Verlustleistung berechnen

Gast #4832199
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Hallp zusammen,
Ich möchte wissen, wie warm mein Transistor (IRF 3205) werden kann, wenn 
ich ihn mit einer Frequenz von 2MHz schalten würde . Unten habe ich 
meine Berechnungen aufgelistet, und würde gerne wissen ob meine 
Überlegungen richtig sind oder ob ich einen falschen ansatz gewählt 
habe. Danke im Voraus.

es fließt eine Spannung von maximal 32V mit maximal 4A

Leitende Verluste:
P_on = I^2_n  R_DSon  T_on / T

=4A^2  8mOHM  250ns / 500ns

=0,64W

Schalt-Verluste
Einschalten:
P_swr = 1/4  U_N  I_N * t_r / T

= 1/4 = *32V *4A 100ns / 500ns

= 6,4W

Ausschalten:
P_swf = 1/4  U_N  I_N * t_f / T

= 1/4 = *32V *4A 70ns / 500ns

= 4,48W

P = 4,48W + 6,4W + 0,64W = 11,52W

Hier schwanke ich zwischen dem Junction to case und dem junction to 
ambient

junction to Case  * P = 0,75°C/W * 11,52W = 8,64 °C
junction to ambient * P = 62°C/W * 11,52W = 714,24 °C


Ich hoffe die berechnungne sind richtig, bin mir dabei ein wenig 
unsicher
Gast #4832233
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Dieter V. schrieb:
> Ich hoffe die berechnungne sind richtig,

Sie sind eine obere Abschätzung, wobei man über das 1/4 diskutieren 
könnte.
Bessere Werte bekommst du aus einer Simulation in LTSpice.

Dieter V. schrieb:
> Hier schwanke ich zwischen dem Junction to case und dem junction to
> ambient

Na, es sieht so aus, als ob der MOSFET nicht ohne Kühlkörper seine 12 
Watt loswerden könnte. Zur RTHjc kommt also noch der Wärmewiderstand des 
Kühlkörpers dazu. 5 K/W wäre wohl angemessen.
Gast #4832257
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Nur noch für mich:

junction to abiemt gint doch die Umgebungstemperatur an oder täusche ich 
mich da?

und junction to case gibt die Gehäusetemperatur an. Müsste demnach dann 
nicht junction to case genommen werden oder verwechsel ich da etwas?
Gast #4832269
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Dieter V. schrieb:
> Müsste demnach dann nicht junction to case genommen werden

Du musst junction to case zum Wärmewiderstand des Kühlkörpers 
dazuaddieren (und noch 0.5 für den Übergang) und das zur maximalen 
Umgebungstemp (meist 30 Gradc) adiieren und dann unter dem junction 
Limit (meist 125 GradC) bleiben.

Ohne Kühlkörper wäre junction to ambient treffend, aber das überhitzt 
deutlich.
Gast #4832285
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Dieter V. schrieb:
> Nur noch für mich:
>
> junction to abiemt gint doch die Umgebungstemperatur an oder täusche ich
> mich da?
>
> und junction to case gibt die Gehäusetemperatur an. Müsste demnach dann
> nicht junction to case genommen werden oder verwechsel ich da etwas?

Ja. Das englische Wort "to" bedeutet in diesem Fall eine Relation, eine 
Beziehung. Im engeren Sinn hier, eine Beziehung zwischen dem 
Halbleiter-Übergang und dem Gehäuse bzw. der Umgebung.
Und es ist der Wärmewiderstand gemeint, also etwas anderes als die 
Temperatur.

Ich weiss nicht, was Du konkret verwechselst, so das Du die Angaben für 
eine Temperatur hälst. Aber irgendwas läuft da falsch. Schon die Einheit 
stimmt nicht.
Gast #4832295
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Dieter V. schrieb:
> Hier schwanke ich zwischen dem Junction to case und dem junction to
> ambient
>
> junction to Case  * P = 0,75°C/W * 11,52W = 8,64 °C
> junction to ambient * P = 62°C/W * 11,52W = 714,24 °C
>
> Ich hoffe die berechnungne sind richtig, bin mir dabei ein wenig
> unsicher

Deine JtoC Berechnung setzt voraus, dass du einen perfekten Kühlkörper 
ohne Übergangswiderstand montiert hast. Also näherungsweise: 
Silberkühlkörper angeschweisst und in Eiswasser getaucht.

Wie bereits erwähnt wurde, musst du da den Wärmewiderstand des Übergangs 
und des Kühlkörpers hinzuaddieren. Größenordnung vermutlich so 15-30°C/W 
je nach Material und Montage (mit/ohne Glimmerpapier zur Isolation).

JtoA gibt an wie warm das Ding wird wenn du es einfach an die frische 
Luft hängst, ohne Kühlkörper. Wie man leicht sehen kann, sind so 1-2 
Watt abführbar, je nach maximaler Chiptemperatur und 
Umgebungstemperatur.
Gast #4832325
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Dieter V. schrieb:
> würde gerne wissen ob meine Überlegungen richtig sind

Sie sind auf jeden Fall unvollständig.
Der IRF3205 hat eine Gateladung von typ. etwa 100nC bei 10V Ugs. Um den 
Fet einzuschalten musst du diese 100nC in 100ns in das Gate zu drücken, 
dazu muss ein mittlerer Strom von 1A fließen. Beim Ausschalten so 
ähnlich. Du hast also 2-mal je 500ns einen Gatestrom von ~1A für ~100ns.

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