Hallo Leute, ich muss bei 48Vdc eine Last einschalten, die eine Kapazität von 1000µF im Eingang hat. Ich versuche den FET dafür auszulegen und habe ein paar Berechnungen dazu angestellt. Wäre super wenn jemand meine Werte verifizieren könnte. Der momentan veranschlagte FET hat ~2 Milliohm. Wenn ich die Ladezeit des Kondensators über 5 Tau also 5xR*C errechne und R der RDson des FETs ist, komme ich auf rund 10µS Ladezeit. Ich habe den linearen Übergang des Einschaltens hierbei außeracht gelassen. Wenn ich aber den Stromimpuls berechne und davon ausgehe, das der Kondensator beim Zuschalten komplett entleert war, dann komme ich bei I = 48V x Rdson (2mOhm) auf 24kA für 10µSec? Der FET hat dann für 10µSec 1152kW (24kA²x2mOhm) Drop was wiederum 11,52Ws bzw 11,52J (1152kWx10µSec) sind? Ich bräuchte also einen FET der 11,52J Avalanche Energie (++) verkraften würde? Ist das richtig? Ich bekomme bei diesen Zahlen irgendwie richtig Angst! Das ich keinen FET finden werde, der das laut SOA Diagram oder Avalance Rating zulässt ist mir schon klar, daher meine Frage ob meine Herleitungen so korrekt sind.
Die 2mOhm sind der reine Halbleiterwiderstand Und wie hoch ist der Übergangswiderstand vom Fet incl. Leiterbahnen und Lötung? Und vor allem: Wie hoch ist der Innenwiderstand der Quelle und des Kondensators!!!! Alle diese Innenwiderstände sind in Reihe! DEr Fet hat davon den geringsten.
Fragender Harry schrieb: > Ist das richtig? Theoretisch möglicherweise. Aber du hast den Widerstand der Zuleitungen zum Elko ausseracht gelassen, die normalerweise ein Vielfaches des RDSon des MOSFets betragen. Der Elko selber besitzt auch einen Innenwiderstand durch Anschlüsse und interne Struktur.
ich danke euch :) Hier wäre meine neue Herleitung: Rahmenbedingung: alle Temperaturen bei 25°C - Zuleitung zum FET 1m (hin und zurück zusammengefasst) @ 6mm² = 0,0029Ohm - Leitung zw. FET und Last 4m (hin und zurück zusammengefasst) @ 2,5mm² = 0,02523Ohm - Quellinennwiderstand = 0,05 Ohm - FET Rdson 0,002 Ohm - Versorgung 48Vdc Jetzt lädt der Kondensator in ~400µSec (5x(0,0029Ohm+0,02523Ohm+0,05Ohm+0,002Ohm)*1000µF) bei einem Impulsstrom von etwa 600A (48V/(0,0029Ohm+0,02523Ohm+0,05Ohm+0,002Ohm). Der FET produziert grob 720W (600A²x0,002Ohm) Abwärme für 400µSec was rund 290mJ (720W*400µSec) entspräche. Wäre diese Herleitung jetzt richtiger?
Selbst wenn außer dem RDSon keine weiteren Widerstände im Spiel wären, wäre die am Mosfet anfallende Wärmeenergie nicht 11,52J, sondern nur 1,152J (½CU²). Du hast nicht berücksichtigt, dass die Spannung am Mosfet und damit auch der Strom während des Ladens rasch abnimmt. Die Avalanche-Energie ist in diesem Fall nicht relevant, da sie sich auf den Durchbruch des sperrenden Mosfets bezieht. Um welchen Mosfet geht es?
Fragender Harry schrieb: > - Leitung zw. FET und Last 4m (hin und zurück zusammengefasst) @ 2,5mm² > = 0,02523Ohm Und schon kannst du dich entspannt zurücklehnen. In deiner Rechnung taucht der Innenwiderstand des Elkos noch nicht auf und deine 48V Quelle wird gar nicht in der Lage sein, 600A Impulsstrom zu liefern, da ihr Innenwiderstand höher ist - es sei denn, du schaltest da eine Ansammlung von Bleibatterien der groben Sorte. Im Interesse der MOSFets soltest du aber für einen kräftigen Gatetreiber sorgen, der den MOSFet zügig durchschaltet und den Millereffekt rasch überwindet. Langes Herumbraten im linearen Bereich ist immer kontraproduktiv.
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Yalu X. schrieb: > Um welchen Mosfet geht es? Beispielsweise um den hier https://www.infineon.com/dgdl/irfp4368pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153562c61512015
Matthias S. schrieb: > es sei denn, du schaltest da eine Ansammlung > von Bleibatterien der groben Sorte. Naja, da sind schon einige parallele Kondensatoren vor dem FET vorgesehen, die Könnten schon kurzfristig einiges an Strom parallel zur Quelle liefern.
Matthias S. schrieb: > In deiner Rechnung > taucht der Innenwiderstand des Elkos noch nicht auf So ist es, der hat alleine sehr wahrscheinlich einen deutlich größeren Innenwiderstand als der ganze Rest.
Fragender Harry schrieb: > Das wäre für die meisten FETs aber noch immer der Tot, oder? Yalu schreibt aber auch, das dabei die externen Widerstände gar nicht berücksichtigt sind, die im wahren Aufbau ja die viel grössere Rolle spielen als das RDSon des MOSFet. Wenn du übrigens zwei der Dinger parallel schaltest, bist du selbst im Worst-Case immer auf der sicheren Seite. Aber selbst ohne diesen doppelten Boden sollte das alles harmlos sein.
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Fragender Harry schrieb: > Abwärme für 400µSec was rund 290mJ (720W*400µSec) entspräche. Auch hier ensteht im Mosfet deutlich weniger Wärme: Von den o.g. 1,152J entfallen auf die 2mΩ des Mosfets ein Anteil von 2mΩ / (29+25,23+50+2)mΩ also 28,75mJ. Fragender Harry schrieb: > Beispielsweise um den hier > https://www.infineon.com/dgdl/irfp4368pbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153562c61512015 Der verträgt bei 100µs-Impulsen laut SOA-Diagramm 0,5J, also um den Faktor 17 mehr als der oben errechnete Wert. Da dabei noch nicht einmal der ESR des Kondensators berücksichtigt ist, musst du dir also keine Sorgen machen. Du solltest eher überlegen, ob das schnelle Laden dem Kondensator auf die Dauer gut bekommt.
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Wie wähle ich den dann einen FET für solch eine Aufgabe, wenn diese Herleitung nicht sehr sinnvoll ist? Der oben genannte war nur ein schnelles Beispiel!
Fragender Harry schrieb: > Naja, da sind schon einige parallele Kondensatoren vor dem FET > vorgesehen, die Könnten schon kurzfristig einiges an Strom parallel zur > Quelle liefern. Auch hier gilt ja wieder, das die Teile einen Innenwiderstand haben (und endliche Kapazität). Fragender Harry schrieb: > Der oben genannte war nur ein > schnelles Beispiel! Aber er passt doch, sogar mit erheblichem Sicherheitsfaktor. Entscheiden ist hier die Stromtragfähigkeit des Gehäuses und die Schnelligkeit des Schaltens.
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Wenn an der 48V-Quelle noch andere Verbraucher hängen, muss man den Einschaltstrom begrenzen. Z.B. indem man den FET bewusst langsam einschaltet. In dem Fall verbrät er allerdings die vollen 1.xx mJ. Wenn die Verbindung zwischen Quelle und FET gesteckt ist, wird sie auch unter Spannung gesteckt werden. Auch dann schont die Strombegrenzung Stecker und Quelle. Wenn es zwischen FET und Elko einen Stecker gibt, hab' ich keinen Plan :(
Bauform B. schrieb: > Wenn die Verbindung zwischen Quelle und FET gesteckt ist, wird sie auch > unter Spannung gesteckt werden. Auch dann schont die Strombegrenzung > Stecker und Quelle. > > Wenn es zwischen FET und Elko einen Stecker gibt, hab' ich keinen Plan > :( Der FET hat natürlich eine Logik, die Zeitverzögert einschaltet. Der Ausgang hat zwar auch Stecker, aber es gibt da voreilende Pins. Wenn die gesteckt werden, wird noch gewartet, bis von einem übergeordnetem System freigeschaltet wird :-D Soll ja nie irgendwo funken.
Ach braune-schokofarbene-Masse, bei genauerer Betrachtung müsste ich eigentlich den Strom Impuls auch noch in seiner höhe begrenzen um die Quelle nicht zu überlasten... Wie macht man das am besten? Den FET erst Linear steuern (der einfachheitshalber über Zeit statt Strom - die max. Kapazität ist ja bekannt) und dann voll durchschalten, oder die Kapazität mit vielen kleinen Impulsen laden und hoffen, das die Energie aus meinen parallelen Kondensatoren vor dem FET ausreichen und sich schnell genug erholen? Bei ersterem habe ich gerade keine Ahnung, wie ich das realisieren soll und vor der zweiten Lösung hätte ich EMV-Angst :-/
Es gibt ICs genannt "Hot Plug Controller"; LTC4367 oder LTC4364 sind nicht direkt aus der Abteilung, machen das aber auch.
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