Forum: Platinen Designfrage 8 Kanal MOSFET Board


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von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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Ich habe eine neue Platine entworfen. 8 Kanal MOSFET Board

Ist das Design so ok? Da 8 MOSFETs draufkommen, fliessen da höhe Ströme. 
Daher 2x6 Molex Stecker. Die Leiterbahnen sind sehr dick. Die obere 
Pool-Hälfte auf beiden Seiten ist +V und die untere Pool-Hälfte auf 
beiden Seiten ist Masse.

Wie hoch kann der Strom eurer Meinung nach fliessen?  Ist einmal oben 
und einmal unten 5mm dick.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Du solltest auch den Schaltplan zeigen. Welche Mosfets verwendest Du?

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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Die MOSFETs sind frei wählbar. Deswegen würde es mich eher interessieren 
wieviel Strom da fliessen kann.

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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Hab etwas nachgebessert:

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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Da sind zwei MOSFETs (TO220 und SOT23) und zwei LEDs pro Kanal, beim 
Löten kommt pro Kanal immer ein MOSFET und ein LED hin.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Die Gate-Spannung mit einer Zener-Diode auf 6,8V zu begrenzen halte ich 
nicht für sinnvoll.

Die beworbenen Rds-on-Werte von Mosfets gelten oft erst bei 10V, auch 
bei Logic-Level-Typen. Gleichzeitig vertragen die meisten Fets +- 20V 
Vgs.
Sollte man also zufällig mehr Eingangsspannung als 5V haben wäre man 
doof, die nicht zu nutzen. Wenn überhaupt würde ich eher 15V bestücken.

Beitrag #6350305 wurde vom Autor gelöscht.
von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Zur Belastbarkeit:
Ich würde mich an folgender Seite orientieren:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite

Als Breite würde ich dabei die "dünnste" Stelle nehmen, wo der Strom
durch muss. Imho ist das die Summe der Breiten in den
angehängten Bildern.

Das ist ein grober Überschlag, aber mehr brauchst du vermutlich auch
nicht.
1. Die Werte auf der verlinkten Seite beziehen sich auch eine lange
Leiterbahn auf einer Platinenseite. Du heizt auf beiden Seiten, die 
Werte sind
also potentiell zu hoch.
2. Die Werte auf der verlinkten Seite beziehen sich auch eine lange
Leiterbahn. Bei dir ist das ja immer nur ein kurzes Stück. Dann wird es
wieder breiter. Die breiten Teilen haben weniger Widerstand und sie
nehmen Wärme aus den schmalen Teilen auf. Die Werte sind also potenziell
zu niedrig.

Wenn du es genauer brauchst: ausprobieren oder simulieren.

Die GND-Versorgung in der unteren Hälfte der Platine auf der Oberseite
scheint mir schlecht zu sein.

von MaWin (Gast)


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Tilo R. schrieb:
> Die beworbenen Rds-on-Werte von Mosfets gelten oft erst bei 10V, auch
> bei Logic-Level-Typen

Ähm, nein, deshalb heissen sie LogicLevel. Zudem hat er keine 
Pegelwandler, will also wohl direkt vom uC aus ran. Der wird nicht über 
5V liefern und möchte eventuell nicht beim Anlegen der Lastspannung 
rückwärts über die Drain-Gate Kapazität einen übergebraten bekommen, was 
ihn in latch-up treiben könnte.

Eine LED am Eingang und eine am Ausgang, ob das nicht übertrieben ist,

Kybernetiker X. schrieb:
> Wie hoch kann der Strom eurer Meinung nach fliessen

Offenkundig eine 2.54mm breite 35um Leiterbahn.

Ca. 8A, konservativ. Summenstrom aber geringer, nicht 64A, wegen der 
ungünstigen Zuleitung am rechten Rand statt in der Mitte.

http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/pcb-trace-width-calculator/

Ca. 25A wenn man starke Erwärmung zulässt.

Katastrophal dünne Leiterbahnen für 'unwesentliches', die gammeln durch.

Nutzlose 'Massefläche' dicht um jedes Pad, die erschwert nur das Löten.

Kein Überlast und Kurzschlussschutz, den muss das Netzteil bringen.

von Joggel E. (jetztnicht)


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Hoffen wir die Fet muessen nicht zu haeufig und zu schnell schalten. 
Sowas schreit nach EMV Problemen. Von diesem Board weg hat man dann 
Kabel, welche geschalteten Strom tragen.
Die zwei LED pro Kanal sind redundant. Die leuchten jeweils beide. 
Sofern die 12V anliegen.

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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@MaWin Danke nochmal

Ich arbeite mit Platzhaltern, also es werden pro Kanal nicht zwei LEDs 
draufgelötet, sondern man sucht sich eine aus.

@Joggel E. (jetztnicht)

Meinst Du jetzt die Stromkabel zum µC oder eher diese Leiterbahnen von 
PWN_IN bis zum Gate, die wie Sendeantennen bei hohen Schaltungen wirken? 
Müssen die möglichst kurz sein oder wie designed man das?

: Bearbeitet durch User
von Joggel E. (jetztnicht)


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Die Stromstaerke ? Haengt an den FETs. Ich haette keine TO220 genommen, 
weil diese ein Kuehlblech verlangen, sondern eher welche im SO8 
Gehaeuse. Ein SO8 Gehaeuse ist mit bis zu 3W spezifiziert. Es gibt eine 
immer groesser werdende Anzahl immer besserer N- & P-Fets im SO8 und 
kompakter.
Der SI4840 ist zB mit 9mOhm@10V (12mOhm@4.5V) bis 14Acontinous und 3W 
spezifiziert. Fuer 70cents. Davon 2 parallel fuer 10A ergeben zusammen 
600mW Verlustleistung.

Die Kabel zur Last wuerd ich verdrillen.

Maximaler Strom... wieviel dieser Kanaele sollen gleichzeitig 
eingeschaltet sein ? Du musst einfach die Waerme wegkriegen. Die Mosfet 
werden waermer wie 5mm breiten Bahnen. Du kannst auch 4 Mosfet parallel 
nehmen. Dann geht die Verlustleistung nochmals auf die Haelfte runter.
Und dann kann man auch noch 70um anstelle 35um Kupfer auf der Platte 
haben.
Man rechnet mit 1W Verlustleistung pro Quadratzoll beidseitignem Kupfer. 
Aber eben, damit hat man die Waerme verteilt, aber noch nicht weg. 
Speziell nicht in einem Gehaeuse.

: Bearbeitet durch User
von Joggel E. (jetztnicht)


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Interessant waere die Anwendung und die Last gewesen. Ich nehme an, es 
geht um einfache Geschichten. zB Lampen oder Relais. Im Ein/Aus Modus.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Tilo R. schrieb:
>> Die beworbenen Rds-on-Werte von Mosfets gelten oft erst bei 10V, auch
>> bei Logic-Level-Typen
>
> Ähm, nein, deshalb heissen sie LogicLevel.
Ob man wirklich richtig steht, zeigt ein Blick ins Datenblatt.
Ich kenne nicht alle Logic Level Fets. Aber die, die mir bisher 
untergekommen sind, leiten mit Vgs @10V besser als @5V oder niedriger.

> Zudem hat er keine
> Pegelwandler, will also wohl direkt vom uC aus ran. Der wird nicht über
> 5V liefern und möchte eventuell nicht beim Anlegen der Lastspannung
> rückwärts über die Drain-Gate Kapazität einen übergebraten bekommen, was
> ihn in latch-up treiben könnte.
Wir wissen nichts über die Last, aber das ist ein Punkt den ich 
nachvollziehen kann.

von D. C. (gnd)


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Kybernetiker X. schrieb:
> Wie hoch kann der Strom eurer Meinung nach fliessen?

Das ist 100% abhängig von deiner Anwendung. Welche Umgebungstemperatur 
soll es denn sein. Wie ist der Luftstrom/Einbauort? Welcher Tg Wert hat 
die Leiterplatte.
Wird vergossen oder lackiert?

von Kybernetiker X. (kybernetiker)


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Okay, sieht aus als müsste ich da noch Erfahrungen sammeln.

Ja es werden 3.3V - 5V Spannung am Gate anliegen. Ich glaube die in der 
Skizze sind falsche MOSFETs, sorry. :(  So wie ich herausgelesen habe, 
gehen die empfindlichen SOT23 MOSFETs für 3.3V µC schnell kaputt wenn 
ich auch nur mit dem Finger am Gate berühre, deswegen sollten da 
Zenerdioden hin.


Meine Überlegung war, falls diese MOSFETs zu warm werden, alle gemeinsam 
einen länglichen Kühlkörper bekommen. Deswegen habe ich die MOSFETs in 
einer Reihe angeordnet.

Joggel E. schrieb:
> Die Kabel zur Last wuerd ich verdrillen.

Dann könnte man Ethernetkabel nehmen? Die haben 8 Adern, sind verdrillt 
und  zudem noch geschirmt.

Joggel E. schrieb:
> Interessant waere die Anwendung und die Last gewesen.

Eigentlich Motoren wie Schlauchpumpen, Vibrationsmotoren, Magnetventile. 
Wo kein Richtungswechsel benötigt ist und die Last meist nicht bekannt 
ist, also so zwischen 0,2A bis 10A variabel ist. LED-Lichter sind für 
mich weniger interessant. Für Relais nehme ich fertige Relaisboard.
Ich schau mal was 70µm Kupfer kostet.

Die Platine kommt in ein Plastikgehäuse + nach Bedarf Kühlkörper (PLA 
oder ABS) was mir die 3D-Drucker erlauben.

Zum EMV-Test, reicht ein Spektrum Analyzer von 9 kHz bis 1,5 GHz?

von Guest (Gast)


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Gegen EMV kannst du common mode chokes an die Ausgänge machen, die 
unterdrücken etwas die Abstrahlung. Da du Induktive Lasten schalten 
willst solltest du an den Ausgängen Freilauf- bzw. noch besser TVS 
Dioden vorsehen, deine FETs werdens dier danken.

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