Hallo, ich stehe vor einem Problem, dass ich nicht verstehe. Ich will berechnen, ob der von mir eingesetzte POWER-MOSFET IRL1337 einen Kühlkörper benötigt oder nicht. Hab zu diesem Thema folgende Referenzen gefunden: Beitrag "Kühlkörper Dimensionieren" http://profgossner.members.winisp.net/pdf/Kapitel21.pdf http://profgossner.members.winisp.net/pdf/Gesamttext.pdf Aus dem Datenblatt des IRL1337: Rjc = 0,45°C/W Rja = 62°C/W Pd = 330W @ 22°C und 170W @ 100°C Meine Betriebsdaten: Imax=83A, Vmax=17V, betriebszeit=1s, Tmax=50°C Meine Berechnung: Ptot = (175-50)/62,45 = 2,0W => diese Leistung wird von Schicht an die Umgebung abgegeben unklarheit: Welcher Parameter ändert sich, wenn ich den Kühlkörper montiere? Rca? Kann ich den Mosfet nur mit 2Watt belasten?
>Welcher Parameter ändert sich, wenn ich den Kühlkörper montiere? Rca? >Kann ich den Mosfet nur mit 2Watt belasten? Na, die Temperatur des Gehaeuses, des Halbleiters. Da die maximalen Temperaturen vorgegeben werdenm, aendert sich daher auch die zulaessige Verlustleistung. Ja, ohne Kuehlkoerper 2Watt koennte hinkommen. Eher weniger, denk ich. Wenn man den Halbleiter auf die Leiterplatte schaubt kriegt man ueber dessen Kupfer 1 Watt weg.
Als erstes benötigst du die Verlustleistung. Also P = I*I*R ggf. plus Schaltverluste. Deine 2W-Rechung besagt, dass es bis 2W ohne KK geht. Rja entfällt bei Einsatz von KK. Wird ersetzt durch Rjc plus Übergang zwischen Case und KK plus Wärmewiderstand vom KK.
Rjc steckt in Rja bereits drin. Ohne KK ist also ein Wärmewiderstand von 62°C/W zu berücksichtigen. Ich verstehe aber derzeit nicht ganz, wie Du auf den Wert für die Verlustleistung kommst.
>Rja entfällt bei Einsatz von KK. Wird ersetzt durch Rjc plus Übergang >zwischen Case und KK plus Wärmewiderstand vom KK. Ok, danke.
>Ich verstehe aber derzeit nicht ganz, wie Du auf den Wert für die >Verlustleistung kommst. Ptot = (175-50)/62,45 = 2W Alle anderen Angaben sind aus dem DAtenblatt des IRL1337
Pd = (175-22)/0,45 = 340W ca. 330W also, stamm aber nicht von mir, sondern aus dem Datenbaltt
Was sind das für Zahlen auf der linken Seite (v.a. die 175 würden mich interessieren...)? Und eine Berechnung, die ausschließlich dimensionslose Zahlen enthält, kann niemals Watt als Ergebnis haben! Ach ja, und wenn Du tatsächlich eine Verlustleistung von 2 W hast, dann bedeutet das bei einem Rja von 62°C/W, dass der Chip bereits um 124 °C wärmer wird...
>Als erstes benötigst du die Verlustleistung. Also P = I*I*R ggf. plus >Schaltverluste. Deine 2W-Rechung besagt, dass es bis 2W ohne KK geht. Meine Betriebsdaten sind: Umax=17V Imax=86A (peak für 0,5s-1s) Daraus ergibt sich Leistung am Mosfet P=17V*86A=1462W => ca. 1,5kW! Kann denn so etwas überhaupt sein? Angenommen ich würde jetzt ein Kühlkörper benötigen. Müsste der KK einen Wärmeleistung von 1,5KW abführen... Ne ich glaub für dynamisches Verhalten eine andere Formel gelten.
@Johannes wenn du aus rein formalen gründen fragst, dann bitte: Pd = [(175-22)/0,45]W = 340W Wenn nicht, dann: Pd = (175°C-22°C)/(0,45°C/W) = 340W wie rechnest du die 124°C aus?
Du kannst mir nicht erzählen, dass Du gleichzeitig 17 V und 86 A am MOSFET hast. Normalerweise gilt: MOSFET leitet -> Betriebsstrom fließt,
Und der R_DSon steht auch im Datenblatt. Wenn der MOSFET sperrt, dann liegt an der Drain-Source-Strecke zwar die Spannung an (in Deinem Fall 17 V), aber es fließt kein nennenswerter Strom. Also ist die Verlustleistung
Wenn Du für R_DSon ca. 5-10 mOhm annimmst (was in dem Bereich größenordnungsmäüßig realistisch ist), dann gibts im aufgesteuerten Zustand
Verlustleistung (worst case, wenn's ein entsprechend dimensionierter MOSFET ist, der auch vernünftig angesteuert wird). Ich habe allerdings im Netz nichts zum IRL1337 gefunden (Tippfehler vielleicht). Deshalb kann ich nicht im Datenblatt nachsehen. Und Deine tatsächliche Schaltung kenne ich auch nicht, deshalb weiß ich natürlich nicht, was Du da wirklich fabrzierst. Fest steht: Bei knapp 75W Verlustleistung wirst Du auch im Kurzzeitbetrieb bei 1 s nicht ohne KK hinkommen (und: was passiert nach dieser Sekunde?)...
@ Johannes, Danke für die Aufklärung. Sorry, tatsächlich ein Tippfehler. Der Mosfet heißt IRL3713 und hat Rdson ca. 3mOhm-5mOhm. Das heißt: Verlustleistung = IxIxRdson = 86Ax86A*0,005Ohm = 36,98W OK, wie rechne ich jetzt weiter?
+- wrote: > Danke für die Aufklärung. Sorry, tatsächlich ein Tippfehler. Der Mosfet > heißt IRL3713 und hat Rdson ca. 3mOhm-5mOhm. Aha! Das klingt schon besser... > Das heißt: > Verlustleistung = IxIxRdson = 86Ax86A*0,005Ohm = 36,98W Richtig, das wäre für den stationären Fall bei Vollaussteuerung. Ich geh mal davon aus, dass Du ausreichend schnell schaltest, so dass zumindest keine großartigen Schaltverluste entstehen. > OK, wie rechne ich jetzt weiter? Naja, Du hast nen Wärmewiderstand Rjc gegeben, eine Maximaltemperatur des Chips (steht auch im Datenblatt) und Deine worst-case-Verlustleistung.
Wenn also der Chip max. 175 °C warm werden darf, dann kommt für den maximalen Wärmewiderstand des Kühlkörpers
heraus, in Zahlen
Ein KK mit 2,5 K/W sollte also dicke reichen. Alle Angaben wie immer ohne Gew(a)ehr. Und auch dran denken: Mit Wärmewiderständen, Temperaturen und Leistungen kann man rechnen wie mit elektrischen Widerständen, Spannungen und Strömen. "Ohmsches Gesetz" für Wärmewiderstände:
mit
als Temperaturdifferenz (Temperatur innen - Temperatur außen) und
als Wärmewiderstand
@Johannes vielen Dank. nun hab ich es verstanden. Mein Problem war, dass ich mit den Angaben aus dem Datenblatt etwas durcheinander geraten war.
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