55W Halogen Lampe Dimmen mit FET

[Burak K. (burak_k)]

Guten Tag,
ich versuche eine 55W Halogen Lampe in einem 12V DC System mit einem 
Mikroprozessor zu dimmen.

!!VORSICHT GEFÄHRLICHES HALBWISSEN!!

Dafür habe ich mir einige IRF3708 ausgesucht, da sie Logic Level sind 
und ich sie mit 3,3V durchschalten kann.

Nun habe ich das Problem, dass das Mosfet viel zu warm wird, wobei ca. 
4,5 Ampere eigentlich kein Problem sein sollten laut Datenblatt oder 
nicht ?

Aufgebaut ist es nach diesem Schema nur halt mit einem IRF3708 und 12V:
http://bildr.org/blog/wp-content/uploads/2012/03/rfp30n06le-arduino-lightbulb.png

Verwendet wird ein ESP8266-01 mit einer PWM Frequenz von 4,5kHz (??).

Ich habe das Gefühl das mir was fehlt und irgendwelche Ströme fliesen, 
die ich nicht aufm Schirm habe oder das schnelle Ein und Ausschalten 
immer wieder zu hohem "Inrush Current" führt.

Ich will das ganze später mit Vergussmasse wasserdicht machen und ich 
denke das ein warmes Mosfet nicht wirklich toll ist.

Ich bin offen für jede Lösung, die relativ klein aufgebaut werden kann.
Evtl. ist es ja auch möglich das Mosfet garnicht erst mit PWM 
anzusteuern sondern einem analogen Signal ?

Bauteilempfehlungen wären sehr hilfreich :)

Vielen Dank für jegliche Hilfe und eure Zeit.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Burak K. schrieb:
> Aufgebaut ist es nach diesem Schema
Lass doch mal deinen Aufbau sehen...

> Verwendet wird ein ESP8266-01 mit einer PWM Frequenz von 4,5kHz (??).
So ein Glühfaden ist doch unheimlich träge. Geh da mal mit der Frequenz 
auf 100Hz runter. Der µC wird ggfs. die 2,5nF des FETs nicht schnell 
genug umzuladen.

> Evtl. ist es ja auch möglich das Mosfet garnicht erst mit PWM
> anzusteuern sondern einem analogen Signal ?
Wenn du den FET analog ansteuerst, dann muss der FET aber sehr, sehr gut 
gekühlt werden...

[Michael B. (laberkopp)]

Burak K. schrieb:
> Dafür habe ich mir einige IRF3708 ausgesucht,

Der IRF3708 hat bei 2.8V Ansteuerspannung aus dem rPi einen RDSon von 
0.029 Ohm.
Eine 55W Halogen hat einen Kaltwiderstand von 0.18 Ohm was an 12V zu 60A 
führt was an 0.029 Ohm zu 105 Watt Verlust führt.
Aber nur kurz bis die Lampe warm ist, dann sind es nur noch 0.6 Watt.
Bei 0.6W wird ein TO220 ohne Kühlkörper schon heiss (100 GradC oder so), 
aber überlebt es noch. Will man kühl bleiben, sollte er auf ein 
Kühlblech.
Die 105 Watt werden durch thermische Trägheit aufgefangen. Für ein mal 
Einschalten reicht der TO220, für schnelles wiederholtes Einschalten 
wollte er an einen Metallklotz geschraubt werden. Bei PWM kann man davon 
ausgehen, daß der Draht warm bleibt, das zählt also nicht als 
einschalten.

[MüllMann (Gast)]

Analog:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_Operationsverst.C3.A4rker_und_Transistor

[Udo S. (urschmitt)]

MüllMann schrieb:
> Analog

ist ziemlich unsinnig.

[Udo S. (urschmitt)]

Burak K. schrieb:
> Ich will das ganze später mit Vergussmasse wasserdicht machen und ich
> denke das ein warmes Mosfet nicht wirklich toll ist.

Dann schraube den Mosfet an ein Alu U-Blech, das später ein Teil deines 
vergossenen Gehäuses ist.

[K. S. (the_yrr)]

Burak K. schrieb:
> Verwendet wird ein ESP8266-01 mit einer PWM Frequenz von 4,5kHz (??).

der hat nur 3.3V und keinen besonders großen Ausgangsstrom (12mA ?), mit 
4.5kHz wird das nichts. Heiß wird der Mosfet weil er zu lange im 
linearen Bereich ist, dies passiert weil der ESP zu wenig Strom liefert 
um so "schnell" zu schalten.

Lothar M. schrieb:
> So ein Glühfaden ist doch unheimlich träge. Geh da mal mit der Frequenz
> auf 100Hz runter.
sehe ich auch so

oder nimm einen Mosfet Treiber Chip dazu, dann brauchst du weder einen 
Logic Level Mosfet der bei 3.3V schaltet, noch hast du Probleme das Gate 
umzuladen. Ich weiß nicht wie lange der ESP das so gut findet ohne Gate 
Widerstand, könnte den auf Dauer zerstören.

[äxl (Gast)]

wo kommen denn die 4.5A her? Ich vermise da einen Abblock-Kondensator...

[Udo S. (urschmitt)]

äxl schrieb:
> Ich vermise da einen Abblock-Kondensator...

Wozu denn wenn so langsam geschaltet wird?

[äxl (Gast)]

Udo S. schrieb:
> äxl schrieb:
>> Ich vermise da einen Abblock-Kondensator...
>
> Wozu denn wenn so langsam geschaltet wird?

mit 4.5Khz kanpp 5A? Finde ich nicht langsam. Ich baue schon ne ganze 
weile sowas für die Kumpels. Allerdings fürs Auto und mit p-kanal fets. 
Da braucht es nunmal einen LOW-ESR 100µF Elko||1µF Keramik auf der 
Betriebsspannung. Gerade bei den fallenden Flanken (also bei ausschalten 
der Lampe) resettet sonst bei dummer Leitungsführung und passendem Duty 
der µC.

[Burak K. (burak_k)]

Lothar M. schrieb:
> Lass doch mal deinen Aufbau sehen...

Ist ein Link unter der Zeile

Lothar M. schrieb:
> So ein Glühfaden ist doch unheimlich träge. Geh da mal mit der Frequenz
> auf 100Hz runter. Der µC wird ggfs. die 2,5nF des FETs nicht schnell
> genug umzuladen.

Hast recht, müsste mich Mal erkundigen wie das mit dem ESP8266 geht. 
Online auch noch nachgeschaut 250hz wird oft verwendet.

Lothar M. schrieb:
> Wenn du den FET analog ansteuerst, dann muss der FET aber sehr, sehr gut
> gekühlt werden...

Dann fällt das wohl raus ?

Michael B. schrieb:
> Der IRF3708 hat bei 2.8V Ansteuerspannung aus dem rPi einen RDSon von
> 0.029 Ohm.
> Eine 55W Halogen hat einen Kaltwiderstand von 0.18 Ohm was an 12V zu 60A
> führt was an 0.029 Ohm zu 105 Watt Verlust führt.
> Aber nur kurz bis die Lampe warm ist, dann sind es nur noch 0.6 Watt.
> Bei 0.6W wird ein TO220 ohne Kühlkörper schon heiss (100 GradC oder so),
> aber überlebt es noch. Will man kühl bleiben, sollte er auf ein
> Kühlblech.
> Die 105 Watt werden durch thermische Trägheit aufgefangen. Für ein mal
> Einschalten reicht der TO220, für schnelles wiederholtes Einschalten
> wollte er an einen Metallklotz geschraubt werden. Bei PWM kann man davon
> ausgehen, daß der Draht warm bleibt, das zählt also nicht als
> einschalten.

Vielen Dank für die Erklärung. Kennt den jemand ein Mosfet, das unter 
den Vorraussetzungen, einen geringen Widerstand hat ?

äxl schrieb:
> wo kommen denn die 4.5A her? Ich vermise da einen Abblock-Kondensator...

Sind durch ein externes Netzteil.

äxl schrieb:
> mit 4.5Khz kanpp 5A? Finde ich nicht langsam. Ich baue schon ne ganze
> weile sowas für die Kumpels. Allerdings fürs Auto und mit p-kanal fets.
> Da braucht es nunmal einen LOW-ESR 100µF Elko||1µF Keramik auf der
> Betriebsspannung. Gerade bei den fallenden Flanken (also bei ausschalten
> der Lampe) resettet sonst bei dummer Leitungsführung und passendem Duty
> der µC.

Also soll ich ein Kondensator über die Source und Drain packen ?


Wenn ich das jetzt richtig verstehe ist eig die Baustelle zu hohe 
Frequenz und evtl. ein anderes Mosfet, richtig ?

[hinz (Gast)]

Burak K. schrieb:
> Also soll ich ein Kondensator über die Source und Drain packen ?

Nein, der soll die Versorgungsspannung stützen.


> Wenn ich das jetzt richtig verstehe ist eig die Baustelle zu hohe
> Frequenz und evtl. ein anderes Mosfet, richtig ?

Du brauchst einen Gatetreiber.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Halogenlampen zu Dimmen ist etwas vom Sinnlosesten, das es gibt. Dann 
kannst du sie gleich wegwerfen. Flupp .. in die Tonne.

Allenfalls mal die Funktionsweise einen Halogenlampe anschauen.

[Teo D. (teoderix)]

Zitronen F. schrieb:
> Allenfalls mal die Funktionsweise einen Halogenlampe anschauen.

Jo, so is dat!

Ich würde mal annehmen, das die bei Untertemperatur betrieben, wie 
normales Glühobst tun. Dank des Dicken Drahtes leben sie dann LÄNGER! 
Die Effizienz geht natürlich in den Keller, zum Lachen...
OK, also doch was für die Ökotonne.....

[Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)]

Burak K. schrieb:
> eine 55W Halogen Lampe

eine 10W LED Lampe hat die selbe Lichtleistung, vebraucht aber nur 20% 
des Stroms der Halogen Lampe.

Warum also unbedingt Halogen und nicht LED?

[Michael B. (laberkopp)]

Udo S. schrieb:
> ist ziemlich unsinnig

Typischer Müll halt.