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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strombelastbarkeit von Pins an Hochstrom Bauelementen


Autor: BoB (Gast)
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Hallo,

wie im Betreff bereits gesagt, wundere ich mich immer wieder über
Bauteilangaben.

z.B. MOSFET IRF3205N
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3205.pdf

da dreht's sich so um die 80A "cont. drain current", das Gehäuse
scheint mir direkt mickrig. Die Pins haben laut Datenblatt max
0.93x0.55mm² Querschnitt, das bedeutet 156.4A/mm². Da geht der Pin doch
sofort in die Gasphase über oder etwa nicht?

Ebenso bei Hochlast Drahtwiderständen (z.B. Vishay oder Dale) die haben
50W und 0.01ohm. Wie sollen denn da 50W reingehen?
Nach I=sqrt(P/R)=70A durch einen Anschluss mit 1.5mm Durchmesser, also
nicht einmal 2.5mm².
Andersherum 50W und 10kohm, da bräuchte man entsprechend
U=sqrt(P*R)=700V was ich schon aufgrund des Abstands Anschluss-Gehäuse
für gewagt halte.

Und warum gibt es eigentlich überhaupt so viele MOSFETs, ich hab grad
bestimmt 20 Datenblätter durchgeforstet und alle unterscheiden sich
eigentlich nur bei Spannung, Strom und RDSon. Wieso nimmt man nicht
einfach einen IRF1404 oder IRF3415, die sind ja wohl für jeden
Anwendungsfall geeignet oder etwa nicht?

Gruß
BoB

Autor: Henrik (Gast)
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Warum man nicht einfach den einen Typ nimmt, hängt mit Sicherheit der
Bauform und dem Preis zusammen. Da gibts welche, die nicht so "cool"
sind,. dafür aber auch nicht so viel kosten.

Und Leistung ist ja immernoch das Produkt aus Spannung mal Strom. Und
wenn da ordentlich Strom reingeht, aber keine Spannung abfällt, ist das
schon ok. Siehe 0.01 Ohm Widerstand. Dazu kannst du auch nen
stinknormalen Draht zum Vergleich ziehen. Da geht massig Strom rüber,
aufgrund des geringen Widerstandes fällt aber kaum Spannung bei ab.
Deswegen geht in das lütte Äderchen auch soviel Strom durch. :)

Autor: BoB (Gast)
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Ok, aber warum verlegt der Elektriker dann 2.5² statt 0.5². Die Pins
werden dann ja wohl heiss wie die Sau, ist ja auch ne dicke Stromdichte

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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...weil beim Elekriker die Strippen oftmals länger als 3mm sind! ;-)

Autor: Anfaenger (Gast)
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Dann zu dem Thema noch eine dusselige Frage:

Ich fliege einen Modellheli (Billige Chinateil, Elektro) und da löten
sich öfter mal die Leistungsfet des Hauptmotors aus. (Kompatibel zu IRF
7831 bzw, SI4410DY)

Nun erzählt da so einer aus einem Forum, man soll die Pins von Drain
mit einem Stück 2,5 mm² oder 4 mm¹ zusammenfassen und den Draht wie
eine Heatpipe an einen Kupferkühlkörper für RAM-Bausteine löten. Das
würde helfen, das die Wärme nicht mehr zum Auslöten der FET reicht.

Hat der Typ ´ne Macke oder ist das echt eine Alternative, wenn man die
Kühlflöche der Platine nicht vergrössern kann ? (Ist ja schließlich ein
fertiger Empfänger)

Anfaenger

Autor: Frank (Gast)
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Und wenig Kühlflächen auf der Platine haben...

Autor: keks (Gast)
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nen si4410dy verträgt laut datenblatt max. 150°C. lötzinn schmilzt ca.
bei 185°C. also ist es aufm die noch wärmer. macht der mosfet das
wirklich auf lange zeit mit?

Autor: A.K. (Gast)
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Das ist letztlich auch eine Frage der Wärmekapazität. Für sowas gibt's
im Datasheet ja das SOA-Bildchen. Woraus sich auch ergibt, dass er hohe
Leistungen eben nicht auf lange Zeit mitmacht, sondern nur auf sehr
kurze.

Und wenn du mal einen Leistungs-MOSFET von innen gesehen hast, dann
weisst du dass sich das ganz gut über die Fläche verteilt. Spannender
finde ich da eher die Frage des Bondings.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Ich fliege einen Modellheli (Billige Chinateil, Elektro) und da
> löten sich öfter mal die Leistungsfet des Hauptmotors aus.

Dann sind die FETs bei weitem überlastet oder viel zu schlecht gekühlt.
Die dürften dann auch bald das Zeitliche segnen.

Autor: Henrik (Gast)
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Wenn da noch Platz ist, würde ich nen Kühlkörper spendieren. Oder
vielleicht auf andere FETs umsteifen. Hab mir das Datenblatt jetzt
nicht angeschaut...

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Hallo Leute
http://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDS6690AS.pdf
http://www.farnell.com/datasheets/53187.pdf <-beachte Seite 3(SOAR)!!
http://ch.farnell.com/jsp/endecaSearch/partDetail....
Während der FDS6690 die Bodydiode bereits durch eine Schottky-Diode
überbrückt bekam, schafft der Philips dafür locker
(!kurzzeitig!)20Ampere.bei 0.006Ohm.

Kupferdraht und Heatpipe sind aber schon zwei Paar Schuhe. Aber ich
weiss, wie es gemeint war. Wenns hilft - immer.
Ich würde mir statt dessen mal die Treiber ansehen, also mitm Oszi,
mein ich. Evtl. ist da der Hund begraben.
Wieviel Strom fliesst denn beim Heli? Mal gemessen?

Achso, ich hoffe, die Frage vom threadopener wurde bereits beantwortet
:-)

AxelR.

Autor: Unbekannt Unbekannt (unbekannter)
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Warum der Elektriker 1,5 mm^2 und 2,5 mm^2 verlegt? Ganz einfach: Weil
er die Vorschriften beachtet die alles 10fach überdimmensioniert haben
wollen und weil seine Leitungen schön wärmeisoliert im Kunststoff
eingebettet sind.

Es gibt übrigens auch ganz andere Platinen wie die einseitigen mit 35um
Kupferauflage aus dem Hobbybereich.

Wer Lust hat, kann ja mal auf einem Motherboard versuchen, mit einem
25-Watt-Kolben irgendetwas auszulöten! Viel Erfolg dabei!

Autor: Thilo (Gast)
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Das mit den Treibern der MOSFETs erscheint mir auch der Grund zu sein.
Anständige Treiber kosten Geld, deshalb sind bei diesen Empfängern oft
zu Schwache eingebaut. Laut Datenblatt kann ein stinknormaler BUZ11 z.
B. bei 5V Gatespannung nur ca. 1.6A, alles was drüber geht wird in
Wärme umgesetzt! Also nachmessen!

Autor: Qwerty (Gast)
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Was ist das denn genau für ein Heli? Irgendwas von Walkera? Oder so ein
kleiner Bladerunner-Nachbau mit einer einzelnen 3.7V-Lipo-Zelle?

Autor: johnny.m (Gast)
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> Weil er die Vorschriften beachtet die alles 10fach überdimmensioniert
> haben wollen

In der Installationstechnik gibt es z.B. auch eine Vorschrift, die
besagt, dass in einem Installationsnetz jeder Verbraucher noch
mindestens 90% der Nennspannung des Netzes kriegen muss, und zwar
unabhängig von den allgemeinen Vorschriften bezüglich Stromdichte. Wenn
die Leitungen zu dünn ausgelegt werden, sind die Spannungsabfälle zu
groß und das haut nicht mehr hin. Außerdem will man ja nicht die
Kabelkanäle heizen, sondern einen Verbraucher am Ende der Leitung. Das
hat also nichts mit einer "10-fachen Überdimensionierung" zu tun!

In allen Fällen hilft das ohmsche Gesetz weiter. Damit kann man sehr
leicht ausrechnen, ob der Querschnitt bei den paar mm Anschlussdraht
einen nennenswerten Spannungsabfall zur Folge hat.

Autor: Anfaenger (Gast)
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Es ist ein Walkera Dragonfly Nr. 4 ... Das Teil fliege ich mit einem
1500 mAh LiPo (11,1 V / 10C)

Der "Treiber" ist ein ATtiny-26L, der aus seinem PWM Ausgang den FET
treibt.

Der Strom für den Hauptmotor dürfte so bei max. 5 - 8 Ampere liegen.
Messen geht unter last nicht, weil ich ja nicht lebensmüde bin und das
Teil auf dem Tisch mit angebauten Rotorblättern hochfahre.

Im Leerlauf bei 11,1 Volt zieht der 370er Hauptmotor knapp 2 Ampere.

Ihr meint also, das mit dem Draht und dem Kühlkörper am PIN Drain
könnte was bringen ? (Sicher weiß ich, eine Heatpipe eine ganz andere
Sache ist. Mir fiel nur kein anderer Vergleich ein.)

Anfaengere

Autor: johnny.m (Gast)
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In dem Falle vermute ich auch mal, dass das Hitzeproblem auch durch eine
zu geringe Schaltgeschwindigkeit (also zu geringe Anstiegszeit durch
nicht vorhandenen oder unterdimensionierten Treiber) oder eine
unvollständige Aufsteuerung der MOSFETs verursacht werden könnte. Wenn
der Tiny den FET direkt ansteuert, sollte es mich gar nicht wundern...

Autor: Thilo (Gast)
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Also den FET mit dem Prozessor direkt ansteuern würde ich absolut nicht
empfehlen! 1. nur 5V (highside kann nicht angesteuert werden) und 2.
stirbt der Ausgang bei Verwendung des PWM mit Sicherheit (Frequenzen an
Kapazitäten ergeben halt höhere Ströme!). Ich verwende den LTC1155 zum
Treiben der highside-N-Kanal-FETs, ist zwar nicht ganz billig, dafür
aber sicher.

Autor: Anfaenger (Gast)
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Diese Empfängergyromicerhauptundheckmotorsteuereinheit ist
standardausrüstung bei diesem Modell.

Was will man bei einem Komplettpreis von 70 Euro incl. Fernsteuersender
(4-Kanal) auch groß erwarten.

Das die Ansteuerung des FET nicht optimal sein kann, liegt da ja wohl
auf der Hand.

Da ich an der Ansteuerung nix ändern kann und allein eine Kombination
aus BL-Regler + BL-Motor einen wirtschaftlichen Totalschaden darstellt,
muß ich wohl oder übel kühlen.

Aber schon einmal danke für den Hinweis, das die Löterei mit dem dicken
Draht an einen Kupferkühlkörper nix bringt. Hat mich von einem sehr
belämmerten Versuch abgehalten.

Anfaenger

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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<<Aber schon einmal danke für den Hinweis, das die Löterei mit dem
dicken
Draht an einen Kupferkühlkörper nix bringt. Hat mich von einem sehr
belämmerten Versuch abgehalten.
>>
Hat niemand gesagt, das das in deinem Fall nichts bringt ;-))
Wenn man keine Möglichkeiten sieht (was nicht heisst, dass man sie
nicht hat), die Ursache zu beseitigen, so kann man sehr wohl versuchen,
die Wirkung einzudämmen. Einen dicken Draht (aus nem 3x1.5Cu
Installationskabel) quer auf dei Drain Anschlüsse zu löten und diesen
rechts und links nach oben abzuwinkeln bringt evtl. schon so viel, das
sich die Biester nicht mehr von selbst auslöten.
Du brauchst aber wirklich einen Kolben, der genug Hitze nachliefert,
damit du nicht so lange an den Fets rumbruzeln musst.
Du kannst Dir auch das Routing der Platine ansehen. Es kann gut sein,
das die Source-Anschlüsse, die nach GND gehen einen langen Weg bis zum
GND des Tiny26 haben. Ist dieser Weg von der Stromversorgung länger,
als der Weg zum Tiny26, entstehen hier beim Abschalten der Fets
negative Spannungsspitzen, die den Controller NICHT in die Lage
versetzen, den FET richtig abzuschalten. Dieser legt zwar den
entsprechenden Portpin auf Masse aber die Spannung zwischen Gate und
Source beträgt durch die Zuleitungsinduktivität kurzzeitig immernoch
ein, zwei Volt. Ein dicker Draht zwischen Source vom FET und GND zum
Tiny26 könnte hier schon helfen... auch hier - ordentliches Werkzeug
ganz wichtig!

Du kannst ja mal eine Foto von der Platine machen.

Autor: Uwe Bonnes (Gast)
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@Axel
Vorsicht bei den Mosfets mit eingebauter Schottkydiode beim Betrieb bei
hohen Temperaturen. Die Leckstroeme werden ein ernstes Problem!

Autor: Marko B. (Gast)
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Also das mit dem Widerstand ist eigentlich kein Problem. Rechne doch mal
nach:

0.93x0.55mm² = 0,51mm²

Spez. Widerstand Kupfer (0,018&#937;*mm²)/m

Widerstand eines 5mm langen Pins: 0,018*5E-3/0,51 = 176&#956;&#937;

Das ist im Vergleich zum RDSon sehr wenig. Z.B. beim IRF1404 (RDSon
4m&#937;) wären das 4,4% des RDSon.

Natürlich muß man bei der Montage die Pinlänge so kurz wie möglich
halten, TO-220 FETs also "bis zum Anschlag" in die Platine, Pins
nicht kürzen, sondern umbiegen und mit der Leiterbahn verlöten.

Autor: Marko B. (Gast)
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Hmm, das mit den griechischen Buchstaben ging in die Hose. Man ersetze
&#956; durch ein kleines My und &#937; durch ein großes Omega.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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@Uwe
Du spielst sicher auf den FDS6690 an. Ich denke, dass ein Grosteil der
Verlustwärme durch den sträflichen Einsatz der parasitären Bodydioden
als Freilaufdiode entsteht.
Das Schottkydioden bei höheren Temperaturen einen ERNORMEN
Leckstromanstieg zeigen, ist mir bekannt.
Ich ging davon aus, das durch den Einsatz eben einer solchen und durch
den damit verbundenen weit geringeren Spannungsabfall im
"Leitzustand" die Verlustleistung des Fets als ganzes soweit
reduziert werden würde, das er eben NICHT mehr so heiss wird, das es
wiederum Probleme mit der zusätzlich im FDS6690 integrierten Schottky
geben dürfte.
















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Test my    ->µ [ALT+230]
Test Omega -> gibts nich :-((

Autor: johnny.m (Gast)
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> Test my    ->µ [ALT+230]

Warum so kompliziert? Alt Gr + m ... µ

Autor: µµµµµµµµµµµµøøøøøøø (Gast)
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µµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµµ

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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µ Ja ok - hab ich nicht gesehen :-)) Aber Omega gibt es nicht,
schade...

@Anfaenger
Hast Du schon die dicken Drähte drann? Gehts nun besser? Hast Du mal
ein Foto gemacht?

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