETs, die 25€/Stk kosten wenn ich 
sie um 10€/Stk mit den scheinbar gleichen Daten bekommen kann?

>> IXYS gibt ausdrücklich im Datenblatt keine Garantie dafür, das er
>> linear betrieben werden soll.
>
> Doch, die SOA.

Such bitte nach Literatur von IXYS und anderen, die sich dem Thema 
gewidmet haben, zB. www.ixys.com/Documents/AppNotes/IXAN0068.pdf

Schau Dir da die Limits an. Und der genannte 1kV/30A Fet kann dann 
plötzlich linear nur noch 100V/0,1A fahren... also heiße 10W...


>> Für`s Archiv: den Unsinn, den Tany hier verkündet basiert auf der (noch
>> nicht erkannten?) Unkenntnis, daß FETs für Linearbetroeb anders
>> aufgebaut sind als FETs für Schaltbetrieb.
>
> Das mag sein, ändert aber nichts an der SOA. Das Hotspot-Problem hat man
> bei den modernen Schalt-FETs doch nur bei sehr hoher Leistungsdichte.
> Dann ist die laterale Wärmeableitung so schlecht, dass ein entstehender
> Hotspot sich nicht schnell genug nach der Seite wegkühlen kann.
> Der "blöde" Temperaturkoeffizient moderner Schalt-FETs begrenzt die
> Leistungsdichte. Bei niedrigerer Leistungsdichte kannst Du aber sehr
> wohl im linearen Betrieb arbeiten. Bei "Linear"-FETs mag diese
> Grenzleistungsdichte höher sein.

Das stimmt alles was Du sagst, doch die SOA ist leider keine saubere 
Abbildung des Linearbetriebs eines SchaltFET. Ist leider so. Am Besten 
wird es sein Du probierst es einfach aus. Oder liest die entsprechenden 
Unterlagen wie das soeben genannte pdf und suchst dann weiter.

>
> Vermutlich sind  "Linear"-FETs bezüglich der Steilheit auch anders
> (flacher, weniger Streuung), was Vorteile in Regelkreisen haben kann.
>
>> Damit ist das
>> Hot-Spot-Problem im linearen Betrieb keins mehr.
>
> Begrenzt man die Leistungsdichte, ist das auch bei Schalt-FETs kein
> Problem.

Wo würdest Du die Grenze der Leistungsdichte denn setzen?  20%? 40%? 
oder mutige 50%? Und auf welcher Datenblatt-Basis basiert diese Grenze? 
Wie lang soll das funktionieren? Und welche Reserven soll das Gerät 
haben? 1% oder doch lieber 10%?


>> Wie lineare FETs ggfs
>> parallelgeschalten werden, damit eine Leistungssteigerung - im
>> Linearbetrieb - möglich ist ist woanders ausreichend beschrieben....
>
> Beim Parallelschalten muss man natürlich extrem aufpassen und gerade
> dort sind Schalt-FETs mit besonderer Vorsicht zu genießen, weil einer
> von beiden durchgehen kann, weil man die thermisch gar nicht gut genug
> koppeln kann.
> Linear-FETs sind da deutlich unkritischer.

Man schaltet FETs, die im Linearbetrieb benutzt werden, grundsätzlich 
nicht ohne Einzelregelung für jeden FET parallel, das hat garnix mit 
thermischer Kopplung zu tun, obwohl die nicht schadet.
Ob diese Einzelregelung nun ein ausreichend hochohmiger 
Source-Widerstand oder ein Opamp pro FET ist vom Anwendungsfall 
abhängig. Auch dieser Unterschied ist - indirekt - in IXAN0068.pdf 
dargestellt.


> Bei Tcase von 75°C kann der IXFX180N10 übrigens beeindruckende 300W im
> Linearbetrieb. Ist zwar völlig praxisfremd, steht aber in der SOA.
>
> http://ixdev.ixys.com/DataSheet/DS98552D%28IXFK-FX180N10%29.pdf

300W in einem TO264 ist nicht so abwegig, haben wir. Alledings hat das 
Kühlwasser eine Zulauftemperatur von 15°C. Maximal. Dann geht das,


> Sollte ich mit meinen Ausführungen völlig daneben liegen, bitte ich um
> Erhellung. Das Thema interessiert mich nämlich sehr und da bin ich offen
> für neue Erkenntnisse, sofern es sachlich bleibt.
>
> Michael

Nein, Du liegst nicht völlig daneben. Es ist nur... wie soll ich sagen - 
für das wie ich arbeite nicht ausreichend spezifiziert.

Die Chinesen arbeiten mit solchen SchaltFETs bei den BK/Manyuo/Itech 
oder Array-Geräten.

So kann, darf und will ich nicht arbeiten, denn ich habe erstens nicht 
den Platz dazu. Und zweitens auch nicht die Zeit ständig irgendwas zu 
reparieren weil ich vorher nicht gelesen und verstanden habe.

Und da ich nicht mit popeligen 200W sondern mit 5kW-Modulen arbeite, die 
eine Nennspannung von bis zu 800V aushalten müssen beschäftige ich 
mich halt nicht mit Annahmen sondern mit Datenblättern und 
Hintergrundinfos, wie sie in ANs zu finden sind.


hth

MiWi

Wolfgang schrieb:
> herbert schrieb:
>> michael_ schrieb:
>>> Welche besonderen Gründe gibt es, heutzutage noch 200 W
>>>> elektrische Heizleistung mit Transistoren zu erzeugen?
>>
>> Naja,um nur einen Grund zu nennen der mir gerade präsent ist... Analoge
>> Netzteile machen HF-mäßig keine oder kaum Probleme. Schaltnetzteile
>> normalerweise schon....je nach Aufwand und Preis mal mehr mal weniger.

Lieber Herbert!
Bitte reiße nicht irgendwelche Texte aus dem Zusammenhang und formuliere 
sie nach deinem Nutzen neu zusammen.
Die Formulierung ist einfach falsch. Wie bei der Stillen Post.

MiWi schrieb:

>
> Nun zu Deiner Frage wie ich das interpretiere: Ich lese das Datenblatt
> und da steht nix davon, daß in der Liste der Anwendungsfälle was mit
> Linearbetrieb genannt wird.

Dass in einem Datenblatt eines Bauteils nicht jeder denkbare 
Anwendungsfall drinsteht, ist aber nichts besonderes.

> Dann sehe ich auch nix, was sich iregndwie
> FBSOA nennt.

Gerade im verlinkten Dateblatt heißen die beiden Diagramme aber
"Forward-Bias Safe Operating Area".
http://ixdev.ixys.com/DataSheet/DS98552D%28IXFK-FX180N10%29.pdf


> Daher nehme ich den SOA als - nett aber nicht für den
> Linearbetrieb gedacht - an.

Was auch immer die DC-Linie dann für eine Bedeutung hat...

>
>
> Such bitte nach Literatur von IXYS und anderen, die sich dem Thema
> gewidmet haben, zB. www.ixys.com/Documents/AppNotes/IXAN0068.pdf

Das Paper erschüttert mich nun ein bisschen. Einerseite gibts im jedem 
Transistordatenblatt eine SOA, also einen angeblich sicheren 
Arbeitsbereich und nun gibt IXYS zu, dass dieser Arbeitsbereich doch 
nicht sicher ist. Super.

Das bedeutet, die DC-Linie bei Schalt-Fets zeichnen die Hersteller zwar 
rein, diese hat aber keine praxisrelevante Bedeutung. Super!

>> Das mag sein, ändert aber nichts an der SOA. Das Hotspot-Problem hat man
>> bei den modernen Schalt-FETs doch nur bei sehr hoher Leistungsdichte.
>> Dann ist die laterale Wärmeableitung so schlecht, dass ein entstehender
>> Hotspot sich nicht schnell genug nach der Seite wegkühlen kann.
>> Der "blöde" Temperaturkoeffizient moderner Schalt-FETs begrenzt die
>> Leistungsdichte. Bei niedrigerer Leistungsdichte kannst Du aber sehr
>> wohl im linearen Betrieb arbeiten. Bei "Linear"-FETs mag diese
>> Grenzleistungsdichte höher sein.
>
> Das stimmt alles was Du sagst, doch die SOA ist leider keine saubere
> Abbildung des Linearbetriebs eines SchaltFET. Ist leider so.

Laut dem Paper von IXYS muss ich das wohl so hinnehmen.

> Am Besten
> wird es sein Du probierst es einfach aus. Oder liest die entsprechenden
> Unterlagen wie das soeben genannte pdf und suchst dann weiter.

Werde ich tun.


>> Begrenzt man die Leistungsdichte, ist das auch bei Schalt-FETs kein
>> Problem.
>
> Wo würdest Du die Grenze der Leistungsdichte denn setzen?  20%? 40%?
> oder mutige 50%?

Für mich hat das bisher immer das SOA-Diagramm definiert. Ich ging davon 
aus, dass der Hersteller die DC-Linie so einzeichnet, dass die DC-Linie 
bei einer unkritischen Leistungsdichte sitzt. Scheint dann wohl nicht so 
zu sein.

> Und auf welcher Datenblatt-Basis basiert diese Grenze?
> Wie lang soll das funktionieren? Und welche Reserven soll das Gerät
> haben? 1% oder doch lieber 10%?

So knapp lege ich eh nie aus.

>
>> Bei Tcase von 75°C kann der IXFX180N10 übrigens beeindruckende 300W im
>> Linearbetrieb. Ist zwar völlig praxisfremd, steht aber in der SOA.
>
> 300W in einem TO264 ist nicht so abwegig, haben wir. Alledings hat das
> Kühlwasser eine Zulauftemperatur von 15°C. Maximal. Dann geht das,

Dann arbeitest Du in einer anderen Branche. Bei mir hat das Kühlwasser 
immer so um die 100°C (Automotive).

> Und da ich nicht mit popeligen 200W sondern mit 5kW-Modulen arbeite, die
> eine Nennspannung von bis zu 800V aushalten müssen beschäftige ich
> mich halt nicht mit Annahmen sondern mit Datenblättern und
> Hintergrundinfos, wie sie in ANs zu finden sind.

OK, Du arbeitest da natürlich in einer Leistungsklasse, in der die 
Siliziumfläche schon sehr groß ist und damit die Hotspotgefahr sehr 
ausgeprägt.

Ich bin bei solchen Linearbetriebschaltungen meist im einstelligen 
Watt-Bereich unterwegs. Da sind die Chipflächen klein und da kann man 
sich Faktor 5 oder 10 Reserve zur DC-Linie der SOA häufig leisten.

Hab zwar auch schon Wandler im zweistelligen Kilowatt-Bereich gemacht, 
aber alles ohne Linearbetrieb.

Trotzdem danke für die Denkansätze, da muss ich mich mal schlau machen.
Du erwähnst ältere Beiträge und Links. Kannst Du mir einen Tipp geben, 
nach was ich hier im Forum suchen muss?

Michael

Habe noch das hier gefunden:

http://www.infineon.com/dgdl/Infineon+-+Application+Note+-+PowerMOSFETs+-+OptiMOS%E2%84%A2+-+Linear+Mode+Operation+and+SOA+Power+MOSFETs.pdf?fileId=db3a30433e30e4bf013e3646e9381200

Das untermauert meinen Ansatz. Im Linearbetrieb reduziert sich bei 
Schalt-FETs die maximal zulässige Leistungsdichte. Das wird im 
SOA-Diagramm abgebildet.
Beim BSC010NE2LS von Infineon ist das sogar dramatisch, von 70W im 
RDSon-Betrieb auf weniger als 10W bei 10Vds.
http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BSC010NE2LS-DS-v02_02-en.pdf?fileId=db3a304326dfb1300126fb3d176a3f1b

Scheinbar handhaben das die verschiedenen Hersteller unterschiedlich.

Wenn man im SOA-Diagramm sieht, dass zu hohen Spannungen hin die 
zulässige Leistung dramatisch abnimmt, dann kann man davon ausgehen, 
dass das Diagramm auch für den Linearbetrieb gültig ist.

Michael

MOSFETs haben doch intern jede Menge FETs parallel geschaltet, 
"integriert". =>

1.) Die Kennlinien dieser monolithischen "Elementar"-FETs sind natürlich 
sehr ähnlich.

2.) Der Widerstand RDS(on) eines durchgeschalteten FETs hat einen 
positiven Temperaturkoeffizient, das gilt auch für jeden Elementar-FET.
Gute Stromaufteilung im eingeschalteten Zustand ist schon von daher 
gegeben.

3.) Hat man mehrere (Leistungs-) MOSFETs parallelgeschaltet, 
funktioniert die Stromaufteilung im Schaltbetrieb genauso.
Im Linearbetrieb wirkt sich aber die ggf. unterschiedliche 
Vorwärtssteilheit der Einzelexemplare ungünstig aus, sodass Selektion 
notwendig sein kann.

Michael S. schrieb:
> MiWi schrieb:

>> Such bitte nach Literatur von IXYS und anderen, die sich dem Thema
>> gewidmet haben, zB. www.ixys.com/Documents/AppNotes/IXAN0068.pdf
>
> Das Paper erschüttert mich nun ein bisschen. Einerseite gibts im jedem
> Transistordatenblatt eine SOA, also einen angeblich sicheren
> Arbeitsbereich und nun gibt IXYS zu, dass dieser Arbeitsbereich doch
> nicht sicher ist. Super.
>
> Das bedeutet, die DC-Linie bei Schalt-Fets zeichnen die Hersteller zwar
> rein, diese hat aber keine praxisrelevante Bedeutung. Super!


Willkommen im Club...



>>> wohl im linearen Betrieb arbeiten. Bei "Linear"-FETs mag diese
>>> Grenzleistungsdichte höher sein.
>>
>> Das stimmt alles was Du sagst, doch die SOA ist leider keine saubere
>> Abbildung des Linearbetriebs eines SchaltFET. Ist leider so.
>
> Laut dem Paper von IXYS muss ich das wohl so hinnehmen.
>

Was glaubst Du wie ich geschaut habe als ich das das erste mal in dieser 
Deutlichkeit gelesen habe....



>>
>> 300W in einem TO264 ist nicht so abwegig, haben wir. Alledings hat das
>> Kühlwasser eine Zulauftemperatur von 15°C. Maximal. Dann geht das,
>
> Dann arbeitest Du in einer anderen Branche.

Ja.



>
> OK, Du arbeitest da natürlich in einer Leistungsklasse, in der die
> Siliziumfläche schon sehr groß ist und damit die Hotspotgefahr sehr
> ausgeprägt.

Pro FET 300W und entsprechend parallel geschaltete Module. Alles nicht 
so schlimm, der Rumms-Faktor wenn es denn einmal knallt ist aber 
beachtlich.

>
> Hab zwar auch schon Wandler im zweistelligen Kilowatt-Bereich gemacht,
> aber alles ohne Linearbetrieb.

:-) auch das ist mein Brot...

> Trotzdem danke für die Denkansätze, da muss ich mich mal schlau machen.
> Du erwähnst ältere Beiträge und Links. Kannst Du mir einen Tipp geben,
> nach was ich hier im Forum suchen muss?

War ein Attachment zu einem pdf, das ich hochgeladen habe, hier der Link 
dazu:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/290518/New_500V_Linear_MOSFET_for_a_120kw_active_Load.pdf


Grüße

MiWi

Michael S. schrieb:
> Beim BSC010NE2LS von Infineon ist das sogar dramatisch, von 70W im
> RDSon-Betrieb auf weniger als 10W bei 10Vds

Das ist auch logisch so, bei dem Gehäuse der Chipfläche von ca. 15mm² 
kann keine großartige Wärmemenge abtransportiert werden. Bei dem Fet ist 
R_thCS nicht angegeben, schätzungsweise liegt um die 5-8 W/K

Michael S. schrieb:
> Scheinbar handhaben das die verschiedenen Hersteller unterschiedlich.
Das auf jeden Fall, die haben auch unterschiedsliche Technologie. Es ist 
auch unterschiedlich, wieviele Fets paralell zu einem MOSFET wurden.

Michael S. schrieb:
> Wenn man im SOA-Diagramm sieht, dass zu hohen Spannungen hin die
> zulässige Leistung dramatisch abnimmt, dann kann man davon ausgehen,
> dass das Diagramm auch für den Linearbetrieb gültig ist

Der SOA steht im Datenblatt. Der Hersteller muß dafür auch gerade stehen 
wie die Angaben über max. Spannung,Strom, Temperatu etc...
Es ist im Datenblatt nicht zu lesen, daß der FET für den Linearbertieb 
geeigenet ist, auch nicht verboten.

Michael S. schrieb:
> Habe noch das hier gefunden:
> 
http://www.infineon.com/dgdl/Infineon+-+Application+Note+-+PowerMOSFETs+-+OptiMOS%E2%84%A2+-+Linear+Mode+Operation+and+SOA+Power+MOSFETs.pdf?fileId=db3a30433e30e4bf013e3646e9381200
Wenn man genauer das Dokument studiert, erfährt man, das MOSFET mit 
nidrigeren ZTC Punkt und R_thJC besser für den Linerarbetrieb geeignet 
ist (Seite 12). Es ist auch ersichtlich, warum MOSFET bei höherer 
Spannung schnell in thermische Instabilitätszone geraten kann (auch im 
IXYS Dokument zu lesen, wobei ein SOA bei 90°C schon ziemlich extrem 
ist). Bei z.B 800V wäre dann schwierig, geeigente MOSFET zu finden bzw. 
eine teuere Angelegenheit sein.
> Bei Tcase von 75°C kann der IXFX180N10 übrigens beeindruckende 300W im
> Linearbetrieb. Ist zwar völlig praxisfremd, steht aber in der SOA
Wenn man das FET direkt auf KK aufschraub, hat der R_thCS immer noch 
beim TO264 ein Wer von 0,15 W/K, wenn eine Isolierscheibe dazwischen 
liegt, kommt noch ca. 0,05...0,2 W/K dazu also 300W nicht realisierbar.

..sorry, ich meine R_thCS in K/W

Tany schrieb:

> IXYS Dokument zu lesen, wobei ein SOA bei 90°C schon ziemlich extrem
> ist). Bei z.B 800V wäre dann schwierig, geeigente MOSFET zu finden bzw.
> eine teuere Angelegenheit sein.

IXYS hat eine ganze Menge von denen, zu finden zB. bei Schukat, rs...

Die haben meistens irgendwo recht weit hinten ein L im Namen, zB. 
IXTK8N150L oder IXTN90N25L2


Und ja, wenn sich wer wundert: ich benutze vorwiegend IXYS, die sind 
verhältnismäßig einfach zu beschaffen und ich habe einen sehr guten 
Draht zum Techsupport.



billig sind die nicht... aber preiswert.

MiWi

@Michael Bertrandt:
> ... Grundlagen ...
Meine Erfahrung mit der Parallelschaltung von unselektierten MOSFETs 
(für H-Brücken bzw. Tiefsetzsteller bis 1 kA):
Entscheidend ist die Konstruktion (Leitungsinduktivität, Kondensatoren).
10 Stück oder noch mehr auszumessen, wäre auch reichlich unpraktisch.

Elektrofan schrieb:
> @Michael Bertrandt:
>> ... Grundlagen ...
> Meine Erfahrung mit der Parallelschaltung von unselektierten MOSFETs
> (für H-Brücken bzw. Tiefsetzsteller bis 1 kA):
> Entscheidend ist die Konstruktion (Leitungsinduktivität, Kondensatoren).
> 10 Stück oder noch mehr auszumessen, wäre auch reichlich unpraktisch.

Und Du machst das mit FETs im Linearbetrieb? Na Servas

MiWi

> Und Du machst das mit FETs im Linearbetrieb? Na Servas

Klar, die modernen Tiefsetzsteller arbeiten alle so:
Dann muss man die Leitungsinduktivitäten nicht mehr kurzschliessen ...