Für eine Temperaturregelung in einem Gärschrank habe ich eine Heizplatte
eines 3D Druckers verwendet. Diese Heizplatte soll über den MOSFET
IRL3705 mittels PWM-Ansteuerung geregelt werden. Die PWM Ansteuerung
übernimmt ein Arduino Nano.
Alles ist aufgebaut und funktioniert prinzipiell auch. Allerdings wird
der MOSFET so heiß, dass man ihn nicht mehr anfassen kann.
Die Heizplatte hat einen Widerstand von ca. 0,7-0,8 Ohm => Stromaufnahme
ca. 17A (bei 12V Versorgungsspannung).
Ich habe mit meinem Multimeter einen Strom von knapp 20A gemessen.
Der IRL3705 hat laut Datenblatt einen zulässigen Drain-Strom von 89A!
Der Arduino Nano liefert ein PWM-Signal mit einem Pegel von mind. 4V,
was den (Logik-Pegel) Mosfet voll durchschalten sollte.
Mein Oszi zeigt sowohl auf der Gate-Source Seite, als auch auf der
Drain-Source Seite ein tadelloses Rechtecksignal.
Die PWM - Frequenz liegt bei knapp 1 kHz.
Der MOSFET wird auch dann sehr heiß wenn ich ihn mit konstant 4V am Gate
als auch konstant mit 12V am Gate versorge.
Der MOSFET is als Logik-Pegel-MOSFET mit den 89A und Rdson von 18mOhm
doch korrekt ausgewählt, oder?
Auch die Schaltung habe ich mir jetzt schon 1000mal angeschaut...
Übersehe ich hier etwas?
Gerhard schrieb:> Übersehe ich hier etwas?
Wer Mikrokontroller-Schaltungen ohne Abblock-Kondensatoren aufbaut,
nachmacht oder verfälscht, insbesondere bei existierenden
Schaltungen die Abblock-Kondensatoren weglässt oder falsch
verschaltet oder selbst solche Schaltungen entwirft, in Verkehr
bringt und/oder aufbaut ohne Abblock- Kondensatoren nach Hersteller-
Empfehlungen zu verwenden, wird mit Zugangs-Ausschluss vom
Mikrokontroller-Forum nicht unter zwei Jahren bestraft.
Gerhard schrieb:> Übersehe ich hier etwas?
Wie groß ist der Kühlkörper für den 3705 ?
18A schafft der mit 6 Watt Verlustleistung nicht ohne Kühlblech, wozu
meinst du ist sonst eine Lasche mit Loch dran ?
Ansosten ist die 1A Sicherung nach dem step down Modul eher ungünstig.
Gerhard schrieb:> Die Heizplatte hat einen Widerstand von ca. 0,7-0,8 Ohm => Stromaufnahme> ca. 17A (bei 12V Versorgungsspannung).> Ich habe mit meinem Multimeter einen Strom von knapp 20A gemessen.
Das ist schon ordentlich!
> Der IRL3705 hat laut Datenblatt einen zulässigen Drain-Strom von 89A!
Ja, aber nicht ohne Kühlkörper!
> Der Arduino Nano liefert ein PWM-Signal mit einem Pegel von mind. 4V,
Dort sollte recht gut 5V rauskommen. Wenn nicht, ist dein Arduino
kaputt.
> was den (Logik-Pegel) Mosfet voll durchschalten sollte.
Ja, der ist für 4V UGS spezifiziert.
> Mein Oszi zeigt sowohl auf der Gate-Source Seite, als auch auf der> Drain-Source Seite ein tadelloses Rechtecksignal.> Die PWM - Frequenz liegt bei knapp 1 kHz.> Der MOSFET wird auch dann sehr heiß wenn ich ihn mit konstant 4V am Gate
Wo kommen die her? Der Arduino spuckt 5V aus!
> als auch konstant mit 12V am Gate versorge.
Schon mal gerechnet?
P = I^2 * R = 20A^2 * 18mR (bei 4V) = 7,2W
Ein TO220 Gehäuse schafft ca. 1W ohne Kühlkörper. Klingelt's?
> Der MOSFET is als Logik-Pegel-MOSFET mit den 89A und Rdson von 18mOhm> doch korrekt ausgewählt, oder?
Ja.
Dir scheint leider P_Leit = I² * R_ON nicht bewußt gewesen zu sein.
Und / oder daß wenige Wattchen reichen für "zu heiß zum Anfassen",
also ohne jegl. Kühlmaßnahmen.
Wg. "Lasche mit Loch", zwecks Umsetzung der empfohlenen Kühlung:
Gerhard schrieb:> MOSFET IRL3705
Welcher (Unter-)Typ nun genau, v.a. auch in welchem Gehäuse?
Allerdings könntest Du statt Kühlblech auch einen zweiten (oder noch
besser dritten) parallel schalten. [ << 1 Watt geht normalerweise
"mit bequem anfassen können", egal ob bei TO-220, TO-262 oder D²Pak.]
Bitte, wenn, dann aber mit separaten R_Gate (R2) - und auch R_GS (R3)
... solltest Du zwei der R_GS einsparen wollen, lege R3 vor die 3xR2
(separate R_Gate würde ich nicht einsparen, auch nicht hier).
Warum wird da oben links ein LM2596 wie ein klassischer Spannungsregler
eingezeichnet - TI meint eher, daß das ein Switcher sein sollte ...
Und warum werden die ganzen R mit sinnlos genauen Werten bemaßt?
> Der IRL3705 hat laut Datenblatt einen zulässigen Drain-Strom von 89A!
Das Netzteil listet aber noch eine Unmenge weiterer Daten auf, die u.a.
auch die Wärmeentwicklung erklären ... z.B. Rds_on.
Gerhard schrieb:> Mein Oszi zeigt sowohl auf der Gate-Source Seite, als auch auf der> Drain-Source Seite ein tadelloses Rechtecksignal.
Wenn man die Zeit falsch einstellt, sieht das tadellos aus.
Wenn man die Zeit richtig einstellt, kann man die Dauer des Übergangs
erkennen.
Wie lang sind denn Anstiegs- und Abfallzeiten?
Ansonsten wurde bereits auf die Verlustleistung bei 20 A hingewiesen.
Ich vermute da liegt der Hund begraben, falls Du wirklich keinen
Kühlkörper verwendest.
Noch ein Tip zur Sicherheit. Wenn den Temperatursensor abfällt, das
Kabel bricht oder du vergißt, ihn anzustecken, mißt dein Controller eine
MINIMALE Temperatur! Das muß die Software direkt erkennen und die
Heizung abschalten! Wenn nicht, regelt dein Regler die Heizung dauerhaft
auf 100%! Alternativ kann man auch einen PTC verwenden. Wenn der
abfällt, mißt deine Schaltung die maximale Temperatur. Dann würde dein
Regler die Heizung auf Minimum regeln. Aber auch das sollte man explizit
erkennen und abschalten und den Fehler anzeigen.
Unabhängig von den statischen Verlusten von 5-7W, die schon einen
Kühlkörper nötig machen, ist eine PWM für eine Heizung mit 1kHz imho
Quatsch! Da kommen noch erhebliche Schaltverluste dazu, zumal der FET
eine erhebliche Gatekapazität hat und damit die Flanken gar nicht steil
genug sein können - wobei der R2 auch noch dazu beiträgt.
Einstellige Hz für die PWM-Frequenz reichen locker aus, um eine träge
Heizplatte auf Temperatur zu halten.
Jens G. schrieb:> Warum wird da oben links ein LM2596 wie ein klassischer Spannungsregler> eingezeichnet
Weil damit ein fertiges Platinchen gemeint ist, so wie man sie für
weniger als einen Euro kaufen kann.
Hallo!
Herzlichen Dank an alle die mir geantwortet haben.
Da stand ich ganz schön auf dem Schlauch und vor allem peinlich für
jemanden der sowas eigentlich mal (vor langer Zeit) gelernt hat :-)
Klar entsteht auch bei einem MosFet Verlustleistung und bei 20A und
Rdson von 18mOhm muss gekühlt werden!
Ich hab jetzt zwei MosFet verbaut und an einen Kühlkörper gehängt. Da
das ganze in einem geschlossenen Gehäuse verbaut ist, musste ich sowieso
noch eine zusätzliche Belüftung mit Lüftern einbauen, so dass jetzt
alles wunderbar läuft.
Danke nochmal an alle die mir weitergeholfen haben!
Gerhard
Gerhard schrieb:> Ich hab jetzt zwei MosFet verbaut und an einen Kühlkörper gehängt. Da> das ganze in einem geschlossenen Gehäuse verbaut ist, musste ich sowieso> noch eine zusätzliche Belüftung mit Lüftern einbauen, so dass jetzt> alles wunderbar läuft.
Noch umständlicher geht's nicht? Jeder normale Mensch hätte den
Kühlköper außerhalb des Gehäuses bzw. an dessen Wand gelegt.
Schaltplan_Gaerschrank.png
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