Hallo,
da die Leistungstreiber auf meinem Ramps 1.4 Board (3D-Drucker) nichts
taugen und zu heiß werden wollte ich zur Ansteuerung des Heizbettes
einen externen Leistungstreiber einbauen.
Das Heizbett wird ganz primitiv über eine Zweipunktregelung geregelt,
also nur "on/off".
Als Mosfet habe ich hierzu einen IRF3205 verwendet, welcher laut
Datenblatt bis zu 110A schalten kann.
Meine Schaltung funktioniert soweit, nur wird der Mosfet innerhalb von
Sekunden doch sehr heiß, was ich bei dieser Last nicht erwartet hätte
(ca. 10A bei 12V).
Nach meinen Messungen fallen am Mosfet ca 0,4V ab, was mit den im
Datenblatt beschriebenen RDDSon von 8mOhm nicht zusammenpasst.
Testweise habe ich am Gate auch mal direkt 12V angelegt mit dem gleichen
Ergebnis.
Hat jemand eine Idee was ich falsch mache?
MfG
R. H. schrieb:> Hat jemand eine Idee was ich falsch mache?
Abgesehen davon, dass der R1 ein wenig hochohmig ist, ist die
Schaltung an sich unauffällig. Zeig doch mal ein Foto von deinem
Aufbau...
Wie stabil sind die 12V? Wenn die Last ebenfalls an 12V liegt und diese
dann auf z.B. 9V "einknickt", dann hast du am Gate des MOSFETs ebenfalls
nur noch 9V, was dazu führt, dass er nicht mehr so schön durchsteuert.
Mit welcher Frequenz wird der MOSFET geschaltet?
R1 würde ich eher mit 1k oder 470 Ohm dimensionieren.
Also die Spannung "knickt" bei eingeschaltetem Heizbett auf ca 11,9V vor
dem Mosfet ein, nach dem Mosfet messe ich dann noch ca 11,5V.
Der Mosfet wird mehr oder weniger statisch betrieben, die Regelung macht
ca. alle 5-10 sek. mal an und mal aus.
Wie gesagt habe ich testweise auch mal 12V direkt ans Gate gelegt mit
dem gleichen Ergebnis, dabei hätte er doch sein minimales RDSon
erreichen müssen...
Schau dir mal die Threshold-Spannung des MOSFETs an und vergleich sie
mit der Spannung, die du am Gate zum Schalten anlegst.
Meine Theorie ist einfach, dass du den MOSFET im Linearbereich
betreibst, weil eventuell dein BJT ebenfalls nicht in Gänze
durchsteuert.
Gruß
Migelchen
@ Nikolai H.: der Basiswiderstand ist doch vorhanden (4,7K) die
Steuerleitung wird dann zum Anschalten von der original verbauten
Treiberstufe auf Masse gezogen.
Um es gleich zu sagen, die Schaltung sieht gruselig aus (Lochraster). Da
ich meinem Aufbau auch nicht vertraut habe, habe ich einfach mal einen
weiteren IRF3205 direkt an die Kabel gelötet mit Gate auf 12V, leider
mit dem gleichen Ergebnis. Der Mosfet erwärmt sich innerhalb von
Sekunden sehr stark.
R. H. schrieb:> habe ich einfach mal einen> weiteren IRF3205 direkt an die Kabel gelötet mit Gate auf 12V, leider> mit dem gelichen Ergebnis. Der Mosfet erwärmt sich innerhalb von> Sekunden sehr stark.
Misst du die Gatespannung wirklich mit Bezug auf die Source oder mit
Bezug auf "irgendeine" Masse (die gegenüber der Sourcespannung
verschoben sein kann)?
10A an 8mOhm bedeuten immerhin 0,8W. Das heizt den FET schon auf. Meinst
du mit "erwärmt sich sehr stark" dass er nach wenigen Sekunden kurz vor
dem Verdampfen ist (dann wäre was faul). Oder meinst du, dass er spürbar
warm wird (das kann hinkommen).
Möglichkeiten, was faul sein kann:
- irgendwas ist falsch angeschlossen
- der Strom ist größer als gedacht
- du hast einen Fake-IRF3205 erwischt, der einen wesentlich größeren
R_DS hat
Also mein Massebezug war dierkt am Netzteil, evtl. sollte ich dann
nochmal direkt zur Source-Masse messen.
Also mit warm meine ich das ich den Fet nach ein paar Sekunden los
lassen muss um mir nicht eine Brandblase am Daumen zu holen.
Der maximale Strom kann nicht größer als 15A sein, da ich in meiner
Schaltung eine 15A KFZ-Sicherung eingebaut habe...
Das mit dem Fake ist mir auch schon in den Sinn gekommen, die Dinger
habe ich mal bei ebay bestellt. Ich habe es aber nicht für möglich
gehalten, dass es von sowas Fakes gibt...
R. H. schrieb:> Also mit warm meine ich das ich den Fet nach ein paar Sekunden los> lassen muss um mir nicht eine Brandblase am Daumen zu holen.
Ohne Kühlkörper? Das kommt doch gut hin! 0.8 W sind ohne KK schon
reichlich für das kleine Gehäuse, und zum "nicht mehr anfassen können"
reichen 60 Grad.
S R schrieb:> Ohne Kühlkörper? Das kommt doch gut hin! 0.8 W sind ohne KK schon> reichlich für das kleine Gehäuse, und zum "nicht mehr anfassen können"> reichen 60 Grad.
ok, also die Hizeentwicklung ist das eine aber wodurch kommt ein
Spannungsabfall von 0,4 Volt zustande, welchen ich direkt vor und hinter
dem Fet gemessen habe?
Anon Y. schrieb:> Ein Foto vom gruseligen Aufbau hilft am meisten.>> Meine Glaskugel tippt auf Drain und Source vertauscht.
Drain und Source hab ich zig mal kontrolliert, ausserdem habe ich wie
oben beschrieben noch einen anderen IRF3205 direkt an die Leitungen
gelötet mit dem gleichen Ergebnis...
R. H. schrieb:> ok, also die Hizeentwicklung ist das eine aber wodurch kommt ein> Spannungsabfall von 0,4 Volt zustande, welchen ich direkt vor und hinter> dem Fet gemessen habe?
Dann würden 50 Ampere fließen. Das geht aber nicht, da Deine Sicherung
nur 15 A aushält.
Fazit:
-Die Schaltung ist fehlerfrei (sagst Du ja selbst)
-Der Transistor ist in Ordnung (sagst Du)
Den realen Strom messen kannst oder willst Du nicht.
-> Alles in Ordnung ->Besser geht es nicht.
Was mir noch aufgefallen ist, dass dein Basis-Potential höher ist als
dein Collector-Potential.
Basis und Collector direkt gegen Masse.
Der Basisvorwiderstand ist niederohmiger als der Collector-Widerstand,
wobei beide am gleichen Potential (12 V) hängen.
Das kann auch zu Schwierigkeiten führen, dass dein BJT nicht richtig
aufgeht.
ICh denke einfach mal laut. :)
Klapperschädel schrieb:> Nicht, wenn er die parasitäre Diode vorher ausgelötet hat.
Mach doch mal ein Video, wie man diese Diode am besten auslötet.
:-)
Migelchen schrieb:> Was mir noch aufgefallen ist, dass dein Basis-Potential höher ist als> dein Collector-Potential.
Das ist bei einem durchgeschalteten Transistor in Emitterschaltung oft
der Fall und ganz normal...
Die haben dir vermutlich umgestempelte IRF540 verkauft. So ein
IRF(B)3205 schaltet einige -zehn Ampere, ohne das er warm wird. Auch
ein IRFZ44 oder IRLZ44 macht das, ohne mit der Wimper zu zucken.
>IRF(B)3205 schaltet einige -zehn Ampere, ohne das er warm wird. Auch>ein IRFZ44 oder IRLZ44 macht das, ohne mit der Wimper zu zucken.
Welch ein Humbug - 10A an 8mOhm machen 800mW, und die heizen einem TO220
durchaus schon kräftig ein.
~60°C/W kann man mal so annehmen - als rund 70-80°C Gehäusetemperatur
bei normaler Zimmertemperatur (und je nach Aufbau). Nicht mehr für jeden
zum Daueranfassen ...
>ok, also die Hizeentwicklung ist das eine aber wodurch kommt ein>Spannungsabfall von 0,4 Volt zustande, welchen ich direkt vor und hinter>dem Fet gemessen habe?
Spannung direkt zw. D und S messen, dann wird es sinnvoller.
lkmiller schrieb:> Migelchen schrieb:>> Was mir noch aufgefallen ist, dass dein Basis-Potential höher ist als>> dein Collector-Potential.> Das ist bei einem durchgeschalteten Transistor in Emitterschaltung oft> der Fall und ganz normal...
Der Transistor wundert sich schon, wenn der Basisstrom 2,5mA und der
Kollektorstrom 1,2mA ist.
Zusätzlich zu dem oben gesagt, ein bisschen Entstörung täte auch gut.
Ist zwar nur eine ohmsche Last, aber wer weiß was in deiner
Speisespannung noch so rumdängelt oder was der Draht auffängt, da könnte
auch schon was zusammen kommen.
@Flow (Gast)
>> 10A an 8mOhm bedeuten immerhin 0,8W.> > Welch ein Humbug - 10A an 8mOhm machen 800mW,>Hmm, 10 mal 0,008 Ohm sind?
Was denn - geht's bei Dir nicht weiter wegen einem Over"Flow"?
So, gestern habe ich mir das Ganze nochmal angeschaut. Die Spannung am
Gate direkt zur Source gemessen beträgt im angeschalteten Zustand 11,6V,
sollte also zum voll durchschalten genügen.
Der Spannungabfall zwischen Drain und Source direkt an den Pins gemessen
beträgt 215mV. Vor dem Mosfet liegen ziemlich genau noch 12V an, trotz
Last.
Rechnerisch komme ich auf ein RDSon von über 0,02 Ohm.
Ich habe für mich jetzt festgestellt das ich offensichtlich auf einen
China Fake reingefallen bin, bzw. dass es sich um Fets handeln muss die
durch die Qualitätskontrolle gefallen sind.
Somit kann ich nur vor billigen China Angeboten warnen...
Ich hab das Teil jetzt mit nem Kühlkörper versehen, glücklich bin ich
zwar nicht mit dem Ergebnis, aber es funktioniert...
R. H. schrieb:> Rechnerisch komme ich auf ein RDSon von über 0,02 Ohm.
Falls du wirklich an den Pins (nicht an den Lötstellen) gemessen hast
und falls die 10A stimmen: ja. Wenn es "zufällig" doch 15A-20A sein
könnten, dann wäre es ein normales Verhalten. Im heißen Zustand geht
auch der R_DS_on des FET nach oben.
Misst du den Strom durch das Heizbett irgendwie mit (zumindest grob),
oder verlässt du dich auf dessen nominellen Wert? Dass die 15A-Sicherung
nicht fliegt zählt nicht als Messung. Vielleicht wurde ja der alte
Regler für das Heizbett deshalb zu warm, weil ein Teil der
Heizwicklungen einen Schluss hat?
Wie auch immer: schon bei 10A schadet es auf keinen Fall, einem
TO220-FET einen kleinen Kühlkörper zu spendieren.
R. H. schrieb:> Rechnerisch komme ich auf ein RDSon von über 0,02 Ohm.
Obacht: für den RDSon aus dem Datenblatt musst du direkt auf dem
Silizium-Die messen.
Und vor Allem: auch wenn da dran steht "static RDSon", so wird er doch
wegen der Erwärmung des Dies mit kurzen und knackigen Impulsen gemessen
(see Note 4)...
R. H. schrieb:> Rechnerisch komme ich auf ein RDSon von über 0,02 Ohm
es könnte stimmen, meine Meinung nach.
bei 0,02 Ohm und 10A wurde 2W am MOSFET verbraten. Ohne Kühlung beträgt
die Chiptemperarur rechnerisch ca. (2W x 62°)+25° = 149°
Bei 150° steigt wiederum RDSon (Figur 4) um die Faktor 2 also
0.08*2=0.016 Ohm.
R. H. schrieb:> da die Leistungstreiber auf meinem Ramps 1.4 Board (3D-Drucker) nichts> taugen und zu heiß werden
Ich habe einfach auf der Unterseite des RAMPS Boards parallel zum
Heizbett-MOSFET zusätzlich noch einen IRL3803 angelötet.
Seitdem bleiben beide MOSFETs total kalt.
Schaltung.png
(20 KB)
