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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Problem mit einer PFC-Schaltung wegen Mos-Erwärmung


Autor: baha (Gast)
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Hi,

ich habe eine PFC(Leistungsfaktorkorrektur)-Schaltung mit einer Leistung 
von ca. 600W aufgebaut.
Inbetriebnahme und Testphase wurden durchgeführt.

Ich habe aber leider ein kleines Problem, ob Ihr mir helfen könnt.

Eingangsspannung : 85 - 265 Vac
Schaltfrequenz   : 100kHz

Uout=380Vdc
Mos-Typ:SPpN60NS5 600W-20A-0,19ohm

Die Inbetriebnahme bzw. Temperaturanalye ist sehr gut mit Uin=230Vac mit 
einer Leistung von ca. 350W.
Wenn ich aber mit Uin runter gehe z.B. bis Uin=85Vac, dann wird der 
Mosfet sehr schnell innerhalb von 4 Min.erreicht Mos 110° heiß, obwohl 
man die gleichen Bedingungen hat.

Hat jemand vielleicht eine Idee, wie man die Problematik lösen 
beseitigen kann.

Der Gate-Widerstand ist Rg=10ohm



Vielen Dank für eure Infos.

Gruß

Autor: FBI (Gast)
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Kühlkörper??

Autor: Peter Roth (gelb)
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Gleiche Bedingungen??

Schau dir mal das Tastverhältnis bei kleiner Eingangsspannung an. Der 
Transistor ist dann im Verhältnis sehr lang eingeschaltet, der 
Spitzenstrom ist am größten von allen Betriebsbedingungen und das heizt 
entsprechend.

-> Besseren Mosfet oder größeren Kühlkörper verwenden.

Grüße, Peter

Autor: JensG (Gast)
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Moin,
tja, ich vermute mal (auch wenn ich mich mit PFC's nicht auskenne), daß 
bei Erniedrigung der Ui bei gleicher Leistung der Strom entsprechend 
höher wird. Somit vermutlich auch der Strom über den Mosi. Und eine 
Erhöhung des Stromes über einen R wie den Rdson des Mosis geht 
quadratisch in die Verlustleistung ein.Da du also um grob gerechnet auf 
ein Drittel die Ui reduzierst, geht der Strom im Mosi auf das dreifache, 
damit die Verlustleistung auf das neunfache.
Da kann der Mosi dann schon recht schnell ein paar Anlassfarben im 
Gesicht bekommen, wenn Du es noch weiter treiben würdest.

Autor: Der Dude (Gast)
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>Mos-Typ:SPpN60NS5 600W-20A-0,19ohm

190 mOhm RDSon erscheint mir ein bisschen viel.

Da müsste es eigentlich auch welche mit deutlich kleinerem RDSon geben.

Autor: JensG (Gast)
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naja, bei 600V (600W sind wohl nicht wirklich gemeint) wirds schon 
schwierig, einen Mosi mit noch niedrigerem Rdson zu finden. Ich denke 
mal der Auserwählte ist schon überdurchschnittlich.

Autor: baha (Gast)
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Vielen Dank für eure Infos!

Tipps von euch waren gut. Ich hatte zwei Mosfets in parallel beschaltet. 
Mit einem größeren Kühlkörper. Man hatte bessere Ergebnisse mit der 
Temperatur.

Die Mosfets haben 85°C innerhalb von 40 Min. erreicht und der Kühlkörper 
wurde
auch entsprechend warm.

Was kann man noch verbessern, um keine Probleme zu entstehen.
Tipps für PFC Schaltungen bin ich dankbar.
Im Anhang ist der Schaltplan zu sehen.

Grüß
baha

Autor: mandrake (Gast)
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Schau dir doch mal den MOSFET IPA60R125CP von Infineon an.
Der ist sehr schnell bei geringen Schaltverlusten und hat einen
Rdson = 125mOhm.
Dein Typ ist von der Bezeichnung her einer von ST-Micro. Die SPP und 
SPA-Serie hat so weit ich weiß recht hohe Schaltverluste auf Grund der 
benötigten Ladung beim Umschalten. Gut möglich, dass dein Treiber nicht 
genügend Strom liefern kann um schnell genug zu schalten.

P.S.: Wenn du deinen Schaltplan in Form eines PNG hier reinstellst 
können dir bestimmt mehr Menschen helfen.

Autor: Alexander (Gast)
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Der Snubber mit Diode, C und R fehlt! Kein Wunder, daß der heiß wird.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>ch aber mit Uin runter ...
>Mosfet sehr schnell innerhalb von 4 Min.erreicht Mos 110° heiß

bei kleinerer Eingangsspannung steigt ja der Eingangsstrom.
Wenn der FET aber übermäßig heiß wird, kann es auch sein, dass die 
Speicherdrossel etwas knapp bemessen ist, und in die Sättigung geht.

Ist diese korrekt auf Uin_min ausgelegt?
Hat diese genug "Stromreserven" bis zur Sättigung?

Autor: baha (Gast)
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Hi Mandreke,

Danke für dein Tipp!
Dieser Typ von Mosfet ist aber in TO220 Package. Du meinst, dass das 
ausreichend genug ist für z.B. 650W Schaltnetzteil. Dabei habe ich 
bedenken.

Welchen Einfluss gibt es, wenn man Rgate-R111 mehr oder weniger macht. 
Ich hatte sogar mit Irfp450 die Schaltung in Betrieb genommen. Das hat 
auch fast die gleichen Ergebnisse angezeigt.
Also mein Treiber ist ja schon genugend Ausgangsstrom zu liefern.

Wie geschrieben, ob man mit dem Typ von IPA60R125CP die Schaltung 
richtig dimensionieren könnte. Ausprobieren kann ich gerne.

Am Ausgang von PFC habe ich einen Resonanzwandler angeschlossen, der so 
ca. 600W liefern könnte. d.h. meine PFC soll schon zw. 650W-750W 
liefern. Diese Leistungen sind ja natürlich für sehr kurze Zeit.
Nominale Leistung beträgt von ca.400W.

Danke für eure Tipps!

im Anhang ist der realisierte Schaltplan zu sehen.

Gruß
baha

Autor: baha (Gast)
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Ansosnten habe ich noch eine Bitte und zwar:

wo kann ich dies Bauelement ''IPA60R125CP'' finden, bei welchem 
Distributor.

Bei Farnell konnte ich nicht finden!

Danke!

Autor: mandrake (Gast)
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Ja du hast recht für 650W ist To220 vielleicht semioptimal.
Mir war der Typ nur noch bekannt, da ich ihn mal für ein Schaltnetzteil 
gebraucht habe. Das hatte aber nur 50W. Zwecks Isolation ist das hier 
auch ein Fullpak. Mittels Excel-Sheet habe ich dann verschiedene MOSFETs 
(genauer deren Verlustleistungen) speziell in meinem Anwendungsfall 
verglichen und dann den besten ausgesucht. So brauchte ich keinen 
Kühlkörper.

Schau doch einfach nochmal bei Infineon auf die Homepage. Da findest du 
bestimmt auch noch Typen im ?To247?
Gehäuse. Im übrigen sollte der genannte Typ auch nicht eine direkte 
Empfehlung für deine Anwendung sein. Ich wollte nur ein Beispiel nennen. 
Wenn ich mich recht entsinne hatte Infineon auch noch Typen mit noch 
niedrigerem Rdson.
Bestimmt findest du noch bessere Typen für deine Anwendung. Im übrigen 
kannst du bei Infineon auch einen Distributor ausfindig machen. Ich habe 
damals bei Rutronik Teile bezogen.

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