Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verlustleistung eines MOSFETs berechnen


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von User B. (user123321)


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Hallo da draußen.

Bei der Berechnung meines MOSFETs (IRLR3636 typ 5.4) bin ich auf eine 
Verlustleistung von 3,57*10^-11 gekommen.
Diese ist aber ungewöhnlich klein. Nun bitte ich um eure Hilfe!
Berechnet wurden die (Leit-Verluste + Schalt-Verluste)laut dieser 
Website https://www.mikrocontroller.net/articles/FET
Und die Werte für den Mosfet fand ich im Datenblatt 
(https://www.infineon.com/dgdl/irlr3636pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153566d1e122698)

In=50A
Un=10V
Rdson=6,8mΩ
ton=45ns
tr216ns
tf=69ns
T=1MHz

Mit bestem Dank im Voraus!

: Verschoben durch Moderator
von Wolfgang (Gast)


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User B. schrieb:
> Bei der Berechnung meines MOSFETs (IRLR3636 typ 5.4) bin ich auf eine
> Verlustleistung von 3,57*10^-11 gekommen.

TW oder was?

von kenny (Gast)


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und wo ist deine Berechnung?

von fgmngfbvxcnv (Gast)


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User B. schrieb:
> In=50A
>...
> Rdson=6,8mΩ

Das sind ja allein schon 0,35W.

Was fliesst denn tatsaechlich fuer welche Zeiten?

fgmngfbvxcnv

von Wolfgang (Gast)


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User B. schrieb:
> T=1MHz

1MHz ist keine Periodendauer

von g457 (Gast)


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>> Bei der Berechnung meines MOSFETs (IRLR3636 typ 5.4) bin ich auf eine
>> Verlustleistung von 3,57*10^-11 gekommen.
>
> TW oder was?

Nein, das sind offenkundig Äpfel.

von Wolfgang (Gast)


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g457 schrieb:
> Nein, das sind offenkundig Äpfel.

Bei rechter Betrachtung sind es vermutlich eher TWs²

von User B. (user123321)


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Tut mir Leid aber ich bin mir eben nicht sicher.
Die 3,57*10^-11 sind [W]

Brauche deswegen eure Hilfe

von User B. (user123321)


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Was wäre den eigentlich die Periodendauer des MOSFET?

von Manfred (Gast)


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fgmngfbvxcnv schrieb:
>> In=50A
>>...
>> Rdson=6,8mΩ
>
> Das sind ja allein schon 0,35W.

Die Grundlagen von U, I, R und P übst Du noch mal eine Runde:

6,8mΩ x 50A gibt 0,35 Volt

von Falk B. (falk)


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User B. schrieb:
> Tut mir Leid aber ich bin mir eben nicht sicher.
> Die 3,57*10^-11 sind [W]
>
> Brauche deswegen eure Hilfe

Nö, DU must erstmal zeigen, welche Gedanken und Rechnung DU gemacht 
hast.

von Wolfgang (Gast)


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User B. schrieb:
> Tut mir Leid aber ich bin mir eben nicht sicher.

Das nenne ich gesundes Misstrauen. Wenn das Ergebnis richtig wäre, 
bräuchte man sich über Kühlung von Leistungs-MOSFETs keine Gedanken zu 
machen.
Sehr vernünftig.

Welche Einheit kommt denn bei deiner Rechnung raus?

von Roland E. (roland0815)


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Manfred schrieb:
> fgmngfbvxcnv schrieb:
>>> In=50A
>>>...
>>> Rdson=6,8mΩ
>>
>> Das sind ja allein schon 0,35W.
>
> Die Grundlagen von U, I, R und P übst Du noch mal eine Runde:
>
> 6,8mΩ x 50A gibt 0,35 *Volt*

Naja, fast richtig...

von Rainer (Gast)


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Also ich komme bei den Angaben des TO auf rund 3,2W.

von Jens G. (jensig)


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>>> Das sind ja allein schon 0,35W.
>>
>> Die Grundlagen von U, I, R und P übst Du noch mal eine Runde:
>>
>> 6,8mΩ x 50A gibt 0,35 *Volt*

>Naja, fast richtig...

Ok:
6,8mΩ x 50A gibt 0,35 Wolt
Jetzt haben wir alles unter einem Hut ;-)


User B. schrieb:
> Tut mir Leid aber ich bin mir eben nicht sicher.
> Die 3,57*10^-11 sind [W]
>
> Brauche deswegen eure Hilfe

Na dann zeige doch mal Deinen Rechenweg, und kläre uns auf, was T=1MHz 
sein soll (Frequenz oder Periodendauer).

von Manfred (Gast)


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Rainer schrieb:
> Also ich komme bei den Angaben des TO auf rund 3,2W.

Da Trollmeister "user123321" keine sinnvollen Zeitangaben macht, kannst 
Du uns vielleicht mal Deine Rechnug erläutern?

Statisch ergeben sich aus 6,8mΩ x 50A 17 Watt.

Wenn ich bei 1 MHz (=1000ns) für 45ns einschalte, komme ich auf 0,8 
Watt. Da man nicht ideal schalten kann, kommen oben drauf 
Schaltverluste, die zumindet ich nicht rechnen kann, aber vermutlich den 
überwiegenden Teil ausmachen.

Vom Gefühl her könntest Du mit Deinen 3 Watt durchaus richtig liegen, 
aber wie rechnest Du das?

von Christian L. (cyan)


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Die oben angegebenen Werte sind offensichtlich nur die Messbedingungen 
und Werte aus dem Datenblatt und keine Werte der realen Anwendung.

von Christian U. (chriull)


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Manfred schrieb:
> Da man nicht ideal schalten kann, kommen oben drauf Schaltverluste, die
> zumindet ich nicht rechnen kann, aber vermutlich den überwiegenden Teil
> ausmachen

User B. schrieb:
> Berechnet wurden die (Leit-Verluste + Schalt-Verluste)laut dieser
> Website https://www.mikrocontroller.net/articles/FET

von Wolfgang (Gast)


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Manfred schrieb:
> Vom Gefühl her könntest Du mit Deinen 3 Watt durchaus richtig liegen,
> aber wie rechnest Du das?

Ich fürchte, dein Gefühlt täuscht dich.

Eier kann man vielleicht nach Gefühl kochen, aber Zahlen sollte man 
einfach richtig in eine Formel einsetzen, die die Sache ausreichend 
genau beschreibt.

von Markus (Gast)


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Da gibt es wohl ein Problem mit den Zehnerpotenzen. (T=1/1MHz)

Bei mir kommt größenmäßig raus:

Pon= 0,75 W
Pswr= 27 W
Pswf= 8,5 W

gesamt also 36 W


Verstehen wir das Selbe unter ton und die on-Zeit ist nur zufällig ident 
mit der Turn-On Delay Time aus dem Datenblatt?

von fgmngfbvxcnv (Gast)


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Manfred schrieb:
> Die Grundlagen von U, I, R und P übst Du noch mal eine Runde:
>
> 6,8mΩ x 50A gibt 0,35 Volt

Peinlich. Versprochen!
Also 50A * 0,35V = 17,5W


fgmngfbvxcnv

von Willi S. (ws1955)


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Bin verzweifelt, anscheinend hat mein Taschenrechner ne Macke:

tr+tf 285ns bzw 28.5% bei 1 MHz
Psw= 500W*0.285 /2 = 71 Watt
Pon= 0.0068*50*50  = 17 Watt bzw nur 4.5% davon = 0.8 Watt
Insoweit zusammen 72 Watt

Natürlich ist dieser Mosfet für diese Anwendung ein schlechter Witz.

Hinzu kommen noch die Gate-Umladeverluste, aber dazu braucht es die 
Angabe von Qg und Ugs

: Bearbeitet durch User
von Klassenclown? (Gast)


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kenny schrieb:
> und wo ist deine Berechnung?

Sogar, wenn alle bisher (wenn auch falsch) genannten (und verwendeten) 
Werte/Kuerzel mal richtig genannt (und fuer die Berechnung verwendet)
werden koennten - fehlt noch R_gate und die Last: Induktiv, ohmsch,
kapazitiv, oder anteilig mehreres? Wie genau? (Oder soll einfach nur
die Betriebsspannung immer wieder mal zum Spaß kurzgeschlossen werden,
bzw. es haengt vor der ganzen Sache noch eine 50A Stromquelle mit max.
Spannung am Drain = 10Volt? Oder...)

Anwendung und komplett beschrifteter Schaltplan waere ebenfalls noetig,
das wollte ich damit eigentlich sagen. Aber im Moment halte ich das
alles eh fuer eine Art Hausaufgabe eines Schuelers, der bis zu dem
Zeitpunkt null aufgepaßt, oder von Anfang an nicht ein Wort des armen
Lehrers verstanden hat - bzw. eine beliebig anteilige Mischung.

Beitrag #5798182 wurde vom Autor gelöscht.
von Klassenclown? (Gast)


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Willi S. schrieb:
> Natürlich ist dieser Mosfet für diese Anwendung ein schlechter Witz.

Man wuerde einen benutzen, dessen Sperrspannung nur ein bißchen hoeher
ist als die max. anliegende Spannung (einzig bei Flyback, Forward und
Push-Pull bedeutet das etwas anderes als die Betriebsspannung selbst),
und man wuerde i. A. vom max. Package Strom Abstand halten. Dann wuerde
man noch einen Typ suchen, der moeglichst geringe Qg aufweist, wenn die
Frequenz 1MHz sein sollte (falls das stimmt).

TO hat bisher von keinerlei Fakten/Zusammenhaengen zum Thema gehoert.

von Willi S. (ws1955)


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Einen Niedrigspannung Mosfet hab ich grad nicht zur Hand, aber diesen 
habe ich mir mal notiert für Vorhaben:

BCS265N10LSFG    5x6     N-MOSFET LL 100V 40A 160Apk 27mR 1200pF 16nC 
24/4ns  70mJ      (IFX)
                         DK   0.36   1000  1605 (0.55/100)

Davon zwei parallel, ist auch thermisch sowieso besser.

Damit komme ich auf unter 8 Watt, inklusive Pv_gate, bei Vgs 10V.
Immerhin nur 1/10 Wärme !!

Mit Faktor 100 sind hier die Flankenzeiten entscheidend, deren 
Minimierung bringt mit Abstand am Meisten. Allerdings muss der 
Gate-Treiber natürluch auch den notwendigen Strom liefern und kann es 
EMV-Probleme geben. Der obige Mosfet mit nur 16nC und nur 1200pF ist 
schon aussergewöhnlich super, auch bei Parallelschaltung von 2 Stück.

In Verbindung mit induktiven Lasten ist die besonders kurze Abschaltzeit 
von Vorteil, weil hier der Strom am höchsten ist. Der obige Mosfet ist 
für solche Anwendungen optimiert.

von Willi S. (ws1955)


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Sowas wollte ich mir eh schon lange mal stricken (ein html-File). Am 
Taschenrechner liegt es also nicht, Abweichungen zu anderen muss am 
Prinzip der Berechnung liegen.

von DCDC (Gast)


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Hi,

mein Tipp zur Berechnung wäre der TI Power Stage Designer als Tool zum 
runterladen bei TI. Wenn du die Verluste in einer Standardtopologie 
berechnen willst, dann geht das mit am Besten. Einige maßgebliche 
Effekte, bspw. parasitäre Induktivitäten bleiben dann halt noch 
unberücksichtigt.

Gruß DC/DC

von Wolfgang (Gast)


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Willi S. schrieb:
> Psw= 500W*0.285 /2 = 71 Watt

Über den Faktor 1/2 solltest du noch mal nachdenken.

von Willi S. (ws1955)


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Wolfgang schrieb:
> Willi S. schrieb:
>> Psw= 500W*0.285 /2 = 71 Watt
>
> Über den Faktor 1/2 solltest du noch mal nachdenken.

Mache ich,
wenn du mir sagst, was du eigentlich meinen möchtest...

von Willi S. (ws1955)


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Die Frage des TO war zwar nicht, welcher Mosfet besser geeignet wäre, 
aber bei 96% weniger Verlusten wäre es eine Überlegung wert:

BSC026N04LS

40V 100A 63W max 2.6mOhm(10V) auch 4.5V-tauglich Super-SO8
Bei Mouser 10k aL, ca 1€

Zur Kühlung reicht ein bisschen Kupfer drumherum.
Der Gate-Driver muss die 8A peak natürlich können.

von Wolfgang (Gast)


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Willi S. schrieb:
> Mache ich,
> wenn du mir sagst, was du eigentlich meinen möchtest...

Oben wurde auf die Berechnung der Schaltverluste in
https://www.mikrocontroller.net/articles/FET#Schalt-Verluste
Bezug genommen. Deine Rechnung passt damit nicht zusammen und fällt 
einfach so vom Himmel (und liefert natürlich dann auch ein anderes 
Ergebnis)

von Willi S. (ws1955)


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Beschwerden bitte an Texas Instruments (...)

von Willi S. (ws1955)


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Auf das 1/2 kommt man auch mit eigenem Resthirn:

(Peff = Fläche)

Während t1: Uds * Id/2
Während t2: Uds/2 * Id

Gesamt also Uds * Id/2 + Uds/2 * Id

          = 2  Uds  Id / 4 = 1/2  Uds  Id

Für Fehlerhinweise bin ich dankbar !!

Ansonsten sollte der Fehler auf der FET-Seite korrigiert werden.

von Jens G. (jensig)


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Willi S. (ws1955) schrieb:

>Auf das 1/2 kommt man auch mit eigenem Resthirn:

Ja, aber das Diagramm gilt wohl nicht für ohmsche Lasten (zumindest war 
wohl bis jetzt nicht von induktiven Lasten die Rede).

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