Elektronische Last mit MOSFET

[Mampf F. (mampf)]

Guten Abend,

ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein paar Zweifel, was 
die Stabilität betrifft.

Bildchen hab ich angehängt.

Ich würde dazu tendieren, dass der "-" des U2A direkt auf den Shunt 
gehen sollte und dafür das Eingangssignal "DAC" nach dem Spannungsfolger 
per Spannungsteiler auf das richtige Level heruntergeteilt werden 
sollte, da U2B zum einen eine sehr hohe Verstärkung hat und zum anderen 
eine Phasenverschiebung in das System bringt, was dann dazu führen 
könnte, dass das zum Schwingen anfängt?

U2B wäre dann an der Regelung unbeteiligt und würde nur meinen 
Spannungsabfall am Shunt für die Messung "aufbereiten".

Das wäre wahrscheinlich sinnvoller, oder?

Viele Grüße,
Mampf

[H. H. (Gast)]

Mit der großen kapazitiven Last am Opamp gibt das einen prima 
Oszillator.

[Michael B. (laberkopp)]

Mampf F. schrieb:
> Das wäre wahrscheinlich sinnvoller,

Aber auch dann schwingt's.

Der OPA4340 ist nicht wirklich glücklich mit kapazitiven Lasten, dafür 
gibt es bessere OpAmp wie: LT1363 (LT), 
LM8261/8272/6161/6261/6361/6362/6364/6365 (NS), TLE2141/2142/2144 (TI 
single supply 44V 0.5mV 10nF 27V/us) AD817/826/827/847/848/849 (Analog) 
http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/31-2/appleng.html 
MC34071/MC34072 (OnSemi single supply) 
http://www.ti.com/lit/an/sloa013a/sloa013a.pdf 
http://designtools.analog.com/dt/stability/stability.html MIC920 (5-18V 
3000V/us 80MHz Micrel) LTC6260 (1.8-5.25V, 20uA 400uV) OPA197/2197/4197 
(36V 1nF 20V/us 100uV)

Zudem reisst jeder OpAmp den Ausgang voll auf wenn keine Last 
angeschlossen ist ind muss, sobald man sie anschliesst, erst 
runterregeln. Dafur nutzt man meist eine Maximalstrombegrenzung direkt 
vom shunt zum Gate.

Eine Kompensation, direkt vom Ausgang auf den shunt-Messwert, verhindert 
schwingen. Überkompensiert wird er aber langsam, also gerade nur die 
Überschwinger kompensieren.

Keine Ahnung was dein MOSFET kann  wie meisten taugen nicht für 
Analogbetrieb.

einfache elektronische Last (Konstantstromsenke):

        +12V
         |
  +------(---------R------------+--o Last
  |      |                      |
Poti----|+\                     |
  |     |  >--+--R6---+--------|I PowerMOSFET
  |  +--|-/   |       |         |S  auf KK
  |  |   |    Ci      |BC547    |
  |  |   |    |       >|--100R--+
  |  |   |    Rp     E|         |
  |  |   |    |       |         |
  |  +---(----+--Rx---(---------+
  |      |            |         |
  |      |            |       Shunt
  |      |            |         |
  +------+------------+---------+--o

[Mampf F. (mampf)]

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort!

Und vielen Dank für den Hinweis mit dem OPA2xxx - das war mir nicht 
bewusst.

Michael B. schrieb:
> Keine Ahnung was dein MOSFET kann  wie meisten taugen nicht für
> Analogbetrieb.

Hmm ja, der MOSFET hat beeindruckende Daten wie 1,5mR@4.5V, 100A 
Id(cont), ~20nC gate charge usw.

Aber stimmt schon, der ist zum Schalten in Schaltnetzteilen gedacht. Das 
Datenblatt zeigt zwar auch eine Kennlinie für Ugs-Rds, aber hmm ... idk, 
zumindest wären 3,3V vom OpAmp für Ugs genug, um den MOSFET über den 
gesamten gewünschten Bereich auszusteuern.

https://www.digikey.de/de/products/detail/texas-instruments/CSD16415Q5T/6571657?s=N4IgTCBcDa4JwDYC0AWOBWOAOJBGJAcgCIgC6AvkA

Und vielen Dank - "Konstantstromsenke" hatte ich schon vergessen ... 
Damit lässt sich besser googeln.

edit: ich tendiere dazu 4 stück solcher MOSFETs zu benutzen ... Dann ist 
es auch leichter einen vernünftigen CPU-Kühler draufzumontieren. Ein 
einzelner käme mir etwas spooky vor. Aber 4 Gates statt 1 Gate sind halt 
die 4fache Kapazität .......

[Manfred K. (4for)]

der RDSon ist für ne Stromsenke ziemlich uninteressant und 4 Mosfets 
kriegst du nicht synchron, ausser du benutzt 4 Steuer OPs und/oder 
ordentliche Sourcewiderstände.
Und du brauchst FETs bei denen die SOAR für DC spezifiziert ist, andere 
brennen irgendwann ab.
Einfach mal googeln und nicht das Rad neu erfinden.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Ich habe eine elektronische Last mit 6 FETs, die haben alle ihren 
eigenen Shunt und eigenen OPV zur Steuerung.

Die Chinesen bauen ein recht beliebtes Ding mit nur einem einzigen 
TO-220 FET, kann 100W oder sogar 150W und bei einem Kumpel funktioniert 
das sogar dauerhaft, ohne daß der FET verdampft.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Mampf F. schrieb:
> ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein paar Zweifel, was
> die Stabilität betrifft.

Du willst den FET analog betreiben, als geregelten Widerstand. In meinem 
Akkutester habe ich sowas gemacht und einen FET gewählt, der 
einigermaßen flach ist, keinen LL, hier einen IRF540.

Wie auch bei bipolaren, steigt bei Erwärmung der Strom an, was man per 
Gegenkopplung durch einen Widerstand im Source verringern kann. Überlege 
also, welche minimale Spannung Du belasten willst und wähle den R1 
möglichst groß.

Warum Du dort einen Differenzverstärker (U2B) einsetzen willst, 
erschließt sich mir nicht, da Dein Shunt ja einen direkten Bezug zu GND 
hat.

Der Eingangspuffer U2C v=1 erscheint mir auch überflüssig, der +In von 
U2A ist doch hochohmig genug.

Ich habe nicht mit PWM und RC-Filter gespielt, steuere mit einem echten 
D/A-Wandler MCP4725 an.

[Michael O. (michael_o)]

Da lobe ich mir die 8 Transistoren auf einen segmentkühler mit 120mm 
Fan. Mit 2N2772 geht da schon was. Die Dinger mit 40×TO3 sind mir leider 
bei einem Umzug entlaufen...

MfG
Michael

[Michael B. (laberkopp)]

Mampf F. schrieb:
> zumindest wären 3,3V vom OpAmp für Ugs genug, um den MOSFET über den
> gesamten gewünschten Bereich auszusteuern.

Der MOSFET ist vollkommen ungeeignet, es gibt keine DC Kurve im Diagramm 
Figure 10. Maximum Safe Operating Area, und Parallelschaltung von 
MOSFETs im Linearbetrieb, böse, der Strom verteilt sich mitnichten 
gleich, sondern einer nimmt alles.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> ich bastle an einer elektronischen Last und hab da ein
> paar Zweifel, was die Stabilität betrifft.

Ich auch. :-D

Zu vielen Dingen wurde ja schon was gesagt. Das kann man alles
beachten und dann irgendwie loesen.

Das naechste Problem ist dann ob deine Gesamtschaltung
stabil ist. Ist ja eine Regelung. Also in LT-Spice
simulieren und Phasenreserve bestimmen.
So bekommst du die Gesamtschaltung stabil.

Jetzt willst du aber wohl deiner Schaltung einen
Steuerbaren Strom aufzwingen oder? Da stellt sich
sofort die Frage wie schnell das sein soll.
Als ich das vor einigen Jahren gemacht habe bin ich
bis 10khz gekommen. Je langsamer das das sein darf
umso einfacher fuer dich.
Kann man auch noch hin bekommen.

Problem ist aber dann leider das die Spannung welche du an
deine tolle Last anschliessen willst teil der Regelstrecke ist.
Wenn das ueberschaubar ist, okay. Wenn irgendwie komplex
und vorhersehbar, z.B ein Netzteil, dann kann das praktisch immer 
irgendwie
schwingen. An der Stelle dachte ich dann irgendwann das eine
Kiste mit dicken Widerstaenden auch einen gewissen Charme
hat. .-)

Vanye

[Mampf F. (mampf)]

Vanye R. schrieb:
> An der Stelle dachte ich dann irgendwann das eine
> Kiste mit dicken Widerstaenden auch einen gewissen Charme
> hat. .-)

Hmm ja, das ist mein Backup-Plan 🙈

Okay, das ganze ist wohl wirklich nicht so einfach 🤔

Also im Grunde möchte ich ja nichts neues erfinden - alles was ich baue, 
baue ich eigentlich nur, weil man das nicht kaufen kann oder zu teuer 
ist.

In diesem Fall wäre es der zweite Grund 😅

Und im Internet kucke ich auch immer, aber da wird soviel Schrott 
abgeladen, was mehr-oder-weniger einfachen Prinzip-Schaltbildern 
entspricht aber halt sich um zB Schwingungsneigung usw nicht schert.

Und eigentlich wahnsinnig viel Zeit wollte ich auch nicht investieren 
dafür ...

Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...

Der MOSFET passt halt dann leider immer noch nicht, aber da kuck ich 
noch.

Gedachte ist das Ganze so, dass es zweiteilig werden wird.

Die MOSFETs + OPs auf einer Aluminium-Platine und auf der Rückseite ein 
dicker CPU-Kühler montiert. (Das Bild der Platine) (die "NetTies" sind 
0R Widerstände in 1206 und 0805, da die Aluminium-Platinen nur einseitig 
gehen)

Die andere Platine mit USB, STM32, usw wird dann draufgesteckt und wird 
üblicherweise 4-lagig, weil es nichts mehr kostet.

Wenn das Unsinn ist, was ich bisher gemacht habe, dann lass ich es 
gleich ganz sein und mach es mit dicken Widerständen.

Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ... 
Aber in der Leistungsklasse findet man nichts günstiges und ich brauch 
das wahrscheinlich höchst selten, sodass ich da auch nicht viel ausgeben 
möchte.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Okay, das ganze ist wohl wirklich nicht so einfach 🤔

Der Punkt ist letztlich was man damit machen will.

Soll die Last einfach Spannungsquellen wie z.B einen Akku belasten,
dann ist das sicherlich machbar. Sind die Spannungsquellen vorhersehbar
weil es z.B immer einen dicken Kondensator am Ausgang gibt, dann auch.

Sobald man davon aber abweicht dann hat zum einen den Regler
in der Last und den Regler in der quelle. Auch wenn man das irgendwie
stabil bekommen kann, die Frage die ich mir gestellt habe, welche
Erkenntnis kann man daraus noch gewinnen?

Wenn man dagegen einfach einen Widerstand mit Transistor hart
schaltet dann kann man am Ueberschwingen einen Eindruck vom
Systemverhalten bekommen. Das war mir wichtiger als eine coole 
Schaltung.
Wenn du dagegen Akkus mit "komplexer" Last testen willst dann kann
das vermutlich sehr sinnvoll sein.

Vanye

[Michael B. (laberkopp)]

Mampf F. schrieb:
> Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ..

Warum braucht man dazu eine Konstantstromsenke, warum nicht einfach ein 
(induktionsarmer) Widerstand, und wenn man Lastwechselreaktionen testen 
will einen zweiten per MOSFET hinzuschalten ?

Schon gibt es keine Regelprobleme und kein overengineering.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

Ich hab meine Schaltung in den letzten Tagen hart
rangenommen und kann damit problemlos 120A schalten:

Beitrag "Batterietester / Innenwiderstand"

Wenn man das nur sehr kurz macht dann kann man ohne
Kuehlkoeper auskommen. Allerdings wirst du bei 1.2V
wohl eine externe Spannungsversorgung brauchen.

Vanye

[Mampf F. (mampf)]

Vanye R. schrieb:
> Ich hab meine Schaltung in den letzten Tagen hart
> rangenommen und kann damit problemlos 120A schalten:
>
> Beitrag "Batterietester / Innenwiderstand"
>
> Wenn man das nur sehr kurz macht dann kann man ohne
> Kuehlkoeper auskommen. Allerdings wirst du bei 1.2V
> wohl eine externe Spannungsversorgung brauchen.

Oh, BUK7S0R5 ... Der hat für SOA auch DC angegeben und würde bei 2V um 
die >100A schaffen.

Datenblatt sagt der kann bis zu 500A cont und 2237A peak 😳

Mmhmmm ... ich überleg immer noch, ob ich weitermachen soll oder nicht 
... 😂

[Mampf F. (mampf)]

Michael B. schrieb:
> Warum braucht man dazu eine Konstantstromsenke, warum nicht einfach ein
> (induktionsarmer) Widerstand, und wenn man Lastwechselreaktionen testen
> will einen zweiten per MOSFET hinzuschalten ?

Ja stimmt schon, dann wäre es sowas wie die Schaltung von Vanye R.

Er macht ja im Prinzip auch nichts anderes, als einen MOSFET an und 
auszuschalten und die eigentlichen Verbraucher sind die Widerstände.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Datenblatt sagt der kann bis zu 500A cont und 2237A peak 😳

Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D

Vanye

[Jakob L. (jakob)]

Mampf F. schrieb:
> Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...

Das ist ein reiner I-Regler mit dem Kondensator im Feedback-Pfad. Gibt 
es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen 
PI-Regler verwenden willst? Für die Umwandlung in einen PI-Regler müsste 
man lediglich C21 durch eine Serienschaltung aus einem Kondensator und 
einem Widerstand ersetzen.

Wäre eventuell auch nicht verkehrt die entsprechenden Komponenten 
steckbar zu machen, dann kann man viel leichter die Regelparameter 
variieren bis es passt und macht sich nicht beim zehnten mal Umlöten die 
Pads kaputt. Ich würde als ersten Schritt ein Test-Board mit nur einer 
Schaltung und steckbarem Kondensator/Widerstand aufbauen, damit kann man 
in Ruhe die Parameter optimieren. Wenn alles funktioniert und die 
Schaltung stabil regelt dann kann man immer noch das richtige Board mit 
4 Kopieen der Schaltung und fest eingelöteten SMD-Teilen bauen.

[Zino (zinn)]

Vanye R. schrieb:
> Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
> gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
> etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D

Laut Datenblatt hat der gar keine Bonddrähte!

[H. H. (Gast)]

Zino schrieb:
> Vanye R. schrieb:
>> Ja, der hat Muskeln. Man traut sich das beim ersten mal
>> gar nicht einzuschalten weil man denkt, erst ein Stueck 16qmm, dann
>> etwas duennes IC-Bein und dann Bonddraht? :-D
>
> Laut Datenblatt hat der gar keine Bonddrähte!

https://efficiencywins.nexperia.com/efficient-products/lfpak88-a-very-cool-customer

[900ss (900ss)]

Mampf F. schrieb:
> Oh, BUK7S0R5

Ich hab da keine Ahnung von... Man kann den ja nicht auf einen 
Kühlkörper schrauben. Wie kühlt man so ein Teil? Oder schraubt man von 
oben einen Kühlkörper darauf. Ähnlich einem CPU-Kühler? Nur ne 
Leierplatte kann die Wärme doch kaum transportieren?

[H. H. (Gast)]

900ss schrieb:
> Wie kühlt man so ein Teil?

Auf den KK löten.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mampf F. schrieb:
> Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ...

Da wäre es doch effizient einen Step-Up, der bei 1,2V einen Wandler mit 
50A belasten kann, zu haben. Dann könntest Du gleich wieder in den 
Wandler zurückspeisen, statt die Energie zu verheizen. Ist halt nur eine 
teure und aufwendigere Variante.

[Mampf F. (mampf)]

900ss schrieb:
> Ich hab da keine Ahnung von... Man kann den ja nicht auf einen
> Kühlkörper schrauben. Wie kühlt man so ein Teil? Oder schraubt man von
> oben einen Kühlkörper darauf. Ähnlich einem CPU-Kühler? Nur ne
> Leierplatte kann die Wärme doch kaum transportieren?

Ich ging davon aus, dass ich bei JLC einseitige Aluminiumplatinen machen 
lasse und mit einem dicken CPU-Kühler von hinten kühlen werde 🤔

[H. H. (Gast)]

Mampf F. schrieb:
> Ich ging davon aus, dass ich bei JLC einseitige Aluminiumplatinen machen
> lasse und mit einem dicken CPU-Kühler von hinten kühlen werde 🤔

Ziehe Kupferkern in Betracht.

[Mampf F. (mampf)]

Jakob L. schrieb:
> Gibt
> es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen
> PI-Regler verwenden willst?

Der Grund ist eigentlich nur, dass ich keine Ahnung habe, wie ich den 
Regler dimensionieren soll und für den I-Regler gabs Schaltpläne mit den 
immer gleichen Bauteilwerten 😂

Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich 
garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom 
bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht 
gerade billig ist 😅

Jakob L. schrieb:
> Wäre eventuell auch nicht verkehrt die entsprechenden Komponenten
> steckbar zu machen

Gute Idee, ich kann ja zumindest einen Widerstand vorsehen und den 
erstmal durch 0R bestücken, falls mir nichts besseres mehr einfällt.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Ich hatte vor eine E-Last zu bauen. Habe aber dann doch ein gebrauchtes 
Kikusui gekauft.

Damals hatte ich vor ein 600/800W Gerät (80V, 100A, 11mOhm) konservativ 
dimensioniert mit drei sehr robusten Linearen IXYS MOSFETS  zu bauen. 
Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit 
erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und 
Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2):

Z.B der hier:

https://www.mouser.ca/ProductDetail/IXYS/IXTN200N10L2?qs=sGAEpiMZZMvplms98TlKY407BghGkTxJb5MrGNSCSKc%3D

https://www.mouser.ca/datasheet/2/240/media-3321296.pdf

Als Kühlkörper selektierte ich drei 200W Arctic Freeze Kühlaggregate die 
mit den jeweiligen zu erwartenden 200W spielend fertig wurden, wie sich 
durch Testen bestätigen ließ.

Als Strommesswiderstände selektierte ich Vierleiter Widerstände im 
selben SOT-277 Gehäuse wie die Transistoren.

Für die Hochstromverdrahtung verschraubte rechteckige Kupfer Streifen.

Aber dann wollte ich mir die Arbeit doch nicht antun und kaufte anstatt 
ein 300W Kikusui, mit dem ich sehr zufrieden bin und leistungsmässig 
auch auskomme. Billiger war es auch insgesamt. Die Transistoren, 
Kühlaggregate und Meßwiderstände kosteten alleine fast $800. ein 
interessantesProjektwöre es allemal gewesen.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
> garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt
> soviel Strom bringt

Dann musst du den Transistor ja gar nicht so hart rannehmen wenn er
nur niederohmig genug ist. Da solltest du dir eher Gedanken
um deine Widerstaende machen. Zumal bei deiner geringen Spannung
jedes bisschen Widerstand auf der Platine/Zuleitung usw, gleich
ein grosser Fehler ist.

BTW: Auf dem Bild meiner Platine sieht man vielleicht das ich
die Leiterbahnen mit ordentlich Zinn verdickt habe. Das habe
ich auch, aber darin befindet sich noch eine ganze Menge 1mm
Kupferdraht den ich mit auf die Leiterbahnen aufgeloetet habe.

Vanye

[Mampf F. (mampf)]

Gerhard O. schrieb:
> Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit
> erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und
> Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2)

Wow, was es alles gibt 😮

Gerhard O. schrieb:
> Die Transistoren,
> Kühlaggregate und Meßwiderstände kosteten alleine fast $800. ein
> interessantesProjektwöre es allemal gewesen.

Oh wow, das ist schon ganz schön teuer - das was du da bauen wolltest, 
wäre aber auch sicher Königsklasse gewesen!

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mampf F. schrieb:
> Wow, was es alles gibt 😮

Wie wäre es mit einer 100er Packung BC337. Die schaltest Du parallel mit 
jeweils eigenen Emitterwiderstand. Bei 50A:100 -  jeder wird mit rund 
maximal 500mA belastet. Das wäre zumindest eine ausgefallene Lösung 
fernab des Mainstreams. ;o)

[Jakob L. (jakob)]

Dieter D. schrieb:
>
> Wie wäre es mit einer 100er Packung BC337. Die schaltest Du parallel mit
> jeweils eigenen Emitterwiderstand. Bei 50A:100 -  jeder wird mit rund
> maximal 50mA belastet. Das wäre zumindest eine ausgefallene Lösung
> fernab des Mainstreams. ;o)

50A verteilt auf 100 Transistoren sind immerhin 500 mA pro Transistor. 
Bei 1.2V macht das 0.6W Verlust pro Transistor, mit 200 K/W kommt man 
also auf eine Erwärmung von 120 Grad, bei 30 Grad Umgebungstemperatur 
erreicht man schon die Maximaltemperatur von 150 Grad für den BC337. Und 
bei so vielen Transistoren auf einer Platine erhöht sich ganz schnell 
die für die Kühlung es einzelnen Transistors relevante 
"Umgebungstemperatur". Und 100% gleich wird die Verteilung des 
Laststroms am Ende doch nicht, da braucht man Reserven damit das nicht 
zu einer Überhitzung einzelner Transistoren führt.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Mampf F. schrieb:
> Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...

Schon viel gesagt, doch bei meinen Gehversuchen mit elektronischen 
Lasten habe ich feststellen dürfen, dass ein Zobel-Netzwerk Wunder bzgl. 
der Stabilität bewirkt.

https://www.wikiwand.com/en/Zobel_network

Ich habe das RC-Glied (eigentlich dient es zur Kompensation von 
Leitungsinduktivitäten, aber hilft auch so) parallel zu Last geschaltet 
- so werden die Störungen schon frühzeitig abgefangen und wandern erst 
nicht über die Platine. Alternativ geht auch vom Drain des MOSFET gegen 
Masse (also am Shunt vorbei).

Mampf F. schrieb:
> Jakob L. schrieb:
>> Gibt
>> es einen guten Grund warum du einen reinen I-Regler und nicht einen
>> PI-Regler verwenden willst?
>
> Der Grund ist eigentlich nur, dass ich keine Ahnung habe, wie ich den
> Regler dimensionieren soll und für den I-Regler gabs Schaltpläne mit den
> immer gleichen Bauteilwerten 😂

Weil der I-Regler einfacher ist. Es geht nur darum die Verstärkung bei 
einer definierten Frequenz unter Eins zu bekommen - darunter ist alles 
erlaubt (also kein P). In deinem Bild ergibt sich die Grenzfrequenz zu 
1/(2  pi  C21*R29); dort ist V = 1. Ich habe damit eine 
Konstantstromquelle mit einer Grenzfrequenz von 220kHz stabil bekommen - 
aber eben nur(!) mit dem Zobel-Netzwerk.
Wobei ich mir nicht sicher bin, ob man die Gate-Kapazität wirklich 
fürchten muss. Schließlich hebt der Shunt das Source-Potential bei 
steigender Gate-Spannung ebenfalls an. Sie wird um den Faktor 1-V des 
Source-Folgers (als solcher agiert der MOSFET, oder war es ein 
Drain-Folger, egal, ich finde meine Aufzeichnungen gerade nicht so 
schnell dazu) reduziert. Und da V eben fasst Eins ist bleibt von der 
Gate-Kapazität fast nichts mehr übrig und nur noch die 
Gate-Drain-Kapazität macht einem das Leben schwer.

Außerdem: ich habe einen Unterschied zwischen Klein- und 
Großsignalverhalten beobachtet und das allerdings noch nicht wirklich 
verstanden, warum. D.h. obige Grenzfrequenz habe ich nur in der 
Anstiegszeit im Großsignalverhalten finden können, als ich einmal mit 
Scope und Frequenzgenerator einen Bodeplot erstellt habe kam eher die 
Grenzfrequenz des OpAmps und/oder des MOSFETs zum tragen ...

Bzgl. des MOSFETs lohnt es sich Toshiba anzuschauen, weil Toshiba häufig 
eine DC-Kennlinie in der SOA zeigt. Zum Beispiel TK16E60W,S1VX oder 
TK6A60W,S4VX. Beide liegen bei mir hier rum und brauche sie nicht mehr; 
wenn du die haben willst, melde dich.

Edit: Pro MOSFET ein OpAmp und Shunt, anders wird das nichts. Ob die so 
ohne weiteres parallel geschaltet werden können - keine Ahnung.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Jakob L. schrieb:
> 50A verteilt auf 100 Transistoren sind immerhin 500 mA pro Transistor.
> Bei 1.2V macht das 0.6W Verlust pro Transistor,

Hatte kurz vorher gesehen, dass ich eine "0" vergessen hatten.

Die Idee dahinter ist, der Emitterwiderstand wird so gewählt, dass im 
Volllastfall 50% der Leistung an diesem abfallen. Also 0,3W Verlust pro 
Transistor.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Mampf F. schrieb:
> Der Grund ist eigentlich nur, dass ich keine Ahnung habe,

Genau das ist Dein Problem.

Mampf F. schrieb:
> Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen ...

R gleich U durch I.

Du willst 24 Milliohm als Last und ich bezweifele, dass Du das 
realisiert bekommst.

[Gustl B. (gustl_b)]

Manfred P. schrieb:
> Du willst 24 Milliohm als Last und ich bezweifele, dass Du das
> realisiert bekommst.

Das kann man direkt mit einer Leiterbahn bauen. Vielleicht auch mehrere 
und Lötbrücken. Oder einem dicken Shunt. Oder zwei Klemmen und 
dazwischen etwas Konstantandraht. Natürlich gekühlt.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Ich denke schon, daß man das hinbekommt, aber das wird halt eine Last 
für's Grobe und nicht für supergenaue Messeinrichtungen.

Wenn er weiß, daß es 1,2V werden, könnte man das mit einem einfachen 
Shuntregler (a.k.a. Parallelregler) erledigen, der auf 1,2V regelt. Der 
muß ja nicht aus der belasteten Spannung gespeist werden, könnte man mit 
einer Hilfsspannung versorgen und dann sehe ich da überhaupt kein 
Problem.

Edit: Und für die 50A/60W reicht ein einzelner dicker DC-tauglicher FET 
problemlos aus.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Mampf F. schrieb:
> Achso das Ziel - ich will einen Step-Down mit 1,2V und 50A testen

Sebastian S. schrieb:
> Zum Beispiel TK16E60W,S1VX oder
> TK6A60W,S4VX.

Dann sind die natürlich Quatsch für deine Anwendung. Hatte ich 
übersehen.

Ben B. schrieb:
> Edit: Und für die 50A/60W reicht ein einzelner dicker DC-tauglicher FET
> problemlos aus.

Kurz mal auf Mouser eine parametrische Suche gestartet, und den hier 
gefunden:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Toshiba/TK3R2E06PLS1X?qs=h6V4JsTaLXeaRd7lvIUE%252BA%3D%3D

Geringer Rds_on, schafft 100A kontinuierlich, DC in der SOA angegeben. 
Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.

[Robert M. (r0bm)]

Mampf F. schrieb:
> Ich würde dazu tendieren, dass der "-" des U2A direkt auf den Shunt
> gehen sollte und dafür das Eingangssignal "DAC" nach dem Spannungsfolger
> per Spannungsteiler auf das richtige Level heruntergeteilt werden
> sollte, da U2B zum einen eine sehr hohe Verstärkung hat und zum anderen
> eine Phasenverschiebung in das System bringt, was dann dazu führen
> könnte, dass das zum Schwingen anfängt?
>
> U2B wäre dann an der Regelung unbeteiligt und würde nur meinen
> Spannungsabfall am Shunt für die Messung "aufbereiten".
>
> Das wäre wahrscheinlich sinnvoller, oder?

Bei niederohmigen Shuntwiderständen wäre eine Vierleitermessung 
angebracht. D.h. so wie gezeichnet, nimmt ein Differenzverstärker 
ausschließlich die Spannung am Shunt ab. Die Dimensionierung stimmt 
allerdings noch nicht. Die selbst bei max. Strom schon sehr geringe 
Spannung am Shunt wird im Differenzverstärker gedämpft.
Anbei ein Bsp. einer elektronischen Last mit einem AD8129 Receiver der 
praktischerweise zwei Differenzeingänge besitzt.

Mampf F. schrieb:
> Ich hab jetzt mal Bildchen von meinem aktuellen "Stand" angehängt ...

Die Variante mit nur einem OPV ist theoretisch in Ordnung doch hier wird 
nicht nur die Spannung am Shunt, sondern auch die die am unbekannten 
Widerstand der sonstigen Masseleitung abfällt, gemessen.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

> Geringer Rds_on,
Der ist für eine elektronische Last egal, ist ja kein Schaltbetrieb.

> schafft 100A kontinuierlich,
Reicht.

> DC in der SOA angegeben.
Hilfreich.

> Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.
60W bekommt man einigermaßen problemlos von einem TO-220 Gehäuse 
weggekühlt, kann also nicht so besonders schwer sein. 60W liegen im 
Bereich einer normalen Desktop-CPU.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Ben B. schrieb:
>> Geringer Rds_on,
> Der ist für eine elektronische Last egal, ist ja kein Schaltbetrieb.

Ja und Nein. Der TO will die elektronische Last für 1.2V und 50A 
auslegen. Da spielt der Rds_on schon eine Rolle - 25mOhm wären 
jedenfalls schon zu viel für einen einzelnen MOSFET.

Ben B. schrieb:
>> Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.
> 60W bekommt man einigermaßen problemlos von einem TO-220 Gehäuse
> weggekühlt, kann also nicht so besonders schwer sein. 60W liegen im
> Bereich einer normalen Desktop-CPU.

Rein passiv wird ein Feld-Wald-Wiesen Kühlkörper mit 3K/W bei 60W 
jedenfalls nicht ausreichen. Und Desktop-CPU Kühler haben für gewöhnlich 
einen Lüfter - ich würde das als einen "guten Kühlkörper" bezeichnen; 
genauso eine reine passive Lösung mit, z.B., 1K/W, was aber mit den 
bummelig 0.6K/W von dem Gehäuse aber auch schon einen Temperaturanstieg 
von 1.6K/W * 50W = 80K bedeutet und folglich die Kurven der SOA 
entsprechend runterskaliert werden müssen. Also: es braucht einen guten 
Kühlkörper. Ein Kühlkörper mit 1K/W misst in mindestens zwei Dimensionen 
schon im zweistelligen Zentimeterbereich.

[Jakob L. (jakob)]

Sebastian S. schrieb:
> Kurz mal auf Mouser eine parametrische Suche gestartet, und den hier
> gefunden:
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Toshiba/TK3R2E06PLS1X?qs=h6V4JsTaLXeaRd7lvIUE%252BA%3D%3D
>
> Geringer Rds_on, schafft 100A kontinuierlich, DC in der SOA angegeben.
> Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.

Das SOA-Diagramm kann man in der Pfeife rauchen, das bezieht sich auf 25 
Grad Gehäusetemperatur, also völlig unrealistisch im DC-Betrieb bei der 
Leistung wenn man nicht ein aktives Kühlaggregat verwendet.

So wirklich gut ist der FET für die Leistung nicht geeignet, im 
Datenblatt steht "Channel-to-case thermal resistance: 0.89 K/W", bei 60W 
sind das also 53.4 Grad, ab 120 Grad Case-Temperatur wird es also 
kritisch. Dazu kommen noch ca. 0.5 K/W zwischen Gehäuse und Kühlkörper, 
bei 60W und 30 Grad Umgebungstemperatur muss der Kühlkörper also real 
ca. 1 K/W erreichen - und da ist noch gar kein Sicherheitsfaktor dabei.

Ich würde eher einen etwas dickeren Mosfet wählen, da ist der 
Wärmewiderstand deutlich kleiner und der Kühlkörper wird dementsprechend 
auch weniger kritisch. Ein etwas größeres Gehäuse (TO-247 statt TO-220) 
ist auch sinnvoll, damit hat man mehr Fläche und der Wärmeübergang 
zwischen Mosfet und Kühlkörper wird besser (grob geschätzt Faktor 2, 
also ca 0.25 statt 0.5 K/W). Ein mögliches Modell wäre der Vishay 
SUG80050E, da hat man ein TO-247 Gehäuse und 0.3 K/W (statt 0.89 K/W).

[Armin X. (werweiswas)]

Bei nur 1,2V kann man schon wieder über die ansonst so verpönte einfache 
Parallelschaltung von Mosfets ohne separate OPs nachdenken.
Wenn jeder Mosfet dann einen eigenen Shunt spendiert bekommt wird die 
Stromaufteilung auch kein Problem mehr darstellen.
Zudem wird es dann einfacher sein die Niederohmigkeit der Schaltung zu 
erreichen.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Jakob L. schrieb:
> Das SOA-Diagramm kann man in der Pfeife rauchen, das bezieht sich auf 25
> Grad Gehäusetemperatur,

Na, na, na. Das tun die immer. Daher auch mein Hinweis auf die 
notwendige (runter-)Skalierung bei höheren Temperaturen.

Jakob L. schrieb:
> wenn man nicht ein aktives Kühlaggregat verwendet.

Sebastian S. schrieb:
> Wirst allerdings einen guten Kühlkörper benötigen.

Ähm, ja, schrieb ich.

Jakob L. schrieb:
> 0.5 K/W zwischen Gehäuse und Kühlkörper

Einverstanden, eine olle Glimmerscheibe wird es nicht tun.

Jakob L. schrieb:
> TO-247 statt TO-220

In der Tat das bessere Gehäuse aus den von dir genannten Gründen

Jakob L. schrieb:
> Ein mögliches Modell wäre der Vishay SUG80050E

... wenn am Ende die Ansteuerung mit den doch recht großen Kapazitäten 
des MOSFETs bei kleinen Drain-Source-Spannungen zurecht kommt kann 
dieser MOSFET wegen der dann - wie richtig herausgehoben - leichteren 
Kühlung die bessere Wahl sein.

Kleine Randbemerkung: Vishay macht ein "sympathisches" Datenblatt, weil 
für den maximalen Drainstrom nicht irgendwelche, Die-getriebenen Werte 
angibt. Sondern stattdessen deutlich macht, dass die angegebenen 100A 
durch die Gehäusebauform bestimmt sind.

Ich hatte mir, zugegebenermaßen,

Sebastian S. schrieb:
> Kurz mal auf Mouser eine parametrische Suche gestartet

nicht allzuviel Mühe bei der Suche gemacht.

Ich denke der Ball liegt nun beim TO.

[Mampf F. (mampf)]

Sebastian S. schrieb:
> 25mOhm wären
> jedenfalls schon zu viel für einen einzelnen MOSFET.

Mein aktueller Plan wäre die OPs mit 12V für den dicken BUK (~0,8mR) und 
4mR Shunt und das in 4facher Ausführung zu benutzen. (edit: die 0,8mR 
haben eigentlich kaum eine Relevanz, weil für 60A müsste ein MOSFET (15A 
pro MOSFET) dann einen Rds von 76mR haben 🙈 Aber das sind dann auch 
"nur" 17W pro MOSFET)

Hab gesehen, es gibt auch recht günstige 8mm x 3mm Kupferschienen zu 
kaufen, die ich dann auf mein Board löten würde (mit Heizplatte kein 
Problem, das auf die richtigen Löttemperaturen zu bekommen).

Hat noch einen Vorteil, weil dort, wo die Kupferschienen dann aus der 
Platine "herausstehen" kann ich dann einfach Löcher Bohren und irgendwas 
dranschrauben, was den Strom aushält.

Bei Digi hatte ich - für mein Projekt - nichts sinnvolles gesehen, dass 
man auf die einseitige Alu-Platine löten kann und den Strom aushält.

Aber glaub die Kupferschienen sind eine gute Idee 🤔

Als Kühler, wie zuvor schon geschrieben, würde ich einfach einen dicken 
CPU-Kühler auf die Rückseite der Alu-Platine packen.

Denke der Wärmewiderstand über das Gehäuse des MOSFETs ist höher (quasi 
wenn ich von "oben" kühlen würde) als wenn die Wärme gleich direkt in 
die Alu-Platte geleitet wird und ich von "unten" kühle.

Mal kucken 🙈

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mampf F. schrieb:
> kucken 🙈

Oder eine hunderterpackung Transistoren opfern?

1,2V lassen NiMH Akkus vermuten. Oder Li-Natrium bis auf 1,5V mit 0,3V 
Dimensionsreserve. Oder Wandler fuer LowVoltage Computerchips. ...

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Ich wäre bei zu kleiner MOSFET Dimensionierung im Sinne höchster 
Zuverlässigkeit nervös mit dem dynamisch thermischem Verhalten. Wenn im 
DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der 
Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist, 
die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein 
höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische. So könnten 
Hot-Spots entstehen, die den Transistor-Die Himmeln. Deshalb wäre es 
meiner Meinung nach, besser, die Last auf viele/mehrere robuste 
Transistoren mit Ballast-Rs aufzuteilen um diesem Phenomenon entgegen zu 
wirken. Deshalb wollte ich bei mir drei dieser TO-277 Ixys Brocken 
verwenden. Ferner wirken bei großem Stromfluß auch mechanische Kräfte 
auf die Tr-Die Verbindungen, die da schädigend wirken können. Auch würde 
es helfen bei statischem Betrieb die Anstiegszeit des Stromanstiegs zu 
verlängern um die Transistoren weniger zu beanspruchen, so daß der 
dynamische Hitzewiderstand sich leichter angleichen kann.

Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben 
wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann. Falls die 
Transistoren trotz aller Vorsichtsmassnahmen durchlegieren, kann der 
Strom rechtzeitig abgeschaltet werden.

[Michael B. (laberkopp)]

Gerhard O. schrieb:
> Wenn im DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
> Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
> die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
> höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische.

Schlimm.


Also wen es nach deiner alternativen Physik geht.

Glücklicherweise ist Physik fur uns alle gleich und wenn er 50W immer 
wegkriegt, kriegt er sich auch gleich weg.

[Jakob L. (jakob)]

Gerhard O. schrieb:
> Moin,
>
> Ich wäre bei zu kleiner MOSFET Dimensionierung im Sinne höchster
> Zuverlässigkeit nervös mit dem dynamisch thermischem Verhalten. Wenn im
> DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
> Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
> die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
> höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische. So könnten
> Hot-Spots entstehen, die den Transistor-Die Himmeln.

Hast du da eine belastbare Quelle (z.B. Application Note eines 
Herstellers)? Das Phänomen "secondary breakdown" hört sich etwas ähnlich 
an, ist aber nur bei deutlich höheren Spannungen relevant (der Bereich 
im SOA-Diagramm wo es plötzlich steiler heruntergeht als man bei 
konstanter Leistung erwarten würde).

> Deshalb wäre es
> meiner Meinung nach, besser, die Last auf viele/mehrere robuste
> Transistoren mit Ballast-Rs aufzuteilen um diesem Phenomenon entgegen zu
> wirken. Deshalb wollte ich bei mir drei dieser TO-277 Ixys Brocken
> verwenden.

Aufteilen auf mehrere Mosfets kann man machen aber bei 1.2V ist nicht so 
viel Spielraum für Ballast-Rs, für eine gute Stromverteilung muss man 
wahrscheinlich separat regeln.

> Ferner wirken bei großem Stromfluß auch mechanische Kräfte
> auf die Tr-Die Verbindungen, die da schädigend wirken können.

Diese Kräfte sollte der Mosfet ohne weiteres aushalten, insbesondere 
wenn man einen ausreichenden Sicherheitsfaktor zum spezifizierten 
Maximalstrom einhält.

> Auch würde
> es helfen bei statischem Betrieb die Anstiegszeit des Stromanstiegs zu
> verlängern um die Transistoren weniger zu beanspruchen, so daß der
> dynamische Hitzewiderstand sich leichter angleichen kann.
>
> Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben
> wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann. Falls die
> Transistoren trotz aller Vorsichtsmassnahmen durchlegieren, kann der
> Strom rechtzeitig abgeschaltet werden.

In dem Fall geht es um den Test eines Step-Down Reglers, im Fehlerfall 
würde man zweckmäßigerweise an der Eingangsseite des Reglers (bei viel 
weniger Strom) abschalten.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Michael B. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Wenn im DC Modus plötzlich 50A+ anfallen, passiert es, daß sich der
>> Transistor-Die so schnell erhitzt, daß nicht genug Zeit vorhanden ist,
>> die Hitzeenergie rechtzeitig abzuleiten. Das ist dann sozusagen ein
>> höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische.
>
> Schlimm.
?
>
> Also wen es nach deiner alternativen Physik geht.
?
>
> Glücklicherweise ist Physik fur uns alle gleich und wenn er 50W immer
> wegkriegt, kriegt er sich auch gleich weg.

Moin,

Nein. Das entsprung nicht meiner Fantasie oder Esoterik. Diese Thematik 
ist vielfach belegbar.

Z.B hier sind einige Beiträge dazu:

https://www.researchgate.net/figure/Hot-spot-formation-on-bare-die-SiC-MOSFET-V-DD-400-V-T-CASE-75-BULLET-C_fig2_315994091

https://www.analog.com/en/technical-articles/mosfet-safe-operating-area-and-hot-swap-circuits.html
(Read "beyond 10ms"...)

https://www.nexperia.com/applications/interactive-app-notes/IAN50006_Power_MOSFETs_in_linear_mode

https://www.electronicdesign.com/technologies/power/power-supply/discrete-power-semis/article/21189573/mosfets-withstand-stress-of-linear-mode-operation

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0026271421001293

https://c3.ndc.nasa.gov/dashlink/static/media/publication/TN_3991_Celaya.pdf

https://theses.hal.science/tel-01666437v3/document

Man kann z.B. viele NF Leistungsverstärker durch längere 10Hz Rechteck 
Aussteuerung zerstören. Haben wir in den Siebzigern in D mit 2N3055 
Endstufen fertig gebracht.

VG,
Gerhard

[Michael B. (laberkopp)]

Gerhard O. schrieb:
> Read "beyond 10ms"...

Ja, da steht mit absolut keinem Wort deine Behauptung, dass schneller 
Leistungsanstieg und damit Temperaturanstieg schlimmer wäre als DC.

Die Kurven müssten dazu einschränkender bei kurzen Pulsen bzw. 
thermische Trägheit müsste einen Maximumbuckel haben.

Gibt es nicht.

DC ist das schlimmste für den MOSFET, schlimmer geht nimmer.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Michael B. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Read "beyond 10ms"...
>
> Ja, da steht mit absolut keinem Wort deine Behauptung, dass schneller
> Leistungsanstieg und damit Temperaturanstieg schlimmer wäre als DC.
Ich beziehe mich auf "Transient thermal impedance"
>
> Die Kurven müssten dazu einschränkender bei kurzen Pulsen bzw.
> thermische Trägheit müsste einen Maximumbuckel haben.
Wie steht es diesbezüglich mit eigenen Erfahrungen? W.g. mit 10Hz R.E. 
Ansteuerung bei Vollast kriegten wir damals einige handelsübliche 
NF-Verstärker unter solchen Arbeitsbedingungen kaputt in der Firma. Das 
ist kein Laborlatein.
>
> Gibt es nicht.
>
> DC ist das schlimmste für den MOSFET, schlimmer geht nimmer.

Man kann zumindest die Materie berücksichtigen. Mit MOSFETs ist es mir 
selber noch nicht passiert, weil ich diese Thematik bei meinen Sachen 
immer berücksichtigt habe und da nicht knausere. Mit einem einzelnen 
MOSFET könnte es gefährlich werden.

OK. Ich möchte diesen Thread jetzt nicht entführen und könnten das in 
einen neuen Thread vielleicht ausführlicher behandeln.

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Jakob L. schrieb:
> So wirklich gut ist der FET für die Leistung nicht geeignet,
Man munkelt Halbleiter ließen sich parallelschalten.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Michael schrieb:
> Jakob L. schrieb:
>> So wirklich gut ist der FET für die Leistung nicht geeignet,
> Man munkelt Halbleiter ließen sich parallelschalten.

Ganz recht.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Michael schrieb:
> Man munkelt Halbleiter ließen sich parallelschalten.

Gerhard O. schrieb:
> Ganz recht.

Klappt aber nur, wenn nicht hirnlos hingerotzt wurde.

D.h. an die Exemplarstreuungen gedacht wurde und Maßnahmen hierzu 
beruecksichtigt wurden.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Michael B. schrieb:
> Gibt es nicht.
> DC ist das schlimmste für den MOSFET, schlimmer geht nimmer.

Es gibt auch AC, was schlimmer ist. Dabei besteht aber das Signal nur 
aus Schaltflanken. D.h. 1A fließen im Durchschnitt aus Flanken zwischen 
0...2A. Das ist der Grund warum wildes Oszillieren einen Halbleiter 
thermisch ins Jenseits befördert.

Ein paar Links habe ich mir angesehen. Da ist der Vorgang auch schlecht 
beschrieben.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Mampf F. schrieb:
> Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
> garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom
> bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht
> gerade billig ist

Also dann verstehe ich einiges nicht mehr.

Warum überhaupt eine geregelte Konstantstromquelle (/-senke)? Warum 
nicht einfach ein Reihe von Lastwiderständen, deren Widerstand sich im 
Faktor zwei jeweils unterscheiden, um dann per binärem Muster eben einen 
Laststrom fliessen zu lassen, oder eine Leistung aufzunehmen. Zum 
Beispiel 1W, 2W, 4W und 8W. Und von letzteren ein paar mehr, damit man 
noch eine größere Auswahl bei den Widerständen hat (>10W wird es dünn)?
Ein- und Ausschalten per MOSFET. Nix SOA, keine Kupferschienen, große 
Kühlkörper, instabile Regelschleifen oder Alu-PCBs. Hm, ok, old-school 
THT-Bauelemente, aber ich habe mir sagen lassen, das man die noch immer 
verlöten kann ;-).
Und wenn du doch Lastwechsel haben willst, dann schmeisst du halt einen 
Zufallsgenerator an und schaltest die einzelnen Widerstände im 
beliebigen Tempo fröhlich ein und aus.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Gerhard O. schrieb:
> Das ist dann sozusagen ein
> höherer dynamischer Hitzewiderstand wie der rein Statische

Ja, schon, aber wenn der Laststrom unterhalb die zulässigen, 
kontinuierlichen(!) Drainstromes bleibt (und hier in der Anwendung 
sinnvollerweise bleibt), dann interessiert doch der transiente, 
thermische Widerstand nicht.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Michael schrieb:
>> So wirklich gut ist der FET für die Leistung nicht geeignet,
> Man munkelt Halbleiter ließen sich parallelschalten.

Aber nur mit Ausgleichswiderstand (im Source bzw. Emitter). Dafür hat er 
in seinem Traumkonstrukt keine Reserve.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Um mal etwas konkreter zu werden, wie das vielleicht einfach und gemäß 
den Anforderungen des TOs aussehen kann. Hatte ich oben in Worten 
skizziert, und wie auch, denke ich, von Armin vorgeschlagen:

Armin X. schrieb:
> Wenn jeder Mosfet dann einen eigenen Shunt spendiert bekommt wird die
> Stromaufteilung auch kein Problem mehr darstellen.

Außerdem eine kleine Strommessschaltung (wenn man sie denn braucht). Mit 
einem Rds_on deutlich kleiner als 0R15 sollte das auch einigermaßen 
genau sein, da dann der Strom je Zweig durch den Widerstand des Shunts 
weitestgehend bestimmt wird.

Alles als Prinzip, d.h. die Ansteuerung der MOSFETs habe ich 
weggelassen, und nur bis maximalen Laststrom von 23A dargestellt. Bis 
50A dann noch ein paar 8A-Zweige hinzufügen. Genauso habe irgendwelche 
E12, E24 oder sonstwas-Reihen außen vor gelassen.

Die MOSFETs arbeiten ausschließlich als Schalter.

[Armin X. (werweiswas)]

Gerhard O. schrieb:
> Übrigens würde ich auf alle Fälle einen Circuit Breaker in Serie haben
> wollen, den man auch mit der Hand abschalten kann.

Muahaha
Hast Du mal geschaut wie die Aufgebaut sind und versucht zu ermitteln 
wieviel Innenwiderstand der thermische Auslöser mitbringt?
Da kann es passieren, dass bei zu belastenden 1 - 1,2V gar keine 50A 
mehr fließen.
Zudem löst ein handelsüblicher 32A Automat erst bei 1,43-fachen 
Nennstrom nach spätestens einer Stunde aus. Für die Schnellauslösung 
brauchts schon ein Vielfaches davon, ich meine 5- 8-Fach.

OK. Es gibt mittlerweile auch welche die den thermischen Auslöser durch 
ein hydraulisches System ersetzt haben. Wie deren Innenwiderstand 
einzuschätzen ist weis ich nicht. aus

[Mampf F. (mampf)]

Sebastian S. schrieb:
> Warum
> nicht einfach ein Reihe von Lastwiderständen, deren Widerstand sich im
> Faktor zwei jeweils unterscheiden, um dann per binärem Muster eben einen
> Laststrom fliessen zu lassen, oder eine Leistung aufzunehmen. Zum
> Beispiel 1W, 2W, 4W und 8W.

Daran hatte ich auch schon gedacht aber dann verworfen.

Wahrscheinlich hätte ich es in Betracht gezogen, wenn ich eine Art 
Gray-Code-ähnliches Umschaltmuster hätte, bei dem immer nur ein MOSFET 
an und ausgeschalten wird.

Ich hatte ein paar Sorgen was passiert, wenn ich von zB 0b01111 auf 
0b10000 wechsle, da dann 4 MOSFETs aus und einer eingeschaltet werden 
und das - ähm - ein dynamischerer Sprung ist, als wenn ich das analog 
mit OPs mache, die auch eine analoge Eingangspannung von meinem DAC 
bekommen.

Und auch sonst, idk, ich dachte mir, dass die Widerstände mit hoher 
Leistung auch ziemlich ungenau sind - falls ich die Widerstände in 
2er-Pozenzschritten überhaupt finden würde.

Der Aufwand mit MOSFET, OP und ein bisserl Vogelfutter erscheint mir da 
fast geringer und schon eher besser.

Aber ja, gebe dir recht, für meine Anwendung wäre es vlt egal gewesen.

Kann aber sein, dass ich damit auch mal Li-Ion Akkus definiert entladen 
möchte, um die Kapazität zu messen oder so, da sollte es schon bisserl 
besser sein.

[Mampf F. (mampf)]

Gerade gesehen, vom BUK und dem OPA2196 gibts Spice-Modelle ... Das 
schau ich mir dann auch gleich mal an und simuliere meine aktuelle 
Schaltung.

Evtl komm ich so auf den Rp dann auch, statt ihn auf 0Ohm zu lassen 😁

edit: Mittlerweile sieht es so aus wie im Anhang.

[Mampf F. (mampf)]

Hmm naja, sieht doch prima aus. (Ist natürlich nur 1/4tel, die Schaltung 
ist ja 4 mal auf dem Board)

Good to go 🥳

Die Bauteilwerte passen für 3.3V Analog-Spannung Eingang und -Ausgang 
auch.

Evtl sollte ich das C des R-C Tiefpass mit 1k + 1µ noch kleiner machen. 
Das war jetzt willkürlich irgendwas. Aber superschnelle Wechsel brauch 
ich ja eigentlich nicht 🤔

edit: Ah ja da fehlt eigentlich noch was ... Wie Michael B. schon 
geschrieben hat, muss man den Strom begrenzen, wenn die 1.2V noch nicht 
anliegen weil dann der OP den MOSFET voll durchsteuert.

Die Lösung mit dem NPN, der über die Shunt-Spannung gesteuert wird, wird 
so wohl nicht funktionieren, da der Shunt ja so klein ist.

Ich überleg mir mal was ... Am liebsten wäre mit ein Enable / Shutdown 
für den OP ... idk, vlt an den "-" Pin per P-Mosfet eine Spannung 
schalten, wenn er im Shutdown sein soll ...

[Arno R. (arnor)]

Mampf F. schrieb:
> sieht doch prima aus.

Naja, nimm mal den C2 raus und staune, siehe Anhang. Die Schaltung ist 
kurz vor dem Oszillator. Erst recht dann, wenn auch nur das geringste 
bisschen Induktivität im Lastkreis dazukommt, 10nH reichen vollkommen, 
simuliers mal.

Mampf F. schrieb:
> Evtl sollte ich das C des R-C Tiefpass mit 1k + 1µ noch kleiner machen.
> Das war jetzt willkürlich irgendwas. Aber superschnelle Wechsel brauch
> ich ja eigentlich nicht

Das Argument zählt in dem o.g. Zusammenhang nicht, denn das 
allgegenwärtige Rauschen facht die Schwingung in jedem Fall an, egal wie 
langsam dein Signal ist.

[Arno R. (arnor)]

Ups, ich sehe grade, daß ich einen OPA192 in der Schaltung habe wo 
eigentlich der OPA196 sein sollte, schaue gleich mal nach was da 
passiert ist.

[Mampf F. (mampf)]

Arno R. schrieb:
> Naja, nimm mal den C2 raus und staune

Ui ja, solche Schwinger seh ich auch mit dem OPAx196.

Hmm ok, wäre der Regler korrekt dimensioniert, würde man eine schöne 
Regelkurve ohne Schwinger sehen ... 🤔

[Arno R. (arnor)]

Hier nun das gleiche wie oben mit dem richtigen OPV-Modell (hatte mich 
vorhin in der Liste verklickt). Prinzipiell hat sich aber nichts an den 
Aussagen von oben geändert.

[Mampf F. (mampf)]

Arno R. schrieb:
> Hier nun das gleiche wie oben mit dem richtigen OPV-Modell (hatte
> mich
> vorhin in der Liste verklickt). Prinzipiell hat sich aber nichts an den
> Aussagen von oben geändert.

Hmm, Ci mit 2.2n und es sieht wunderbar aus. Rp immer noch 0.

Weiß nicht, ob man das so durch Trial & Error in einer Simulation 
"bruteforcen" sollte 🙈

Aber macht Sinn ... wenn der Ci zu klein ist, ist die Verstärkung zu 
hoch und es schwingt über.

[Arno R. (arnor)]

Mampf F. schrieb:
> Weiß nicht, ob man das so durch Trial & Error in einer Simulation
> "bruteforcen" sollte

Natürlich muss man das tun, sonst macht es die Realität...

[Mampf F. (mampf)]

Arno R. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Weiß nicht, ob man das so durch Trial & Error in einer Simulation
>> "bruteforcen" sollte
>
> Natürlich muss man das tun, sonst macht es die Realität...

Okay, ich hatte jetzt erwartet ´ala "Sowas probiert man nicht rum 
sondern rechnet man aus ..." usw usf 😂

Naja gut, dass es (LT)Spice gibt.

10n machen auch keinen großen Unterschied geben aber vlt noch bisserl 
Reserve.

Schnelle Last-Wechsel brauch ich nicht :)

Vielen Dank! Das hätte ich jetzt wirklich nicht bemerkt!

edit: Und PMOS an den "-" zum "Abschalten" scheint auch zu klappen. Dann 
arbeite ich das in meine Schaltung ein.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Natürlich muss man das tun, sonst macht es die Realität...

Naja, eigentlich gibt es LT-Spice dafuer das man da eine
0V Spannungsquelle einfuegt und sich die Phasenreserve
anschauen kann. .-)

Gibt es eine Menge Video zu.

Hier geht es zwar um einen Spannungsregler, aber Prinzip
ist ja gleich und er erklaert es ziemlich eingaengig:

https://www.youtube.com/watch?v=Jgpej-oeBtE

Vanye

[Mampf F. (mampf)]

Vanye R. schrieb:
> Naja, eigentlich gibt es LT-Spice dafuer das man da eine
> 0V Spannungsquelle einfuegt und sich die Phasenreserve
> anschauen kann. .-)

Ist echt immer wieder beeindruckend wie akkurat Spice ist!

So nebenbei, ich glaub ich packe meine OP-Schaltung auf eine 
"Briefmarke" (/Break-Out Board) mit schön viel Ground auf der 
Unterseite.

Hätte den Vorteil, dass ich nicht alle Änderungen 4mal machen muss und 
die OP-Schaltung 4-lagig geroutet werden kann.

Das Layout ist - für mein Empfinden - nicht schlecht, aber idk ... Immer 
wenn ich was ändern muss, kämpfe ich schon fast ein bisserl damit das 
Layout sauber zu halten, weil ich auf der Alu-Platine nur einseitig 
routen kann 🤔

[Mampf F. (mampf)]

Hmm, Shutdown mit NPN Emitterfolger würde gehen ...

Hätte man dann am "-" Eingang vom OP um die 2.6V, was voll ausreichend 
wäre, um den MOSFET zuzusteuern (da dort bei maximaler Last 
normalerweise nur um die 70mV anliegen).

Was denkt ihr?

Spricht etwas dagegen, an das ich nicht gedacht habe?

Hmm, oder einen BSS138 als Source-Folger ... Idk, mag MOSFETs lieber als 
BJTs 😅 Hätte vlt den Vorteil, dass ich leichter einen "Default-Zustand" 
per Pullup oder Pulldown festlegen kann - zB wenn der µC im reset ist 
oder so

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mampf F. schrieb:
> Idk, mag MOSFETs lieber als BJTs

Wobei die Schaltung mit BJTs einfacher zu realisieren wäre. Allerdings 
wäre mit BJT der Basisstrom als Meßfehler zu berücksichtigen, weil der 
Stromverstärkungsfaktor Hfe bei diesen nicht besonders groß wäre, meist 
im zweistelligen Bereich. Wobei das mit einer 
Komplementärdarlingtonschaltung deutlich zu verbessern möglich wäre oder 
es wird noch eine Strommessung fuer die Summe der Basisströme ergänzt.

Es wären auch Transistoren mit high beta (hfe) bis 3000 ohne 
Darlington-Topologie möglich zu verwenden. Z.B. 2SD2227S (hfe 
1200-2700), 2SC3615/2SC3616/2SC3622 (hfe 800-3200). Problem ist aber, 
dass man hier sehr viele davon parallel schalten müsste. In einem lange 
zurückliegenden Artikel gab es auch die Idee viele solcher Chips mit 
Symmetrierungswiderständen in ein TO247-Gehäuse zu packen, was meines 
Wissens nicht realisiert wurde. Der Markt dafür dürfte einfach viel zu 
klein sein. Vielleicht liegt das auch daran, dass so was auf diesen 
aluminisierten Platinen, wie in LED-Leuchten zu finden wären, besser als 
diskreten Aufbau realisiert werden kann.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Mampf F. schrieb:
> Ich hatte ein paar Sorgen was passiert, wenn ich von zB 0b01111 auf
> 0b10000 wechsle, da dann 4 MOSFETs aus und einer eingeschaltet werden
> und das - ähm - ein dynamischerer Sprung ist

Hm. Also wenn du Angst vor Lastsprüngen hast, dann solltest du 
vielleicht dein Design überdenken.

Arno R. schrieb:
> Naja, nimm mal den C2 raus und staune, siehe Anhang. Die Schaltung ist
> kurz vor dem Oszillator. Erst recht dann, wenn auch nur das geringste
> bisschen Induktivität im Lastkreis dazukommt, 10nH reichen vollkommen,
> simuliers mal.

Mampf F. schrieb:
> Ui ja, solche Schwinger seh ich auch mit dem OPAx196.
>
> Hmm ok, wäre der Regler korrekt dimensioniert, würde man eine schöne
> Regelkurve ohne Schwinger sehen ... 🤔

Ich erlaube mir nochmal den Hinweis auf das Zobel-Netzwerk 
Beitrag "Re: Elektronische Last mit MOSFET".

Man kann die Schwingneigung/Stabilität durch Reglerauslegung bestimmen, 
oder eben die Dynamik der Regelstrecke verändern. Ich hatte letztes Jahr 
hierzu ein paar Analysen und Tests gemacht:

https://forum.arduino.cc/t/solved-how-to-increase-phase-margin-for-voltage-controlled-current-source/1038040/63
https://forum.arduino.cc/t/solved-how-to-increase-phase-margin-for-voltage-controlled-current-source/1038040/75

... Die Last (eine LED) war testweise auch an einem 15m langen Kabel 
angeschlossen und trotz der Leitungsinduktivitäten blieb alles stabil - 
aber eben nur mit dem Kompensationsnetzwerk!

Auslegung des Kompensationsnetzwerkes in kurz hier:
https://www.wikiwand.com/en/Boucherot_cell

Wahl des Kondensators ist einigermaßen unkritisch.

[Mark S. (struberg)]

Warum sind in den ganzen Schematics immer so kleine shunts im Bereich 
weniger mΩ? Wollt ihr damit tatsächlich 100-te Ampere verbraten?
1mΩ bei 1A-> 1mV. Der Opa4340 hat +-0.5mV input offset voltage. Dann 
kommen noch Ungenauigkeiten beim DAC dazu, etc. Also mit ein wenig Pech 
hast 1A schon als Leerlaufstrom...
Was bringt es wenn du nur 1mΩ als shunt verwendest, aber dann eh wieder 
im MosFet alles verheizt.

Wenn du einen höheren shunt nimmst kannst du es auch mit einem normalen 
jelly bean opamp wie einen LM358 regeln (der geht recht weit downrail) 
ich würde etwa den Bereich bis max 500mV unter Volllast empfehlen, 
weiter drüber müssen die shunts dann schon recht viel Leistung abführen.

Und welchen DAC verwendest du genau?
Wenn du im Bereich von ein paar 100 mV bist, kannst du mglw dem DAC auch 
per voltage ref selection direkt von 0..500mV ausgeben lassen. Oder halt 
per Spannungsteiler runter. Eigentlich sollte sich das mit einem opamp 
ausgehen, die 2 Buffer sind overkill imo. Mit klassischen jelly beans 
baust dann halt 2x das ganze parallel auf (2 shunts, 2 Opamp-Hälften, 2 
Mosfets).

Wie von anderen schon erwähnt ist die Auswahl des MosFET hier 
tatsächlich essentiell. Vermeide zB logic level Mosfets oder dedizierte 
Schalter-Mosfets. Damit fallen schon viele Hochstrom FETs weg. Die gute 
Nachricht: oft sind die 'billigen' mit hohem Rdson für deinen 
Anwendungsfall sogar besser geeignet.


Und btw: Vielleicht habe ich das ja in dem ewig langen Thread überlesen, 
aber was soll denn die maximale Spannung, maximaler Strom und max 
Verlustleistung sein die du wegbringen willst? Danach richtet sich hier 
Vieles.

[Mampf F. (mampf)]

Mark S. schrieb:
> Wollt ihr damit tatsächlich 100-te Ampere verbraten?

100-te nicht, aber ein paar Dutzend schon 😁

Mark S. schrieb:
> Was bringt es wenn du nur 1mΩ als shunt verwendest, aber dann eh wieder
> im MosFet alles verheizt.

Das wurde aktualisiert auf 4mR^^ Ich weiß, immer noch klein, aber bei 
15A verbrät der 1W.

Eventuell könnte ich noch auf 10mR mit 2,25W hochgehen 🤔

Ursprünglich war es ein einziger Transistor mit einem einzigen Shunt, da 
hätte es fast 1mR sein müssen 🙈

Mark S. schrieb:
> kannst du es auch mit einem normalen
> jelly bean opamp wie einen LM358 regeln

Ich verwende nur noch R2R OPs - wie die OPAs oder noch den TLV272. Aber 
358er eigentlich garnicht mehr.

So richtige Audioschaltungen, die symmetrisch versorgt werden, hab ich 
meistens nicht. Eigentlich fast nur asymmetrisch und mit zB 3.3V - da 
bin ich ganz froh, wenn ich R2R habe.

Mark S. schrieb:
> Und welchen DAC verwendest du genau?

Das ist ein 12Bit DAC, der in meinem STM32L1 eingebaut. Die Bits 
bräuchte es sicher nicht, aber sie stören auch nicht.

Mark S. schrieb:
> baust dann halt 2x das ganze parallel auf (2 shunts, 2 Opamp-Hälften, 2
> Mosfets).

Das hab ich dann auch gemacht - 4fach 😁

Mark S. schrieb:
> Vermeide zB logic level Mosfets oder dedizierte
> Schalter-Mosfets.

Ja stimmt, den Fehler hatte ich zu Anfangs gemacht. Vanye R. hatte aber 
dann einen dicken BUK7S0R5 vorgeschlagen, der kein Logic-Level MOSFET 
ist und geeigneter ist, und ich bin dann auf den gewechselt.

Mark S. schrieb:
> aber was soll denn die maximale Spannung, maximaler Strom und max
> Verlustleistung sein die du wegbringen willst?

Angepeilt waren 1,2V @ 50A (60W).

Wahrscheinlich würde mit der Schaltung und der Dimensionierung auch noch 
deutlich mehr gehen dann 🤔

[Mampf F. (mampf)]

Sebastian S. schrieb:
> Ich erlaube mir nochmal den Hinweis auf das Zobel-Netzwerk

Vielen Dank dafür! Schau ich mir an :)

[Mampf F. (mampf)]

Dieter D. schrieb:
> Wobei die Schaltung mit BJTs einfacher zu realisieren wäre.

Könntest du darauf bitte noch etwas näher eingehen? (Hab die 
OP-Schaltung als "Modul" / Briefmarke ausgelagert. Aktuelle Schaltung 
als Bildchen angehängt)

Für mich ist ein Sourcefolger schaltungstechnisch quasi das gleiche wie 
ein Emitterfolger.

Ansteuerung über Gate statt Basis ist natürlich anders und ich bilde mir 
weniger "Rückwirkung" ein, weil wenn der Drain-Source-Kanal zugeschnürt 
ist, ist es so, als gäbe es den MOSFET überhaupt nicht. Und wenn er 
quasi ausgeschaltet ist, hat man sogar negative Ugs, da der Source ja 
positiver (die Shunt-Spannung) als das Gate ist, was ihn so richtig 
schön zu macht.

Irgendwelche Implikationen sind mir bei den BJTs nie so wirklich klar 
und ich finde im Allgemeinen deshalb MOSFETs einfach zu benutzen als 
BJTs.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mampf F. schrieb:
> Könntest du darauf bitte noch etwas näher eingehen?

Grundlagen siehe dort:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/currop.htm

Bild 2 links enthält das Prinzip.
Bild 8 geht bei Dir nicht, weil bei nur 1,2V zu wenig für den 
Spannungsabfall am Widerstand übrig bleibt.
Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler 
wird.
Bild 9 wäre Deinen Schaltung mit Mosfet.
Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler 
wird.

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pstst1.htm
Bei Bild 4 steht noch etwas dazu, wie die Regelschaltung stabiler 
gemacht wird.

https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/kdarl1.htm
Bild 1 rechts bei Dir gerade nicht mehr, weil bei nur 1,2V zu wenig für 
den Spannungsabfall am Widerstand übrig bleibt.

Bei nur 1,2V muss der Darlington diskret aufgebaut werden. Jedoch haben 
Leistungstransistoren keine besonders hohe Stromverstärkung. Wenn dessen 
Hfe=25 sein sollte, dann müßte der Treibertransistor der 
Darlingtonschaltung 2A liefern können. Am Meßwiderstand würde ein 4% 
höherer Wert gemessen werden, also 4% Meßfehler. Um den Fehler zu 
minimieren würde der Strom über dem Treibertransistor über einen 
Stromspiegel für die Rückkopplung addiert werden.

Wenn T2 Hfe von 50 hätte, dann müßte der OP 2A/50=40mA liefern können. 
Wenn das für den OP zu viel wäre, dann wäre T2 durch einen 
Komplementärdarlington zu ersetzen.

                   5V 2A
                     |
                     R2
                     |
                     +
                    /
                 |/          1,2V 50A
 OV-Out----------|  T2        |-----------------
                 |\|         /               /
                    \      |/              |/
                     +-----|  T1         --|  T1b    
                           |\|             |\| 
                              \              \
                              Rsym1        Rsym1b
                Feedback  <----+--------------+          
                               R1
                               |
                              ---

R1: 500mV -> 50A
T1: 400mV U_CEsat
Rsym: 200mV bei 50A Symmetrierung

Also ganz so einfach ist es auch damit nicht.

[Frank O. (frank_o)]

H. H. schrieb:
> Mit der großen kapazitiven Last am Opamp gibt das einen prima
> Oszillator.

Und außerdem gibt es hier schon reichlich, wenn auch ältere, Beiträge zu 
diesem Thema.
Ich glaube, wenn du die alle gelesen hast, bleiben keine Fragen offen.

[Sebastian S. (dsebastian)]

Dieter D. schrieb:
> Bild 9 wäre Deinen Schaltung mit Mosfet.
> Auch sind dort noch Bauteile ergänzt, damit der Regelkreis stabiler
> wird.

Kleine Korrektur bzw. andere Interpretation. Die im Bild 9 gezeigten 
Bauelemente C3 und R6 bilden keinen Tiefpass, sondern entsprechen der 
Beschaltung eines OpAmps als I-Regler (in Mampfs letzten Schaltplan R29 
und C3). Das wird sichtbar, wenn man die Elemente etwas anders 
angeordnet im Schaltbild hinzeichnet. So wie hier:

https://www.rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik#I-Regler

Dort entspricht der linke Anschluss von R1 dem Anschluss des Reglers an 
die gemessene Ausgangsgröße der Regelstrecke. Hier dem Spannungsabfall 
am Shunt als Messwert für den fließenden Strom. Stellgröße im Regelkreis 
ist die Gate-Spannung des MOSFETs und die Regelstrecke ist der MOSFET 
mit allem was sich an seinem Drain-Anschluss befindet. Im vorliegenden 
Fall liegt am Drain das zu testende 1.2V/50A Netzteil samt Verdrahtung 
(Leistungsinduktivitäten!).
Am nicht-invertierenden Eingang des OpAmps wird der Sollstrom in Form 
des zugehörigen Spannungsabfalls am Shunt als Spannung vorgegeben, womit 
es die gewünschte, spannungsgesteuerte Stromquelle wird.

Der PI-Regler ergibt sich, wenn R1 > 0R gewählt wird (wie auch im 
rn-wissen-Link direkt unter dem I-Regler dargestellt).

Mit der Interpretation der Beschaltung des OpAmps als I-Reglers ergibt 
sich dann auch die Aussage, dass die Verstärkung des Reglers bei f = 
1/(2pi R29*C3) (bzw. C3 und R6 in der von Dieter verlinkten Seite) Eins 
ist bzw darüber unter Eins fällt.

[Mampf F. (mampf)]

Mittlerweile sind Platinen und Teile angekommen und einen Teil hab ich 
schon zusammengebaut.

Soweit scheint das bisher - zumindest mechanisch^^ - zu passen 😅

Muss noch das Aufsteckboard mit STM32 zusammenbauen, noch die richtigen 
SMD Stiftleisten bestellen (hab versehentlich RM 2,0mm bestellt 🥺) und 
meine Kupferflachstangen sind auch noch irgendwo unterwegs.

[Jörg R. (solar77)]

Gerhard O. schrieb:
> Moin,
>
> Ich hatte vor eine E-Last zu bauen. Habe aber dann doch ein gebrauchtes
> Kikusui gekauft.
>
> Damals hatte ich vor ein 600/800W Gerät (80V, 100A, 11mOhm) konservativ
> dimensioniert mit drei sehr robusten Linearen IXYS MOSFETS  zu bauen.
> Als MOSFET kam für mich nur ein Linearer Leistungs-MOSFET mit
> erweiterten FBSOA Bereich im SOT-277 Leistungsgehäuse und
> Schraubanschlüsse in Frage (IXTN200N10L2):
>
> Z.B der hier:
>
> 
https://www.mouser.ca/ProductDetail/IXYS/IXTN200N10L2?qs=sGAEpiMZZMvplms98TlKY407BghGkTxJb5MrGNSCSKc%3D
>
> https://www.mouser.ca/datasheet/2/240/media-3321296.pdf

Es gibt einen sehr interessanten Youtuber der genau einen solchen, für 
den Linearbetrieb geeigneten, Mosfet für seine Selbstbau-EL verwendet. 
Er verwendet für seine EL den IXTK110N20L2. Der Mosfet ist allerdings 
kein Schnäppchen.

https://youtu.be/eTYY8_-V6kU?si=UNKgz5wSKF10yKzr

Der Youtuber erklärt ausführlich in mehreren Videos den Bau seiner EL, 
von Anfang an bis hin zum Gehäuse nebst Frontplatte. Sehr ruhiger 
angenehmer Youtuber. Vielleicht kannst Du dir etwas abschauen, oder 
findest Anregungen für dein eigenes Projekt.

Viel Spaß und Erfolg bei der weiteren Umsetzung;-)

@TO
Vielleicht sind die Videos interessant für Dich. Es sind, wenn ich es 
richtig in Erinnerung habe, um die 8 Videos. Ich verlinke mal eines 
davon.

https://youtu.be/ZTBVisckmcw?si=rNN_vr0fJ2H43knK

Anmerkung: Ich verstehe nicht weshalb, insbesondere die Kommentare des 
TO, durchweg negativ bewertet wurden. Er stellt hier quasi sein Projekt 
vor, bittet um Hilfe und geht vernünftig auf Kommentare ein. Selbst die 
hilfreichen Kommentare, und das sind bis auf wenige Ausnahmen fast alle 
Kommentare, sind negativ bewertet.

Hier haben wohl einige Minusmänner nur bunte Knete im Kopf.

[Mampf F. (mampf)]

Jörg R. schrieb:
> Der Youtuber erklärt ausführlich in mehreren Videos den Bau seiner EL,
> von Anfang an bis hin zum Gehäuse nebst Frontplatte

Vielen Dank für die Links!

Werde ich mir gleich als Betthupferl anschauen :)

Jörg R. schrieb:
> Ich verstehe nicht weshalb, insbesondere die Kommentare des
> TO, durchweg negativ bewertet wurden.

Man munkelt, es gibt einen Bot, der alle Beiträge, egal von wem, negativ 
bewertet ...

[Jörg R. (solar77)]

Mampf F. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Der Youtuber erklärt ausführlich in mehreren Videos den Bau seiner EL,
>> von Anfang an bis hin zum Gehäuse nebst Frontplatte
>
> Vielen Dank für die Links!
>
> Werde ich mir gleich als Betthupferl anschauen :)

Ich habe den 2ten Teil verlinkt, da geht es schon ins Eingemachte. 
Interessant sind alle Teile.

> Jörg R. schrieb:
>> Ich verstehe nicht weshalb, insbesondere die Kommentare des
>> TO, durchweg negativ bewertet wurden.
>
> Man munkelt, es gibt einen Bot, der alle Beiträge, egal von wem, negativ
> bewertet ...

Ja, aber nicht bis -5. Ich habe gerade mal alle Beiträge, bis auf einige 
wenige, positiv bewertet😀

[Mampf F. (mampf)]

Es wurde wieder ein bisserl "weitergeköchelt" - auf kleiner Flamme.

Langsam darf ich Software bauen anfangen.

Werde sie in Rust schreiben mit Hilfe des hervorragenden embassy-rs 
Frameworks 😍

Hab mir auch einen Kühler bestellt, den man quasi problemlos auf den 
Kopf stellen kann.

Oft geht das nicht, weil Heatpipes rausstehen usw, daher crazy oversized 
- könnte 200W abführen 🥴

Meine Kupfer-Stangen sind immer noch unterwegs - kA wo. Hätte ich 
gewusst, dass man, je nach Maße, entweder welche vom Am*zon Lager per 
Prime bekommt oder aus China, hätte ich gleich woanders bestellt.

Falls die Kühlung von unten über den dicken Kühler nicht reichen sollte, 
könnte ich immer noch von oben kühlen. Aber ich denke das passt schon.

Glaub langsam, das Ding könnte deutlich mehr als nur 60W (1,2V@50A) 
verkraften 😁

[Mampf F. (mampf)]

Bigger is better ... 🥴

Der Kühler ist erstaunlich günstig, für die Größe und so ... glaub waren 
25€ oder so, dafür kriegt man ja kaum einen Kühlkörper bei Digi^^

Er steht wunderbar auf dem Kopf und bläst seitlich raus, perfekt 🥰

Hab jetzt meine Kupferdinger bei einem Innländischen Versender bestellt 
- hatte schon 4 Wochen gewartet und jetzt keine Lust mehr.

Sind jetzt nur noch 2x8mm, aber immerhin noch besser als die paar µ 
Kupfer, die man sonst auf der Platine hat. Wird schon passen^^

Ich muss dann noch unbedingt eine SMBJ12A montieren - die hatte ich 
vergessen 🙈

Die ersten "Funktionstests" waren durchwegs positiv ... Die OP-Platinen 
haben Kontakt und ich hab nichts verdreht oder so, die 9V LDOs 
funktionieren, der BSS138-Source-Folger Shutdown funktioniert wunderbar, 
die Aufsteckplatine mit dem STM32 antwortet über SWD, usw ...

Alles auf Go, es kann los gehen 🥳

[Veit D. (devil-elec)]

Daumen hoch  :-)

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Die ersten "Funktionstests" waren durchwegs positiv ...

Ja ja, haeng eine Spannungsquelle dran und zeig mal einen
Einschaltsprung oder umschalten von 10 auf 90% .-)

Vanye

[Andrew T. (marsufant)]

Sebastian S. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> Aber dynamisches Verhalten meines Step-Downs will ich eigentlich
>> garnicht testen - ich will nur sehen, dass der überhaupt soviel Strom
>> bringt und nicht in Rauch aufgeht, weil das, was er bepowern soll nicht
>> gerade billig ist
>
> Also dann verstehe ich einiges nicht mehr.
>
> Warum überhaupt eine geregelte Konstantstromquelle (/-senke)?

Hier ausführlich die Vorteile erklärt vom Altmeister JW:

www.analog.com
AN133 - A Closed-Loop, Wideband, 100A Active Load

[Andrew T. (marsufant)]

Mampf F. schrieb:
> Bigger is better ... 🥴
>
> Der Kühler ist erstaunlich günstig, für die Größe und so ... glaub waren
> 25€ oder so, dafür kriegt man ja kaum einen Kühlkörper bei Digi^^
>
> Er steht wunderbar auf dem Kopf und bläst seitlich raus, perfekt 🥰

Glückwunsch zum Erfolg! Weiter so!

[Mampf F. (mampf)]

Vanye R. schrieb:
>> Die ersten "Funktionstests" waren durchwegs positiv ...
>
> Ja ja, haeng eine Spannungsquelle dran und zeig mal einen
> Einschaltsprung oder umschalten von 10 auf 90% .-)

In den LTSpice Simulationen konnte ich kein Schwingen mehr produzieren 😅

Aber falls bei meinen Tests an der echten Hardware irgendwas zum 
Schwingen anfängt, werde ich es natürlich nicht unter den Tisch kehren 
und mein Versagen selbstverständlich eingestehen 😂

[Frank O. (frank_o)]

Mampf F. schrieb:
> Der Kühler ist erstaunlich günstig, für die Größe
Ich frage mich (und euch natürlich auch), ob so ein großer Kühler noch 
im weit entfernten Bereich der Kühlfläche überhaupt noch wirkt?

[900ss (900ss)]

Frank O. schrieb:
> im weit entfernten Bereich der Kühlfläche überhaupt noch wirkt?

Wenn das nicht funktionieren würde, dann hätten viele PCs mit ihren 
CPU-Kühlern sicher ein Problem ;)

Der Kühler ist ja per Heatpipe mit seinem "Fuss" verbunden. Damit wird 
die Wärme schnell vom angeschraubten Fuss in Richtung Kühler 
transportiert.

[Frank O. (frank_o)]

900ss schrieb:
> Der Kühler ist ja per Heatpipe mit seinem "Fuss" verbunden. Damit wird
> die Wärme schnell vom angeschraubten Fuss in Richtung Kühler
> transportiert.

Die sind doch nicht mit Flüssigkeit gefüllt? Wenn ein umlaufender 
Kühlkreislauf existieren würde, ist das was anderes.
Auf dem Kopf kann das schon mal nur bedingt funktionieren.
Es ist klar, dass die Wärme auch über den ganzen Kühlkörper verteilt 
wird. Die Frage ist nur, ob das auch schnell genug geschieht. Also die 
Wärme vom Pad schnell genug abgeführt wird.
Auf jeden Fall sieht das schon mal klasse aus.

[Andrew T. (marsufant)]

Frank O. schrieb:
> Die sind doch nicht mit Flüssigkeit gefüllt?

Doch, sind sie.

Guckst Du Heatpipe.

> Wenn ein umlaufender
> Kühlkreislauf existieren würde, ist das was anderes.

der existiert.

> Auf dem Kopf kann das schon mal nur bedingt funktionieren.

Schau's Dir an, und lerne.

[Frank O. (frank_o)]

Andrew T. schrieb:
> Schau's Dir an, und lerne.

Mache ich.
Tatsächlich kamen die Teile erst nach meinen Bastellein mit Computern 
auf den Markt.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Tatsächlich kamen die Teile erst nach meinen Bastellein mit Computern
> auf den Markt.

Ich hab in den 80ern als Schueler meine erste Heatpipe gesehen.
War in einem Panasonic Autoradio aus Papas 450SEL. .-)

Die gibt es also schon sehr lange.

Vanye

[900ss (900ss)]

Frank O. schrieb:
> Die sind doch nicht mit Flüssigkeit gefüllt?

Säge sie durch. :)

[Mampf F. (mampf)]

Kleines Update ... Kurz vor'm kucken, ob die Load funktioniert bin ich 
mit embassy-rs ziemlich gestruggelt 🙈

Der ADC des STM32L0 war noch nicht supported und ich musste einen 
deep-dive - viel tiefer als mir lieb war - in die "Pac" Generierung von 
embassy-rs machen.

Das Pac ist ein Paket mit allen Device-spezifischen Registern und 
Peripherien.

Diese Pacs werden aus jsons, yamls, svds, xmls, C-headern usw von einem 
Generator generiert 🥴

Ziemlicher Aufwand und echt krass wieviele verschiedene STM32s es gibt - 
war mir garnicht bewusst.

Ist auch irgendwie ein Wunder wie STMicro diese "Vielfalt" überhaupt 
noch managen kann und der Code-Generator in STM32CubeMX eigentlich 
relativ gut funktioniert.

Naja, irgendwann hab ich es hinbekommen und der ADC geht jetzt 🥳

Jetzt wird es langsam spannend 🤞

edit: Ich mach dann natürlich einen PR für embeassy-rs. Wäre dann der 
dritte bisher ... 🙈

[Mampf F. (mampf)]

Mein Kupferkram ist endlich da!

Hat besser geklappt, als befürchtet - ohne Hot-Plate unmöglich mit 
Sicherheit 🙈

Jetzt ists quasi komplett zusammengebaut - SMBJ12A fehlt immer noch 🙈

[Mampf F. (mampf)]

Also jetzt musste ich doch mal einen Testlauf machen 😁

Für den Anfang 12V @ 9.5A - also quasi 100W.

Die Hitze verschwindet zwar nicht so schnell in die Alu-Platine wie 
erhofft, aber die MOSFETs werden nicht unanfassbar heiß^^

Ein paar Dinge sind mir schon aufgefallen

- weniger als 1,4A kann ich nicht einstellen 😁
- und so ganz genau ist das einstellen auch nicht ... bei errechneten 
10A fließen 9,5A
- und der Strom bleibt konstant, wenn ich die Spannung an meinem 
Netzteil hoch und runterdrehe 😍 Scheint also wirklich eine 
Konstantstromsenke zu sein 🥳

[Gerhard O. (gerhard_)]

Mampf F. schrieb:
> Mein Kupferkram ist endlich da!
>
> Hat besser geklappt, als befürchtet - ohne Hot-Plate unmöglich mit
> Sicherheit 🙈
>
> Jetzt ists quasi komplett zusammengebaut - SMBJ12A fehlt immer noch 🙈

Sieht Super aus! Mein Kompliment. Gut gelingen wünsche ich!

Gerhard

[Mampf F. (mampf)]

Gerhard O. schrieb:
> Sieht Super aus! Mein Kompliment. Gut gelingen wünsche ich!

Vielen Dank 🤗


Hmm, beim zurückrechnen sieht es eigentlich auch gut/besser aus:

10.730346 INFO  0 --> 658 - 0.5229818181818181 V - 2.509509684173791 A
10.730773 INFO  1 --> 664 - 0.5277506493506493 V - 2.5323927512027313 A
10.731231 INFO  2 --> 670 - 0.5325194805194805 V - 2.555275818231672 A
10.731689 INFO  3 --> 664 - 0.5277506493506493 V - 2.5323927512027313 A
10.731903 INFO  current total: 10.129571004810927 A

Vlt zeigt mein Netzteil ja was falsches an 🤔

[Andrew T. (marsufant)]

Mampf F. schrieb:
> Hat besser geklappt, als befürchtet - ohne Hot-Plate unmöglich mit
> Sicherheit 🙈
>
> Jetzt ists quasi komplett zusammengebaut - SMBJ12A fehlt immer noch 🙈

Saubere Arbeit, Respekt!

Gut gemacht, thumbs up!

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Vlt zeigt mein Netzteil ja was falsches an 🤔

Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
mit Banane kann da schon nen Fehler machen...

Vanye

[Jakob L. (jakob)]

Sieht auf jeden Fall gut aus die Schaltung. Die Kombination aus 
Leistungsteil auf einlagiger Alu-Platine und Steuerung auf normaler 
FR4-Platine gefällt mir. Allerdings ist mir noch nicht so ganz klar wie 
du die elektrische Verbindung zwischen den OPV-Platinen und der 
Alu-Platine darunter gelöst hast. Sind da einfach Lötpads auf der 
Unterseite? Kannst du vielleicht noch ein Foto von der Unterseite der 
OPV-Platine machen?


Und dann ist mir noch aufgefallen dass bei den Stromschienen der zweite 
Minus-Anschluss nur über die Massefläche verbunden ist aber nicht per 
Schraubanschluss rausgeführt wird. Das könnte bei dem Strom eventuell 
etwas knapp werden bzw. einen signifikanten Spannungsabfall verursachen. 
Zum nachträglichen Verbessern könnte man einen 10mm2 Kupferdraht 
verwenden, kann man als Meterware kaufen ("Schaltdraht") und die 
Isolation entfernen, lässt sich dann gut biegen und problemlos löten.

[Mampf F. (mampf)]

Jakob L. schrieb:
> Sind da einfach Lötpads auf der
> Unterseite? Kannst du vielleicht noch ein Foto von der Unterseite der
> OPV-Platine machen?

Ja genau, da sind einfach nur Pads unten dran (hab einen Screenshot der 
3D-View angehängt)

Ich hab dann für die OP-Plaine ein Kicad Symbol und Footprint gemacht 
und das dann als Komponente auf die Alu-Platine gesetzt, dann sind die 
Pads in der Lötpastenschablone auch gleich dabei.

Jakob L. schrieb:
> Zum nachträglichen Verbessern könnte man einen 10mm2 Kupferdraht
> verwenden, kann man als Meterware kaufen ("Schaltdraht") und die
> Isolation entfernen, lässt sich dann gut biegen und problemlos löten.

Vielen Dank, das ist eine gute Idee!

[Mampf F. (mampf)]

Vanye R. schrieb:
>> Vlt zeigt mein Netzteil ja was falsches an 🤔
>
> Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
> Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
> mit Banane kann da schon nen Fehler machen...

Ja, hab ich vorhin auch gemerkt 🙈

Meine Spannungsmessung war falsch - da ist einiges an den Bananenkabeln 
hängen geblieben 🙈🙈🙈

[Uli S. (uli12us)]

Es soll mal Versuche mit Flüssigmetall gefüllten Heatpipes gegeben 
haben, die waren aber trotz wesentlich höherem Preis gradezu unfassbar 
schlecht.
Und das, obwohl Metall ein deutlich besserer Wärmeleiter sein soll.

[Stephan C. (stephan_c)]

Eine Ergänzung, weil hier öfter MOSFETs für den Linearbetrieb erwähnt 
wurden:
Die Firma Exicon hat MOSFETs für den Linearbetrieb im Angebot.
Ein Beispiel wäre z.B. der ECX10N20 im TO-247 Gehäuse.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

> Es soll mal Versuche mit Flüssigmetall gefüllten Heatpipes
> gegeben haben, die waren aber trotz wesentlich höherem Preis
> gradezu unfassbar schlecht.
> Und das, obwohl Metall ein deutlich besserer Wärmeleiter sein soll.

Eigentlich schwer zu glauben, weil Heatpipes nicht nach dem Prinzip der 
Wärmeleitung arbeiten, sondern einen Phasenübergang wie 
Kältemittel-Kreisläufe machen.

Im Inneren befindet sich ein Kältemittel, welches an den warmen Stellen 
verdampfen kann, dieser Dampf strömt zu den kalten Stellen und 
kondensiert dort. Damit das flüssige Kältemittel wieder zu den heißen 
Stellen fließen kann, ist die Innenwand der Rohre entsprechen geformt 
oder manchmal liegt auch ein Gitternetz drin, so daß dies alein durch 
die Oberflächenspannung dieses Kältemittels mechanische Antriebsleistung 
funktioniert.

Weiß einer, was da für ein Stoff drin ist? Könnte das Wasser unter sehr 
geringem Druck sein?

[Andrew T. (marsufant)]

Vanye R. schrieb:
>> Vlt zeigt mein Netzteil ja was falsches an 🤔
>
> Bei solchen Stroemen muss man sich immer auch ein paar
> Gedanken um die Verkabelung machen. Normalen Laborkabel
> mit Banane kann da schon nen Fehler machen...
>
> Vanye

Nöö.

Da es sich um eine Reihenschaltung aus Netzgerät und Stromsenke (==Last) 
möglich, ist der STROM überall gleich hoch --
dann sonst wären die seit dem letzten Jahrtausend bekannten Knotensätze 
falsch.

Somit bleibt nur Messfehler (und natürlich seines Spannungsmessung, aber 
das ist eine andere Baustelle und er hat es siehe oben ja bereits 
gemerkt).

[Andrew T. (marsufant)]

Ben B. schrieb:
> Weiß einer, was da für ein Stoff drin ist? Könnte das Wasser unter sehr
> geringem Druck sein?

Yepp. Alternativ Alkohol -- also schlicht alles was unter geringem Druck 
und/oder niedriger Temperatur von Flüssig- in die Gasphase übergehen 
kann.
Physik ist schon was Faszinierendes .-)

Daher ist auch der (begrenzte) Temperaturbereich dieser Heatpipes in den 
DaBla angegeben.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> dann sonst wären die seit dem letzten Jahrtausend bekannten
> Knotensätze falsch.

Wirklich? Ist ja ein Ding. Gut das du es nochmal gesagt hast. :-)

Die Sache ist nur das man sich damit Spannungsfehler einhandelt
die schonmal zu Rechenfehlern fueren. Entweder bei einem selbst,
oder auch bei beteiligten OPs.

Vanye

[Andrew T. (marsufant)]

Vanye R. schrieb:
> Die Sache ist nur das man sich damit Spannungsfehler einhandelt
> die schonmal zu Rechenfehlern fueren.

Das Thema auf welches Du geantwortet hast was Strom, und Du versuchst 
nun auf Spannung auszuweichen?
Schwach.

> Entweder bei einem selbst,

Dann hast Du es hoffentlich selber gemerkt.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Das Thema auf welches Du geantwortet hast was Strom, und Du
> versuchst nun auf Spannung auszuweichen?

Also ich bin ja der Meinung das es einen Zusammenhang zwischen
Strom, Spannung und Widerstand gibt. .-)
Und wie du doch auch gelesen hast, hat der TO da auch was zu
geschrieben oder?

> Dann hast Du es hoffentlich selber gemerkt.

Stimm mit dir was nicht? Du bist doch sonst nicht so komisch drauf.

Vanye

[900ss (900ss)]

Vanye R. schrieb:
> Stimm mit dir was nicht? Du bist doch sonst nicht so komisch drauf.

Wen meinst du eigentlich? Lässt sich aus deinem Zitat nicht erkennen. Du 
könntest jeden hier meinen. Und falls du mich meinst, dann gebe ich die 
Frage erstmal zurück.

[Uli S. (uli12us)]

Es gibt ja genügend Bauanleitungen für Heatpipes. Danach wird erstmal 
eine Seite geschlossen, verlötet oder was auch immer. Dann kommt eine 
kleine Menge kochendes Wasser rein und sofort danach wird die zweite 
Seite geschlossen. Im Prinzip passiert dann dasselbe, wie beim Einkochen 
von Marmelade, Obst, dass ein Vakuum entsteht.

[Jakob L. (jakob)]

Uli S. schrieb:
> Es gibt ja genügend Bauanleitungen für Heatpipes. Danach wird erstmal
> eine Seite geschlossen, verlötet oder was auch immer. Dann kommt eine
> kleine Menge kochendes Wasser rein und sofort danach wird die zweite
> Seite geschlossen. Im Prinzip passiert dann dasselbe, wie beim Einkochen
> von Marmelade, Obst, dass ein Vakuum entsteht.

Und woher nimmst du für die Selbstbau-Heatpipe das Rohr mit 
Kapillarstruktur? Ein einfaches Kupferrohr ist im Vergleich zu einer 
richtigen Heatpipe deutlich weniger effizient, insbesondere wenn die 
Wärme nicht direkt von unten nach oben transportiert werden muss. Und 
dazu kommt noch das Problem dazu dass man beim Selbstbau vermutlich kein 
perfektes Vakuum erreicht, der verbleibende Partialdruck der Luft ist 
insbesondere bei niedrigen Temperaturen ein Problem.

Ich würde lieber fertige Heatpipes nehmen, gibt es für kleines Geld bei 
Aliexpress in 6/8mm Durchmesser (oder auch abgeflacht) und in diversen 
Längen, alternativ für etwas mehr Geld von QuickCool bei Conrad/Völkner.

[Roland D. (roland_d284)]

Moin,

Jakob L. schrieb:
> Und woher nimmst du für die Selbstbau-Heatpipe das Rohr mit
> Kapillarstruktur?

Aus dem Bastelladen, einfach einen Kerzendocht reinstecken.

> Und
> dazu kommt noch das Problem dazu dass man beim Selbstbau vermutlich kein
> perfektes Vakuum erreicht, der verbleibende Partialdruck der Luft ist
> insbesondere bei niedrigen Temperaturen ein Problem.

Wenn du das Wasser form Verschließen den anderen Endes kochen lässt 
(Brenner drunter halten), verdrängt der austretende Wasserdampf die 
verbleibende Luft. Bei niedrigen Temperaturen ist sowieso irgendwann 
Schluss. Dann besser Alkohol anstatt Wasser nehmen.

> Ich würde lieber fertige Heatpipes nehmen,

Na ja, wenn man selber basteln will, ist das aber keine Option.

Gruß, Roland

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Jakob L. schrieb:
> vermutlich kein
> perfektes Vakuum erreicht

Ohnehin nicht, wenn man Wasser verwendet, das dann bereits bei 0°C 
kochen würde.

[Mampf F. (mampf)]

1,2V @ 35A keinerlei Problem. Sind ja auch nur 45W sowas ... 
Temperatur-Sensor auf dem Alu-Board sagt 25°C

Also würde meinen, sie funktioniert und sie kann das, was ich von ihr 
erwarte^^

Zukünftige Boards (das linke mit dem Buck-Converter) sollte ich mit 
einem fetten Schraubanschluss zum Testen ausstatten, an den kurzen 
starren Kupferkabeln bleiben schon 200mV hängen und sie werden nach ein 
paar Minuten schon fast heiß.

Dicke Kabel am Testling anschließen ist aber irgendwie kaum möglich 🤔

[Marci W. (marci_w)]

Hallo Mampf,

Gratulation zu Deinem Projekt! Da hast Du Dir ja wirklich viel Mühe 
gegeben!
Und ein Lob an die Threadteilnehmer: Außerdem fand ich den gesamten 
Threadverlauf sehr nett, ohne Beleidigungen etc.! Sollte immer so sein 
:-)

Eine simple Frage hätte ich noch: wie hast Du denn die MOSFETS auf der 
Aluplatte befestigt? Ich frage mich immer, wie das bei den kleinen DPAK 
etc. zuverlässig funktionieren soll, so dass der Wärmewiderstand 
zwischen Gehäuse und KK minimal ist. Mag eine blöde Frage sein, aber ich 
kam bisher nicht in die Verlegenheit, SMD-Bauteile auf einem KK 
befestigen zu müssen.

ciao

Marci

[Mampf F. (mampf)]

Marci W. schrieb:
> Gratulation zu Deinem Projekt! Da hast Du Dir ja wirklich viel Mühe
> gegeben!

Vielen Dank!

Marci W. schrieb:
> wie hast Du denn die MOSFETS auf der
> Aluplatte befestigt? Ich frage mich immer, wie das bei den kleinen DPAK
> etc. zuverlässig funktionieren soll, so dass der Wärmewiderstand
> zwischen Gehäuse und KK minimal ist.

Ich hab die MOSFETs einfach auf die Alu-Platine gelötet ohne irgendwas 
spezielles. JLC könnte auch noch Platinen mit Kupfer-Kern, aber das war 
mir zu teuer.

Da muss ich sagen, hatte ich Glück, dass mir ein MOSFET empfohlen wurde, 
der in dieser Hinsicht schon optimal ist:

https://www.nexperia.com/products/mosfets/automotive-mosfets/BUK7S0R5-40H.html

Zum "Copper-Clip": 
https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/copper-clip-wie-der-kupferclip-die-mosfets-revolutionierte-569.html

Bei > 100W werden die MOSFETs schon 70-80°C heiß. Bis 100W geht das aber 
super.

Datenblatt sagt, der MOSFET kann 175°C 🙈

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Marci W. schrieb:
> wie hast Du denn die MOSFETS auf der
> Aluplatte befestigt?

Das ist ein Metal Core Board.
Alu statt FR4, mit einer sehr dünnen Isolation zwischen 
Kupferkaschierung und Alu.
Die Bauteile werden normal bestückt und geben Ihre Wärme an das Alu ab.
Das MCB wirkt als Heatspreader und wird auf einem KK befestigt.

[Frank O. (frank_o)]

Mampf F. schrieb:
> 1,2V @ 35A keinerlei Problem. Sind ja auch nur 45W sowas ...
> Temperatur-Sensor auf dem Alu-Board sagt 25°C

Ist aber auch ein bisschen Kunstwerk.
Hast du gut gemacht!

[Marci W. (marci_w)]

Alles klar, vielen Dank für die Erklärungen von Mampf und Michael.
Wusste nur nicht, wie das MCB aufgebaut ist. Werde ich mal anschauen.

Ach doch, eine Frage hätte ich noch: Ist die dünne Isolierung auch dort, 
wo die MOSFETS aufgelötet werden, vorhanden? Sprich: Die MOSFETS werden 
ganz normal auf die Kupferkaschierung gelötet, und die Isolierung hat 
einen geringen Rth?
(hab grad selbst die Antwort gefunden: Klar, sonst würden ja die Drains 
der MOSFETS direkt mit dem Alukern der Platine verbunden -- korrekt?)

ciao

Marci

[Mampf F. (mampf)]

Marci W. schrieb:
> (hab grad selbst die Antwort gefunden: Klar, sonst würden ja die Drains
> der MOSFETS direkt mit dem Alukern der Platine verbunden -- korrekt?)

Ja genau, laut JlC ist der Wärmewiderstand sowas "1W/mK" (kA, was das 
heißen soll, ich kenne nur zB 1W/K bei normalen Kühlkörpern 😅).

Nicht großartig, aber geht so. High-Power-LEDs sieht man oft auch auf so 
Aluminium-PCBs montiert.

JLC hat noch Kupferkernplatinen, bei denen die Platine irgendwie so 
gefertigt werden kann, dass richtige Kupfer-"Inseln" ohne irgendeine 
Isolationsschicht dazwischen entstehen. Für den Drain der MOSFETs wäre 
das optimal gewesen.

Hier auf der Seite ganz unten:
https://jlcpcb.com/quote/pcbOrderFaq/Base%20Material

Ich hatte überlegt das auszuprobieren, aber die Erklärung, wie man 
solche Inseln definieren muss, war mir schon nicht klar. Und es hätte 
auch mehr gekosten.

Frank O. schrieb:
> Ist aber auch ein bisschen Kunstwerk.
> Hast du gut gemacht!

Vielen Dank 😘

Wenn ich demnächst Zeit habe, werfe ich alles in ein Repository und 
jeder kann sich daran bedienen, wenn er möchte 😊

[Andrew T. (marsufant)]

Marci W. schrieb:
> Ach doch, eine Frage hätte ich noch: Ist die dünne Isolierung auch dort,
> wo die MOSFETS aufgelötet werden, vorhanden? Sprich: Die MOSFETS werden
> ganz normal auf die Kupferkaschierung gelötet, und die Isolierung hat
> einen geringen Rth?


Ob da Isolierung ist verrät dir eine Messung mit Ohm Meter.
Also ja👍

[Marci W. (marci_w)]

Mampf F. schrieb:

> Ja genau, laut JlC ist der Wärmewiderstand sowas "1W/mK" (kA, was das
> heißen soll, ich kenne nur zB 1W/K bei normalen Kühlkörpern 😅).

Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als 
ein Wärmeleiter mit 1W/K.

ciao

Marci

[Marci W. (marci_w)]

Andrew T. schrieb:
> Ob da Isolierung ist verrät dir eine Messung mit Ohm Meter.
> Also ja👍

Sorry, hab grad kein MCB zum Messen da. Also Danke für die Bestätigung 
meiner Vermutung. ;-)

ciao

Marci

[Arno H. (arno_h)]

Marci W. schrieb:
> Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
> Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als
> ein Wärmeleiter mit 1W/K.
> Marci

In Dimensionsgleichungen gibt es kein milli. Das sind Meter, eigentlich 
sogar  m durch m², siehe
https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmeleitfähigkeit und
https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmewiderstand

Das Kürzen verwirrt nur den Betrachter, wie man sieht.
Wärmewiderstand ist übrigens K/W bei bekannter Fläche und Dicke (Länge).


Arno

[Mampf F. (mampf)]

Arno H. schrieb:
> In Dimensionsgleichungen gibt es kein milli. Das sind Meter, eigentlich
> sogar  m durch m², siehe

Ok, da hat mein Plausibilitätsdetektor richtig angeschlagen, weil ich 
hatte zuerst auch an Milli gedacht, aber es kam mir unplausibel vor, 
dass das 1000 mal besser sein soll als normale Kühlkörper die mit W/K 
angegeben sind, deshalb hatte ich mich dann dafür entschieden, dass ich 
keine Ahnung habe, was das heißen soll 🙈

[Roland D. (roland_d284)]

Moin,

Arno H. schrieb:
> Marci W. schrieb:
>> Na ja, halt statt Watt pro Kelvin halt Watt pro Milli Kelvin.
>> Ein Wärmeleiter mit 1W/mK leitet also den Wärmestron 1000 mal besser als
>> ein Wärmeleiter mit 1W/K.
>> Marci
>
> In Dimensionsgleichungen gibt es kein milli. Das sind Meter, eigentlich
> sogar  m durch m², siehe
> https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmeleitfähigkeit und
> https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmewiderstand

Aber bei Einheiten kann es sehr wohl 'milli' geben. Ich finde das 
unklar, was die meinen. Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist eigentlich 
eher 220W/m/K (Watt/Meter/Kelvin), warum sollte deren Alu nur 1 haben?

Wenn sie den Wärmedurchgangswiderstand durch das Isoliermaterial meinen, 
müsste die Einheit Watt/Quadratmeter/Kelvin heißen.

Oder ist das vielleicht gar kein Aluminium? Bei Keramikplatinen ist die 
Platine ja auch aus mit Kunstharz gebundenem Keramikpulver hergestellt. 
Haben die hier Alupulver mit Harz verklebt? dann käme 1W/m/K hin.

Ironie:

Oder ist es nur der übliche Umgang von Amerikanern oder Chinesen mit 
Einheiten?

Habe mal die Wärmeleitfähigkeit von "Copper clad wire" gesucht. Ergebnis 
der Suche auf einer amerikanische Webseite: 205 BTU/h/circin/F/feet

Da ist schon die Zuordnung zwischen über und unter dem Bruchstrich 
falsch. Wer's umrechnen will: circin ist die Fläche eines Kreises mit 
einem inch Durchmesser. BTU ist British thermal unit. Dann noch 
Fahrenheit, Stunden und Füsse :-)

[Marci W. (marci_w)]

Und ich habe mich gewundert, dass da keine Fläche angegeben war, die 
laut Wiki eigentlich in der Formel stehen müsste. ;-)
Ich muss mir das glaub ich nochmal in Ruhe anschauen. Mich ärgert es, 
wenn mir solche Grundlagen abhanden gekommen sind.

Mea culpa!

ciao

Marci

[Frank O. (frank_o)]

Roland D. schrieb:
> Habe mal die Wärmeleitfähigkeit von "Copper clad wire" gesucht. Ergebnis
> der Suche auf einer amerikanische Webseite: 205 BTU/h/circin/F/feet

:-)

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Mampf F. schrieb:
> JLC hat noch Kupferkernplatinen,

Eine normale MCB ist bereits besser als der klassische TO220 mit Glimmer 
und Wärmeleitpaste.
Alle Pads tragen zur Ableitung bei es gibt keine, per Paste zu 
überbrückende Feinstruktur, durch die Lötung hat man die beste mögliche 
Wärmeleitung und die Isolierung ist viel dünner als eine Gimmerscheibe.

Kupfer hilft nur noch da wo extrem viel Hitze auf kleinstem Punkt 
möglichst effizient in die Fläche gespreizt werden muss.
Meist die letzte Verzweiflungstat wenn Geld keine Rolle mehr spielt.

Außerdem hat man ja Kupfer zur Verfügung, wenn es auch nur 35u dick ist.
Mosfet Kühlfläche ist Drain und der KK hat vernünftigerweise PE 
Potential.
Wann kann man schon Drain an PE anklöppeln?

[Pferd O. (pferdo)]

Sicher, dass U2B richtig beschaltet ist..?

(habe den Rest nur überflogen)

[Mampf F. (mampf)]

Pferd O. schrieb:
> Sicher, dass U2B richtig beschaltet ist..?

Den gibt es schon länger nicht mehr 😅

Der letzte Stand ist quasi der hier: 
Beitrag "Re: Elektronische Last mit MOSFET"

[Mampf F. (mampf)]

Gibt ein kleines Update ... 🙈

Erste Version hatte das Problem, Strom war nur relativ grob einstellbar 
(12Bit DAC) und alle 4 MOSFETs hatten nur eine einzige DAC-Spannung.

Jetzt gibts dann Version 2 🙈🙈🙈

Ist jetzt eine Platine (ohne Alu) geworden mit 4 unabhängigen "Kanälen". 
Sind quasi 2 "Extra-Bits" 🙈

Hab die Höhe der Bauteile für OP und Kram gecheckt und die bleiben alle 
unter den 1,4mm der MOSFETs, sollte also locker unter den Kühler passen 
ohne dass etwas ansteht 😅

Strom wird über 4 Lagen mit 1oz geführt und ich hab Lötstopplack 
weggelassen, damit ich meine geliebten Kupfer-Stangen montieren kann 
falls notwendig (Spannungsabfall minimieren, weil ich 1,2V Bucks testen 
muss) 🙈

Hat jetzt schöne M4 Schraubanschlüsse bekommen - gerated 80A pro 
Anschluss.

DAC-Spannung wird jetzt pro Kanal mit einem 16Bit DAC direkt beim 
OP-Kram erzeugt. Benutzt eine recht genaue Spannungsreferenz. 
Rechnerisch und wenn man nur soviele Kanäle benutzt, wie man braucht, 
sollte man auf jedenfall unter 1A minimum-Strom kommen^^

Das ganze ist auf ähm sowas 100A jetzt dimensioniert. 🙈

Bin mal gespannt, ob ich das dann von oben mit SP3/TR4 Lüfter für 
Threadripper/Epic weggekühlt bekomme^^

Erfahrung mit 200W Verlustleistung auf der kleinen Fläche mit SP3/TR4 
Kühler hab ich schon, bin zuversichtlich 🙈

Falls die Platine zu heiß wird, kommt unten noch ein dicker passiver 
Kühlkörper drauf. Und wenn das immer noch nicht reicht, dann überlege 
ich mir noch was anderes 😅

Bei den Durchkontaktierungen bin ich mir allerdings unsicher, weil sie 
schon irgendwie "im Weg" sind, aber die haben 1,2mm Bohrungen und sind 
ja Durchkontaktiert auf 4 Lagen ...

Naja mal kucken 🙈🙈🙈

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Es bleibt die Tatsache das Du einen auf Schaltbetrieb optimierten Fet 
mit äußerst übersichtlicher Pmax und hohem thermischen Widerstand 
verwendest.
Bei 10V kann der gerade mal noch 0,1A, bei 25°C.
Halte ich für wenig zielführend.

[Stefan K. (stk)]

Michael schrieb:
> Es bleibt die Tatsache das Du einen auf Schaltbetrieb optimierten Fet
> mit äußerst übersichtlicher Pmax und hohem thermischen Widerstand
> verwendest.

Ich habe den Thread nur überflogen, aber der TO scheint die ursprünglich 
eingeplanten MOSFETs gegen BUK7S0R5 ausgetauscht zu haben.

[Mampf F. (mampf)]

Michael schrieb:
> Bei 10V kann der gerade mal noch 0,1A, bei 25°C.
> Halte ich für wenig zielführend.

Stefan K. schrieb:
> Ich habe den Thread nur überflogen, aber der TO scheint die ursprünglich
> eingeplanten MOSFETs gegen BUK7S0R5 ausgetauscht zu haben.

Jap genau, ein Tipp hier im Thread, weil er auch für DC eine SOA 
Kennlinie hat.

[Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)]

Stefan K. schrieb:
> gegen BUK7S0R5 ausgetauscht

Besser.
Aber auch ohne DC SOA im DB und auf schnelles Schalten optimiert.

[Alfred B. (alfred_b979)]

Michael schrieb:
> ohne DC SOA im DB

Hat eine Linie dafür im DaBla (zumindest in diesem hier):

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/BUK7S0R5-40H.pdf

Ist jedoch keine mit Berücksichtigung des Spirito-Effekts,
sondern einfach nur Steigung (bzw. Gefälle) identisch wie
bei allen anderen Linien = so, wie sie ist, unbrauchbar.

> auf schnelles Schalten optimiert

Das sind so gut wie alle heute produzierten Mosfets, und
deshalb sind - auch wenn im Datenblatt vorhanden - solche
DC-Linien, die scheinbar einfach nur mit ein wenig Abstand
druntergezeichnet wurden (vermutlich ohne jeglichen Test),
potentiell nutzlos.


Hier hat @Yalu ausführlich beschrieben, worauf es ankommt
(man sieht auch einige deutlich abgeänderte SOA-Graphen):

Beitrag "Re: MOSFET Linearbetrieb möglich?"