Heißdraht mit Arduino-PWM und MOSFET

[Valesko (Gast)]

Guten Abend,

ich möchte für eine Versuchsreihe die Drahttemperatur eines 
Heißdrahtschneiders mittels PWM variieren.
Ich verwende dabei eine DC Spannungsquelle mit 24V (max. 6,3A). Dazu 
verwende ich einen N-Typ MOSFET (IRFZ2807ZPBF), welchen ich wie im Bild 
verschalte und über ein Arduino UNO steuere. Zusätzlich habe ich einen 
1kOhm Widerstand angebracht, welcher den MOSFET beim Ausschalten 
entlastet.
Um zu schauen, ob die Schaltung funktioniert habe ich es zunächst mit 
einer kleineren Spannung und einer LED getestet. Dabei konnte ich dann 
die Helligkeit der LED verstellen, was für mich eine Bestätigung der 
Schaltung war.
Als ich dann den Heißdraht (ca. 3 Ohm Widerstand) angeschlossen habe, 
fielen von den 24V lediglich 4V an dem Heißdraht ab. Am MOSFET sind 
dagegen 20V abgefallen (zwischen Drain und Source). Der MOSFET ist aber 
für 170W ausgelegt..
Ich könnte mir vorstellen, dass der MOSFET eventuell nicht ganz 
durchschaltet aufgrund des hohen Stromes. Aber ehrlich gesagt weiß ich 
nicht warum der so viel Leistung "abzieht".
Wie könnte man diese Schaltung anpassen, damit der Heißdraht mehr 
Leistung erhält?
Kenne mich allgemein auch garnicht aus mit sowas ^^

Gruß Valesko

[ll (Gast)]

Der FET ist nicht geeignet, du willst einen Logic Level Typen.

[ek13 (Gast)]

Valesko schrieb:
> Als ich dann den Heißdraht (ca. 3 Ohm Widerstand)

I=U/R
Für dein Experiment benötigst du demzufolge schon 8 A bei 24 V

[Valesko (Gast)]

Was heißt das? Also hab keine Ahnung was ein FET ist und ein Logic Level 
Type?

[Valesko (Gast)]

ek13 schrieb:
> Valesko schrieb:
> Als ich dann den Heißdraht (ca. 3 Ohm Widerstand)
>
> I=U/R
> Für dein Experiment benötigst du demzufolge schon 8 A bei 24 V

Ja hast recht. War eigentlich auch ne etwas kleinere Spannung, weil das 
Gerät max. 6,3A liefert.

[Paul (Gast)]

Schau mal ins Bild.

Deine Drain Source Spannung ist 24V, deine Ansteuerspannung sind 5V (die 
zweite Linie von unten im Diagramm)

Was siehst du? Du willst 8A fließen lassen, dass wird mit 5V 
Ansteuerspannung nix. Da gehen nur 4,5A bei dem FET.

Option A: Kauf dir einen IRLZ34N. Oder gleich mehrere, kann man nie 
genug haben. Der schaltet bei 5V Gate-Source ausreichend durch 
(LogicLevel)

Option B:
Nimm einen PNP Transistor und schalte damit dein Gate auf eine höhere 
Spannung als 5V. Am einfachsten wäre es, direkt die 24 drauf zu 
schalten, allerdings macht es dann PUFF. Dein Mosfet verträgt nur 20V 
zwischen Gate-Source. Also müsste da noch ein Spannungsteiler hin. 1k/1k 
würde gehen.

VG Paul

[ek13 (Gast)]

Valesko schrieb:
> Der MOSFET ist aber für 170W ausgelegt.. Ich könnte mir vorstellen, dass
> der MOSFET eventuell nicht ganz durchschaltet aufgrund des hohen Stromes

Nein, er schaltet nicht ausreichend durch wegen der zu niedrigen Gate 
Spannung.

[Valesko (Gast)]

Wie kommst du auf die 5V Ansteuerspannung?
Das heißt also, wenn ich meinen MOSFET durch einen IRLZ34N austausche, 
sollte der Heißdraht die maximale Leistung erhalten?

[Valesko (Gast)]

> Nein, er schaltet nicht ausreichend durch wegen der zu niedrigen Gate
> Spannung.

Wie könnte ich diese am effektivsten erhöhen, ohne meinen Arduino (max. 
für 5V ausgelegt) zu gefährden?
Der MOSFET wird auch sehr heiß aufgrund der hohen Drain-Source 
Spannung..

[Ben (Gast)]

Valesko schrieb:
> Wie könnte ich diese am effektivsten erhöhen, ohne meinen Arduino (max.
> für 5V ausgelegt) zu gefährden?
> Der MOSFET wird auch sehr heiß aufgrund der hohen Drain-Source
> Spannung..


Paul schrieb:
> Schau mal ins Bild.
>
> Deine Drain Source Spannung ist 24V, deine Ansteuerspannung sind 5V (die
> zweite Linie von unten im Diagramm)
>
> Was siehst du? Du willst 8A fließen lassen, dass wird mit 5V
> Ansteuerspannung nix. Da gehen nur 4,5A bei dem FET.
>
> Option A: Kauf dir einen IRLZ34N. Oder gleich mehrere, kann man nie
> genug haben. Der schaltet bei 5V Gate-Source ausreichend durch
> (LogicLevel)
>
> Option B:
> Nimm einen PNP Transistor und schalte damit dein Gate auf eine höhere
> Spannung als 5V. Am einfachsten wäre es, direkt die 24 drauf zu
> schalten, allerdings macht es dann PUFF. Dein Mosfet verträgt nur 20V
> zwischen Gate-Source. Also müsste da noch ein Spannungsteiler hin. 1k/1k
> würde gehen.
>
> VG Paul

Wenn du von 20V und 6,3A ausgehst, sind das schon gute 126Watt(P=U*I).
Das der Mosfet heiß wird ist dann normal. Du brauchst einen Kühlkörper 
dafür.

[MaWin (Gast)]

Valesko schrieb:
> Wie kommst du auf die 5V Ansteuerspannung?

Mehr liefert dein Arduinoausganv ja wohl nicht.

> Das heißt also, wenn ich meinen MOSFET durch einen IRLZ34N austausche,
> sollte der Heißdraht die maximale Leistung erhalten?

So sollte es sein.

Valesko schrieb:
> Wie könnte ich diese am effektivsten erhöhen, ohne meinen Arduino (max.
> für 5V ausgelegt) zu gefährden?

Mit einem MOSFET Treiber wie IR2#21, MC34151...

[Valesko (Gast)]

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Ich werde es mit einem neuen 
MOSFET probieren.

[Valesko (Gast)]

Aber laut den Datenblatt hält der IRLZ34N max. 68W aus. Dann wäre dieser 
also doch ungeeignet.. oder sehe ich da was falsch?

[Valesko (Gast)]

Würde auch der IRF3205 funktionieren?

[MaWin (Gast)]

Valesko schrieb:
> Aber laut den Datenblatt hält der IRLZ34N max. 68W aus. Dann wäre dieser
> also doch ungeeignet.. oder sehe ich da was falsch?

Ja, das sieht du falsch.

Ein sauber durcgeschalteter MOSFET hat viel Strom bei fast 0V Spannung, 
ein offener MOSFET hat viel Spannug bei 0 Strom, beide mal also quasi 0 
Watt.

Nur dein halb durchgeschalteter hat viel Spannung bei etwas Strom und 
wird heiss.

Bis beim durchgeschalteten IRLZ34 satte 68 Watt anfallen, muss schon 
sehr viel Strom fliessen. 0.035 Ohm mal 44A mal 44A sind 68W. Allerdings 
brauchst du dann Wasserkühluh. Bei deinen 6A sind es nur 1,26W, das 
schafft der ohne Kühlung (wird aber heiss, ein Kühlblech wäre doch nicht 
doof).

[Valesko (Gast)]

Ahhhh okay. Das hört sich gut an.

Vielen Dank!