Hallo
Wie könnte man wissen, ob es für ein IGBT-Transistor (Modell: IRG 4PC
50F) ein Kühlsystem gebraucht wird ?
kleinen Hinweis: ich werde von denen 4 Stücke zu meiner Vollbrücke
brauchen.
Agetrieben wird ein DC Motor von 180V/1,5A
Falls jemand ne Idee hat, gerne würde ich wissen, wie man ein Kühlkörper
dimensioniert bzw. was es hier berechnet werden muss, um zu wissen ob es
überhaupt ein Kühlkörper gebraucht wird.
VG
Hedi. F schrieb:> Wie könnte man wissen, ob es für ein IGBT-Transistor (Modell: IRG 4PC> 50F) ein Kühlsystem gebraucht wird ?
Indem man die am Transitor entstehende Verlustleistung berechnet oder
abschätzt.
Und mit dem Datenblatt des Bauteils abgleicht.
In deinem Fall hast du (4x) Transistor im Gehäuse TO-247, der bei 100°C
noch 39A Strom tragen kann.
Ist also so stark überdimensioniert daß ein Kühlkörper nicht
erforderlich erscheint.
Gut, wenn man das Bauteil hat.
Ein um daen Faktor 4-6 kleineres (und vermutlich preiswerteres) würde es
möglichweise auch tun, mit TO220 Gehäuse z.B., auch ohne Kühlkörper.
Gruss
Erich schrieb:> der bei 100°C noch 39A Strom tragen kann
Das sagt erstmal nichts über den Kühlkörper.
Nehmen wir mal an, dass die Brücke im Schalterbetrieb arbeitet :-), dann
sind bei 1,5 A ca. 0,8 V am Kollektor, macht 1,2 W. Rthja ist mit 40 K/W
angegeben, d.h. es entstehen ca. 50 K Übertemperatur. Bei maximal 150 °C
Sperrschichttemperatur dürfte man sie also bis zu 110 °C
Umgebungstemperatur ohne Kühlkörper betreiben. ;-)
Wenn die Brücke natürlich im aktiven Modus arbeitet :), dann sieht die
Sache anders aus (90 V und 0,75 A wären 67,5 W Verlustleistung), auch
sollte man noch einen Blick auf Umschaltverluste bei Pulsbetrieb werfen.
1.5A * 1.45V = 2,2W, bei einer Vollbrücke sind immer 2 Transistoren
leitend also 4.4W. Ich würde die Kühlung für eine Verlustleistung von 6W
auslegen.
6W ohne Kühlkörper geht sicher nicht mehr.
Thomas Z. schrieb:> 1.5A * 1.45V = 2,2W,
Falsch abgelesen. Bei 1,5A beträgt die Restspannung deutlich unter 1V.
Wenn die Umgebungstemperatur nicht recht hoch ist, dann braucht ein
TO-247 für gut 1W noch keinen Kühlkörper.
Ich hab hiermal die Wärmewiderstand bei der maximalen auftretenden
Temperatur (100°C) berechnet. Diese ergibt sich bei der entstehenden
thermische Leistung (P=78W) ein Wärmwiderstand von R,max= 0,96 °C/W
Somit könnte ich die Wärmewiderstand des Kühlkörpers umrechnen und
ergibt sich einen Wert von ca. 1°C/W
Vermutlich wird bei diesem Modell TO-247 keinen Kühlsystem erforderlich
!?
Oder hat jemand dazu ne andere Meinung :-) !
H. H. schrieb:> R_thJA beachten!
Wie ich das verstanden hab, könnte ich mithilfe des Wärmewiderstands
R_thJA die maximale Verlustleistung P (bei 100°C) berechnen !?
das landet also bei ca. 2,5W pro IGBT
Hedi. F schrieb:> H. H. schrieb:>> R_thJA beachten!>> Wie ich das verstanden hab, könnte ich mithilfe des Wärmewiderstands> R_thJA die maximale Verlustleistung P (bei 100°C) berechnen !?>> das landet also bei ca. 2,5W pro IGBT
Du kannst kein Englisch?
H. H. schrieb:> Du kannst kein Englisch?
Das hat hier mit der Sprache NICHT zu tun!
Wenn ich die Antwort wusste bzw. die richtigen Formeln hatte, hatte ich
hier im Forum nicht gefragt !
DU schreibst mir direkt R_thJA beachten !! was soll ich hier damit
verstehen ?
Ich brauch eine Vernünftige Antwort oder eine richtige Formel, mit der
ich die gesamte Verlustleistung rechnen kann, und somit auch könnte ich
entscheiden, ob es ein Kühlkörper gebraucht wird..
Ich bin mittlerweile kein E Techniker und bitte nur um Hilfe
Hedi. F schrieb:> Ich bin mittlerweile kein E Techniker und bitte nur um Hilfe
Hat ja mit E-Technik auch nur marginal was zu tun. Letztlich sind die
thermischen Widerstände da ein Modell, damit die E-Techniker ihre
gewohnten Formeln für Strom (Wärmestrom), Spannung (Temperaturdifferenz)
und Widerstand (thermischer Widerstand) einsetzen können.
Du hast beim Übergang von der Wärmequelle (Sperrschicht) drei
Widerstände, die sich dem Wärmestrom entgegen setzen und die man im
Modell als je einen konzentriert darstellt: einen von der Quelle
(Sperrschicht, "j" für "junction") zum Gehäuse ("c" für "case"), einen
vom Gehäuse zum Kühlkörper ("s" für "sink"), und einen vom Kühlkörper
zur Umgebung ("a" für "ambience"). Der von j nach c ist ein
Bauteilparameter. Der von c nach s kann oft vernachlässigt werden, aber
bei solch großen Wärmeströmen wie hier nicht mehr. Ist eigentlich nur
zum Teil ein Bauteilparameter, denn es hängt noch von der Oberfläche und
dem Kühlkörper ab, daher gibt's hier im Datenblatt eine "Hausnummer".
Der von s zu a ist der Dimensionierungsparameter des Kühlkörpers.
Daher also:
1
Quelle => Rthjc => Rthjs => Rthsa => Umgebung
Wenn du keinen Kühlkörper hast, ist a und c praktisch identisch, denn
das Bauteilgehäuse liegt direkt an der Umgebungsluft. Dafür gibt es dann
noch einen zusammengefassten Parameter Rthja. Der ist logischerweise
sehr viel größer als Rthjc, und normalerweise wenig relevant, weil
solche Bauteile eigentlich immer gekühlt werden. Wenn wie in diesem
Falle jedoch ohne Kühlkörper gearbeitet werden soll, musst du diesen
Paramter nehmen.
Da die thermischen Widerstände in Kelvin (Temperaturdifferen) pro Watt
(äquivalent zum produzierten Wärmestrom) angegeben sind, ergibt sich
direkt aus der entstehenden Verlustleistung eine Temperaturdifferenz.
Diese ziehst du von der maximalen Sperrschichttemperatur ab, dann hast
du die maximale Umgebungstemperatur, für die das alles noch
funktioniert.
Vielen Dank für alle Informationen.. das hat mir gut geholfen :-)
Nun eine andere Frage;
Wenn der Kühlwiderstand bei ca. 1.5K/W liegt (Pro IGBT), kann man einen
passenden Kühlkörper, der einen maximalen Wärmwiderstand von z.B 2 K/W
besitzt, finden ?
In Kataloge sind meist Kühlkörper ab 5..10 K/W zu verfügung.
Jörg W. schrieb:> Warum aber brauchst du so viel, willst du den Motor tatsächlich im> aktiven Bereich der Transistoren ansteuern (statt im Schalterbetrieb)?
Der Motor wird eigentlich mit den PWM-signale, die von den Arduino
erzeugt wird, angesteuert. Im betriebsfall sind 2 Transistoren AN, also
eine Taktet, und der andere bleibt für immer AN.
Dann hab ich mir nachgedacht, dass die Verluste somit verdoppelt !?
Hedi. F schrieb:> Dann hab ich mir nachgedacht, dass die Verluste somit verdoppelt !?
Ja, aber die Verluste im Schaltbetrieb sind eh minimal, Rechnung siehe
oben. Für die allein brauchst du eigentlich gar keine Kühlkörper bei
deinen 1,5 A Laststrom.
Du musst also jetzt nur die Verluste nochmal betrachten, die während der
Umschaltphasen auftreten. Da durchlaufen die Transistoren ja kurzzeitig
den aktiven Bereich und setzen einiges an Leistung um.
Bild.png
(27 KB)
