Hallo zusammen, ich hab einen kleinen KNX-LED-PWM Dimmer entwickelt, der in eine UP-Dose passt. Ich verwende 6x IRLU2905Z MOSFETs im IPAK bzw. TO-251 case. Leiterbahnen, Klemmen etc... ist alles großzügig ausgelegt (10A), entscheidend bei den möglichen Schaltströmen wird die Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse sein. Ich treibe die MOSFETs mit einem PCA9685 und 5V. Datenblatt sagt, 20mOhm bei 5V und 30A. Das wären bei statisch ON und 1A Last (RxI²) 20mW Junction-to-ambient 110 °C/W würde bedeuten bei 20mW 2,2° und das vernachlässigt noch die Wärmeabfugr übers PCB, die Klemmen und Leitungen. Tatsächlich messe ich aber eine case-temperatur am Mosfet von 65° bei offenem Gehäuse, was ca. 40K über Umgebung sein dürfte. Hab ich mich völlig verrechnet? oder hab ich gefälschte Bauteile? Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen.
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Dom S. schrieb: > Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen. Sieh Dir mal die Flanken am Gate an. Vermutlich könnten die steiler sein. Der PCA9685 ist mit seinen 10mA, die er liefern kann, nicht wirklich der ideale MOSFet-Treiber.
Dom S. schrieb: > Hab ich mich völlig verrechnet? oder hab ich gefälschte Bauteile? > Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen. Ein Schaltplan wäre sinnvoll. Hast du die Ausgänge des PCA9685 auf Totem Pole konfiguriert? Hast du dir die Gatesignal mal mit dem Oszi angeschaut? Wie misst du? Welche Strom schalten deine MOSFETs bei der Messung? Schaltest du statisch oder machst du PWM?
Horst schrieb: > Dom S. schrieb: >> Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen. > > Sieh Dir mal die Flanken am Gate an. Vermutlich könnten die steiler > sein. > Der PCA9685 ist mit seinen 10mA, die er liefern kann, nicht wirklich der > ideale MOSFet-Treiber. Zustimmung! Aber ich messe gerade statisch an, also Tastverhältnis 100%. Ich hab mir das Gate noch nicht am Oszi angeschaut, aber auf der 24-Seite sehe ich nichts. Damit dürften die Schaltverluste gar nicht ins Gewicht fallen. Bei einem Tastverhältnis von 99% (IMO der verlustreichste Betriebszustand) messe ich keine Temperaturerhöhung. Bei einem Tastverhältnis von 20% messe ich 43°C. Daraus leite ich auch ab, dass es nicht primär die Schaltverluste sind.
Falk B. schrieb: > Dom S. schrieb: >> Hab ich mich völlig verrechnet? oder hab ich gefälschte Bauteile? >> Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen. > > Ein Schaltplan wäre sinnvoll. Hast du die Ausgänge des PCA9685 auf Totem > Pole konfiguriert? Hast du dir die Gatesignal mal mit dem Oszi > angeschaut? Wie misst du? Welche Strom schalten deine MOSFETs bei der > Messung? Schaltest du statisch oder machst du PWM? Schaltplan im Anhang. Ja, Totem Pole. Nein, Gate muss ich noch anschauen. Aber wie erwähnt ich betreibe ich aktuell statisch ON. Ich messe die Temperatur mit einem Thermicouple am Multimeter - per Hand ans Case des Mosfets angelegt. Ich schalte 1A / 24V, in dieser Messung statisch AN.
Horst schrieb: > Der PCA9685 ist mit seinen 10mA, die er liefern kann, nicht wirklich der > ideale MOSFet-Treiber Schlimmer noch, ein Strom den er bei high liefern kann, steht gar nicht im Datenblatt. LED driver outputs IOL LOW-level output current VOL = 0.5 V; VDD = 2.3 V to 4.5 V [2] 12 25 - mA IOL(tot) total LOW-level output current VOL = 0.5 V; VDD = 4.5 V [2] - - 400 mA IOH HIGH-level output current open-drain; VOH = VDD 10 - +10 A VOH HIGH-level output voltage IOH = 10 mA; VDD = 2.3 V 1.6 - - V IOH = 10 mA; VDD = 3.0 V 2.3 - - V IOH = 10 mA; VDD = 4.5 V 4.0 - - V IOZ OFF-state output current 3-state; VOH = VDD or VSS 10 - +10 A Man kann nun raten, ob die 10mA die zu 0.5V Verlust führen bedeuten dass der Ausgang 50 Ohm Quellwiderstand entspricht, zumal Philips mit dem Vorzeichen auf Kriegsfuss steht, - bei high, + bei low ?
MaWin schrieb: > Horst schrieb: >> Der PCA9685 ist mit seinen 10mA, die er liefern kann, nicht wirklich der >> ideale MOSFet-Treiber > > Schlimmer noch, ein Strom den er bei high liefern kann, steht gar nicht > im Datenblatt. ... or totem pole with a 25mA sink, 10 mA source capability at 5 V ...
Dom S. schrieb: > Zustimmung! Aber ich messe gerade statisch an, also Tastverhältnis > 100%. > Ich hab mir das Gate noch nicht am Oszi angeschaut, aber auf der > 24-Seite sehe ich nichts. > Damit dürften die Schaltverluste gar nicht ins Gewicht fallen. Theoretisch. Wenn alles so funktioniert, wie du glaubst. > Bei einem Tastverhältnis von 99% (IMO der verlustreichste > Betriebszustand) messe ich keine Temperaturerhöhung. Dann stimmt da was nicht. Möglicherweise ein Softwarefehler. > Bei einem Tastverhältnis von 20% messe ich 43°C. > Daraus leite ich auch ab, dass es nicht primär die Schaltverluste sind. Kann sein. Messen. Dann sehen wir weiter.
Dom S. schrieb: > ich messe gerade statisch an, also Tastverhältnis > 100%. Wo genau die Gate-Spannung, direkt an den Pins?!
Falk B. schrieb: > Messen. Dann sehen wir weiter. jawohl! Teo D. schrieb: > Dom S. schrieb: >> ich messe gerade statisch an, also Tastverhältnis >> 100%. > Wo genau die Gate-Spannung, direkt an den Pins?! ja, direkt am Gate-Pin, nach dem Serienwiderstand . Also - tatsächlich sehe ich bei Vollaussteuerung des PCA9685 mit 4095 - 0xfff immer noch einen kurzen Spannungseinbruch. Siehe Anhang. Alle 2ms - passt zur 500Hz PWM-Frequenz. Da könnte ihr auch die Flanken anschauen. Das ist ein nachrangiges Problem, dass ich mir noch anschauen muss. Jedoch spielt das für die Temperatur der MOSFETS keine (große) Rolle. Um das auszuschließen, hab ich das Gate nämlich jetzt einfach fest an 5V gefädelt. Die Spannungseinbrüche sind auch weg (am Oszi verifiziert) Trotzdem messe ich noch 61°C am Mosfet. Nochmal: ich hab den PCA9685 aus dem Spiel genommen, der MOSFET wird statisch mit 5V am Gate versorgt, direkt aus dem LDO. Der Strom beträgt 1A. Das Case hat > 60°. Da stimmt doch was nicht...
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Dom S. schrieb: > Da stimmt doch was nicht... Miss den Spannungsabfall über Drain-Source des MOSFETs. Und zur Sicherheit auch mal den Drainstrom.
Falk B. schrieb: > Dom S. schrieb: >> Da stimmt doch was nicht... > Miss den Spannungsabfall über Drain-Source des MOSFETs. 670mV Falk B. schrieb: > Und zur Sicherheit auch mal den Drainstrom. muss ich umlöten. kommt.
Dom S. schrieb: > Hab ich mich völlig verrechnet? oder hab ich gefälschte Bauteile? > Oder irgendwas ist mit meiner Ansteuerung, das muss ich noch prüfen. Die erwartete Verlustleistung gilt nur für den eingeschalteten Zustand. Bei den Wechseln zwischen ein und aus fällt jedoch auch eine Menge ab - meisten mehr. Vor allem wenn die Schaltfrequenz hoch ist. 500 Hz ist allerdings keine hohe Frequenz. > Jedoch spielt das für die Temperatur der MOSFETS keine (große) Rolle. > Um das auszuschließen, hab ich das Gate nämlich jetzt einfach fest > an 5V gefädelt. Trotzdem messe ich noch 61°C am Mosfet. Dann ist wohl etwas mit den Transistoren nicht in Ordnung. Die müssten bei 1A kalt blieben. Ich benutze an solchen Stellen gerne IRLU024N, die haben einen viel höheren RDSon und bleiben bei DC und 1A auch kalt.
Dom S. schrieb: > ja, direkt am Gate-Pin, nach dem Serienwiderstand . Und der GND-Clip des Tastkopfs war dabei auch direkt an der Source des FETs angeschlossen? Also an GND_LED (und nicht vielleicht versehentlich an GND)? Dom S. schrieb: > 670mV viel zu viel für einen IRLU2905 mit U_GS=5V und I_D=1A. Entweder mit den Messungen stimmt was nicht. Oder mit den Transistoren stimmt was nicht.
Stefan, das ist alles klar. Aber tatsächlich messe ich eine fast identische Temperaturerhöhung bzw. Uds wenn ich das gate statisch mit 5V versorge ! Anbei mal ein Foto von FET, aus dem selben Tütchen.
Immerhin passen die 670mV zur hohen Temperatur. Insofern denke ich mal, dass die Messung in Ordnung sein wird. Ich tippe auf gefälschte Transistoren. Wo kommen die her?
Dom S. schrieb: > Anbei mal ein Foto von FET, aus dem selben Tütchen. Bei Ebay oder Aliexpress gekauft? Riecht nach Fälschung.
Falk B. schrieb: > Dom S. schrieb: >> Anbei mal ein Foto von FET, aus dem selben Tütchen. > > Bei Ebay oder Aliexpress gekauft? Riecht nach Fälschung. Aliexpress :( Bei Digikey sind sie leider nicht mehr gelistet. Ich hab je 20 von 2 verschiedenen Händler gekauft. Die unterscheiden sich auch deutlich. Auch die anderen (mit den kurzen Beinchen) scheinen eine Fälschung zu sein, da es die von IR gar nicht mit kurzen Beinchen gibt... Naja Lehrgeld bezahlt! Mal sehen ob die Beschwerde über Aliexpress was ergibt. Ich hab mir eh schon eine Alternative rausgesucht: https://www.digikey.de/product-detail/de/taiwan-semiconductor-corporation/TSM340N06CH-X0G/TSM340N06CHX0G-ND/7360323
Stefan ⛄ F. schrieb: > Ich tippe auf gefälschte > Transistoren. Nee, ich sehe da nur eine gerendertes Bildchen. Im Gegensatz dazu, habe ich hier schon die unglaublichsten realen Schaltungen gesehen. Also ohne Original Bilder UND Layout, beschuldige ich hier keinen Händler des Betruges!
Teo D. schrieb: > Stefan ⛄ F. schrieb: >> Ich tippe auf gefälschte >> Transistoren. > > Nee, ich sehe da nur eine gerendertes Bildchen. schau mal meine Beiträge von 11:43 und 11:59
Dom S. schrieb: > schau mal meine Beiträge von 11:43 und 11:59 Warum tippst Du das ab? Setz doch einfach nen Link! Du hast weniger Arbeit und der Rest der Welt auch! Und NEIN, Das ist NICHT das "gewünschte"!
Dom S. schrieb: > Auch die anderen (mit den kurzen Beinchen) scheinen eine Fälschung zu > sein, da es die von IR gar nicht mit kurzen Beinchen gibt... Keine Fälschung, die sind nicht von Infineon, sondern von VBsemi.
hinz schrieb: > Keine Fälschung, die sind nicht von Infineon, sondern von VBsemi. Danke, guter Hinweis. Gem. Datenblatt auch brauchbar. Hoffe nun, dass es keine gefälschten VBSemi sind :D Teo D. schrieb: > Und NEIN, Das ist NICHT das "gewünschte"! was hättns denn gerne? Vielleicht kann ich damit dienen. Wobei für mich ziemlich klar ist, dass es Fälschungen sind. War ja auch mein erster Verdacht, und ich bin ja selbst schuld wenn man beim günstigsten Aliepress-Händler kauft... Ich vergleiche jetzt mal mit den VBSemi. Und dann ggf. mal mit einem IRLZ44N, der ist zwar TO220 aber zum Testen bekomme ich den schon drauf.
Dom S. schrieb: > was hättns denn gerne? Vielleicht kann ich damit dienen. Äääää, "Das Rote Schweinderl bitte" ....? (Egal, lang ists her;) Ne, passt schon. Keine Anfängerfehler etc. sichtbar (und für U3, sind dir evtl. hier ein paar "dankbar";). Dom S. schrieb: > Wobei für mich ziemlich klar ist, dass es Fälschungen sind. Sorry, ich sitze halt nich davor....
Dom S. schrieb: > Hoffe nun, dass es > keine gefälschten VBSemi sind :D Dann wären es ziemlich gute Fälschungen.
Horst schrieb: > Der PCA9685 ist mit seinen 10mA, die er liefern kann, nicht wirklich der > ideale MOSFet-Treiber. Die 10mA/25mA liefert er statisch. Im Umschalt-Moment kann er (wie alle CMOS-Bauteile) deutlich mehr. Für Mosfets mit kleiner Gate-Charge reicht das, wenn man die PWM-Frequenz nicht übertreibt.
Teo D. schrieb: > Ne, passt schon. Keine Anfängerfehler etc. sichtbar (und für U3, sind > dir evtl. hier ein paar "dankbar";). ich wusste dass der kommt! Das ist der erste Prototyp, und leider hab ich ein Symbol für einen TO252 LDO benutzt und dann ein SOT23 Footprint dazu, und naja, man sieht was dabei rauskam oO Das wird (bzw ist) bereits korrigiert - aber ich wollte halt schonmal testen und so gings auch.
Dom S. schrieb: > Teo D. schrieb: >> Ne, passt schon. Keine Anfängerfehler etc. sichtbar (und für U3, sind >> dir evtl. hier ein paar "dankbar";). > ich wusste dass der kommt! Ne, nich missverstehen! Die meisten sind hier Bastler und machen quasi nichts anderes als Prototypen. Das da was gedengelt, gefräst o. gefädelt ist, ist das Normale. :D
Also der VBSemi Mosfet kommt mit 25mV über DS daher und bleibt mit 25°C am Case absolut cool. Auch mit den Schaltverlusten bei 95% Tastverhältnis. Da bin ich froh, denn ich hatte schon gehofft die 13A der GND-Klemme ausnutzen zu können und ggf. auch einzelne Kanäle mit 4-5A.
Dom S. schrieb: > Also der VBSemi Mosfet kommt mit 25mV über DS daher und bleibt mit 25°C > am Case absolut cool. Wenn du es genau wissen willst, könnte Richi dir weiterhelfen: Beitrag "Transistoren - Die-Bilder" (https://www.richis-lab.de/index.htm) KA, ob Er hier noch nen "Gefälscht" Thread unterhält.
Schönes Projekt. Als Verbesserungsvorschlag werfe ich mal einen intelligenten Switch in den Raum, mit Überstrom und Übertemperaturschutz. Z.B. den IPS4260L, einen 4fach Low Side Switch Oder gleich den 8fach High Side Switch mit integrierter galvanischer Trennung und SPI mit 12mOhm RDSon: ISO8200AQ Das würde die Sache gleich kleiner und robuster machen. Ich persönlich finde Halbleiter ohne jede Schutzvorrichtung, die bei externen Fehlern in Rauch aufgehen, in einer UP Dose nicht so sexy. Aber es ist immer einfacher zu meckern als zu machen. Nochmal: Schönes Projekt!
Dom S. schrieb: > Wobei für mich ziemlich klar ist, dass es Fälschungen sind. > War ja auch mein erster Verdacht, und ich bin ja selbst schuld wenn man > beim günstigsten Aliepress-Händler kauft... > > Ich vergleiche jetzt mal mit den VBSemi. > Und dann ggf. mal mit einem IRLZ44N, der ist zwar TO220 aber zum Testen > bekomme ich den schon drauf. Du kannst wenn es einfacher ist auch einen einzelnen IRL_U2905 nehmen, diesen extern auf dem Steckbrett mit 1A belasten während Du 4.5...5V zw. G und S anlegst. WENN der dann immer noch ca. 60 C warm wird, liegt es eindeutig am Transistor (der dann kein "echter" IRL_U2905 ist). als Anregung: Hast Du schon mal das gedacht, bei 4 bzw. 6 fach SMARt-Power switch zu schauen? Das bietet sich doch bei 1A je ausgang irgendwie an .-) Und hat gleich diverse Schutzmechanismen integriert.
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mkn schrieb: > Als Verbesserungsvorschlag werfe ich mal einen intelligenten Switch in > den Raum, mit Überstrom und Übertemperaturschutz. > Z.B. den IPS4260L, einen 4fach Low Side Switch > > Oder gleich den 8fach High Side Switch mit integrierter galvanischer > Trennung und SPI mit 12mOhm RDSon: ISO8200AQ hm, 500mA bzw 700mA wäre mir jetzt ein bischen zu wenig pro Kanal. mkn schrieb: > Das würde die Sache gleich kleiner und robuster machen. > Ich persönlich finde Halbleiter ohne jede Schutzvorrichtung, die bei > externen Fehlern in Rauch aufgehen, in einer UP Dose nicht so sexy. wo du Recht hast, hast du Recht. Ich würde das Teil jetzt auch nicht gerade ohne Vorsicherung an einem 30A Netzteil betreiben wollen. Für eine Sicherung auf dem PCB ist der Platz etwas knapp... mkn schrieb: > Nochmal: Schönes Projekt! Danke.
Andrew T. schrieb: > als Anregung: > Hast Du schon mal das gedacht, bei 4 bzw. 6 fach SMARt-Power switch zu > schauen? Das bietet sich doch bei 1A je ausgang irgendwie an .-) > Und hat gleich diverse Schutzmechanismen integriert. nein, tatsächlich nicht. 1A ist mir aber eigentlich zu wenig. Eigentlich dachte ich schon an 4-5A, natürlich nicht auf allen Kanälen gleichzeitig. Wobei man dann parallel schalten könnte. Wenns sowas mit 6x2A geben würde, wäre das evtl. eine Möglichkeit. Muss ich mal kucken.
Achja, High Side schalten ist bei RGB RGBW RGBWW oder WW LED Stripes nicht drin. Da wird idR die 24V Versorgung als einzelne Zuleitung ausgeprägt, nur die GNDs sind getrennt.
Dom S. schrieb: > Wenns sowas mit 6x2A geben würde, wäre das evtl. eine Möglichkeit. > Muss ich mal kucken. Ich kann Dir zum "Tüfteln&Probieren" diese Dual-Version zukommen lassen: https://www.mouser.de/datasheet/2/196/BTS5231_2GS_GDS_1_2_Sep08-63750.pdf Wäre bis 28V, 1.8A. Wenn dir für den Anfang 150 Stück reichen... Edit: OK, Du hast "no highside " nachgeschoben, das ändert das bild. Es gbt auch Low side bzw. mehrfach FET-switch :-)
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Dom S. schrieb: > Aber ich messe gerade statisch an Dom S. schrieb: > Datenblatt sagt, 20mOhm bei 5V und 30A. bei "Pulse width ≤ 1.0ms; duty cycle ≤ 2%."
Wolfgang schrieb: > bei "Pulse width ≤ 1.0ms; duty cycle ≤ 2%." Danke für den Hinweis! Leider schweigt sich das DB zu anderen Bedingungen aus. Wie ist das üblicherweise - weicht der Rdson bei höheren duty cycle nennenswert nach oben ab?
Wolfgang schrieb: > Dom S. schrieb: >> Aber ich messe gerade statisch an > > Dom S. schrieb: >> Datenblatt sagt, 20mOhm bei 5V und 30A. > > bei "Pulse width ≤ 1.0ms; duty cycle ≤ 2%." Lieber Wolfgang: Das ist hier nicht das Problem. Sondern (wie hinz schon sagte) der für Kenner der "richtigen" Optik völlig eindeutige Fake-Status. Damit das mal mehr werden: Anhang mit Bild dieses Mosfet-Typs im Original.
Dom S. schrieb: > Wolfgang schrieb: >> bei "Pulse width ≤ 1.0ms; duty cycle ≤ 2%." > > Danke für den Hinweis! > > Leider schweigt sich das DB zu anderen Bedingungen aus. > Wie ist das üblicherweise - weicht der Rdson bei höheren duty cycle > nennenswert nach oben ab? Es geht dabei um die Erwärmung, und dazu gibts normalerweise ein Diagramm im Datenblatt.
Dom S. schrieb: > Leider schweigt sich das DB zu anderen Bedingungen aus. > Wie ist das üblicherweise - weicht der Rdson bei höheren duty cycle > nennenswert nach oben ab? Die Leutchen nutzen diesen geringen Tastgrad um das Die nicht über 25°C zu erhitzen whd. der Messung. (Siehe Figure 10 Datasheet) Klar wird das Die warm. Deutlich wärmer als 25°C, wenn Tastgrad höher oder sogar 100% und (das ist hier einer der Hauptpunkte, weshalb Wolfgangs These so daneben ist) I_DS = 36A ...was hier absolut nicht gegeben ist. ;)
Kuhschwanz-Verfolger schrieb: > ... (das ist hier einer der Hauptpunkte, weshalb > Wolfgangs These so daneben ist) I_DS = 36A Meine Aussage war, dass die Randbedingungen beim zitierte Datenblattwert nicht zu den Betriebsbedingungen passen. Alles andere ist deine (Fehl-)Interpretation.
und ich fand den Hinweis gut, denn das hatte ich bisher übersehen. Und dank der Diskussion was dazu gelernt (relevant ist die Die-temp, nicht der Strom an sich, wobei die nat. korrelieren).
Wolfgang schrieb: > Meine Aussage war, dass die Randbedingungen beim zitierte Datenblattwert > nicht zu den Betriebsbedingungen passen. Und meine erste, daß das hier nicht das_Problem ist - meine zweite, daß erst recht nicht bei so dermaßen geringem Drainstrom. (Was ja stimmt.) Der originale IRLU2905Z würde sich ja unter den vom TO genannten Bedingungen auch kaum erwärmen, wie schon weiter oben festgehalten worden war. Hiermit revidiere ich den obigen/vorh. Smiley, um trotz erneuten Widerspruchs meinerseits ein mögl. Abgleiten hin zu "wer hatte recht/wer lag falsch" zu verhindern (wäre ja weitestgehend sinnfrei). Dom S. schrieb: > das hatte ich bisher übersehen. > Und dank der Diskussion was dazu gelernt Das ist jedenfalls sehr erfreulich. ;) Datenblätter kann man halt gar nicht genau genug studieren. Sowie natürlich gut genug verstehen... was ein gutes Stück schwieriger ist.
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