Temperatur Power-Mosfet

Thomas F. schrieb:

Die Frage wäre, inwieweit diese Temperatur für den Betrieb ein Problem darstellt

Keins für den MOSFET, seine Kenndaten verschieben sich halt auf die 150 Grad Kurve. Aber der sollte im Datenblatt ein SOA Diagramm mit einer Kurve für DC haben die drüber liegt, und es ist halt die Frage ob umliegende Bauteile (Elkos) die Temperatur mögen.

Hallo Michael,

Danke für deine Einschätzung. Tatsächlich sind in der Nähe Elkos verbaut. Die Temperaturen dort liegen bei ca. 50 - 60 Grad. Es sind 105 Grad Typen. Vermutlich wäre es besser diese weiter entfernt anzubringen.

Viele Grüße Thomas

Alternativ einen Schaltregler verwenden, oder einen größeren Kühlkörper, oder zwei, um die Wärme zu verteilen.

Thomas F. schrieb:

... Laut Datenblatt scheint eine max. Temperatur von 150 Grad akzeptabel. ...

Das ist die Sperrschichttemperatur. Da musst du (selber) mal rechnen über den angegebenen Temperaturwiderstand des Gehäuses, welche Gehäusetemperatur da für dich noch akzeptabel ist.

Mir wäre ein Schaltnetzteil an der Stelle auch lieber gewesen, wenn ich nicht aus anderen Gründen eine total glatte Spannung brauche.

Wird der FET getaktet oder konstant geschalten?

Es ist ein Spannungsregler für einen Röhrenverstärker. Der wird von einer Gleichrichterröhre (GZ34) gespeist.

Ich habe zwischen Mosfet und Kühlkörper eine Silikon-Isolierscheibe. Möglicherweise könnte man diesen Wärmeübergang noch verbessern?

Anbei der Schaltplan.

Normales Linearnetzteil.

Ob man jetzt irgendwelche fancy Schaltregler haben möchte, um ein paar Röhren zu betreiben (die auch jeden Elko in ihrer Nähe rösten)...

Thermal Gap Pad wäre das richtige Stichwort. Graphitfolie wäre z.B. eine Option.

Oder du verwendest einen größeren Kühlkörper, idealweiser eloxiert für eine maximierte Oberfläche.

Bei 300V VDS DC kannst du laut Datenblatt bis zu 0,8 A sicher treiben (80°C Plot). Da bist du mit deinen 138mA noch weit entfernt.

Ben B. schrieb:

Mir wäre ein Schaltnetzteil an der Stelle auch lieber gewesen, wenn ich nicht aus anderen Gründen eine total glatte Spannung brauche.

Das ist doch kein Grund, die vollen 63V am MOSFET zu verheizen. Du könntest einen Schaltwandler als Vorregler verwenden und dann den Rest mit einem Linearregler glattbügeln. Oder welche Welligkeit besitzt deine Eingangsspannung?

Achtung, nicht mein Thread.

Ich habe da eine geteilte Meinung. Je nach Anwendung würde ich das Schaltnetzteil bzw. Linearnetzteil mit getaktetem Vorregler klar bevorzugen - aber ein Röhrenverstärker ist nun wirklich kein Gerät, wo es auf 10W Verlustleistung und niedrige Betriebstemperaturen ankommt.

Zur Welligkeit kann ich nichts sagen. Müsste ich mal messen. Grundsätzlich denke ich auch nicht das ich ein Problem habe.

Für die Auslegung des Kühlkörpers habe ich eine Rechnung gemacht. In der jetzigen Konfiguration steigt die Temperatur nicht über 100 Grad. Auch nicht an der Sperrschicht.

Thomas F. schrieb:

Für die Auslegung des Kühlkörpers habe ich eine Rechnung gemacht. In der jetzigen Konfiguration steigt die Temperatur nicht über 100 Grad. Auch nicht an der Sperrschicht.

Die Sperrschicht ist auch nur paar K wärmer, und mit Isolierscheibe nicht viel mehr. Also wenn wir 110°C Sperrschichttemperatur annehmen, hast nach oben immer noch Reserven, falls die Umgebungstemperatur mal steigen sollte. Aber ja, wenn Du das Ding in ein warmes Gehäuse packen solltest, wo 40K mehr Temperatur ist als sonst, dann wirds natürlich langsam kritisch.

Thomas F. schrieb:

Anbei der Schaltplan.

Ich würde auf jeden Fall eine Stombegrenzung auf vielleicht 200mA einbauen und die Kühlung des Mosfet darauf auslegen oder nach ein paar Sekunden abschalten. Ein (versehentlicher) Ausgangskurzschluss ist doch ganz normal...

Ich denke ich werde das Gerät mal ins Gehäuse einbauen und die Temperaturen mit Thermoelementen messen. Sollte es über 100 Grad gehen überlege ich ob ich einen zusätzlichen Lüfter einbauen werde.

Eine Temperatursicherung tut es auch. Ist in Wicklungen von Trafos und Motoren üblich. Gibts z.B. bei TME. Die fangen bei 66° an und gehen bis rund 250° Die auf den MOSFET pappen und fertig.

Thomas F. schrieb:

Anbei der Schaltplan.

IPW60R041 hält locker Strom = 0,138 A Spannungsabfall = 63,2 aus, er hat sigar eine DC Kurve im Datenblatt.

Thomas F. schrieb:

Sollte es über 100 Grad gehen überlege ich ob ich einen zusätzlichen Lüfter einbauen werde.

Eher ein grösserer Kuhlkörper, 9W sind kein Problem für Kühlkörper.

Arno R. schrieb:

Ein (versehentlicher) Ausgangskurzschluss ist doch ganz normal...

Ja, der ist für die Schaltung der Tod. Auch mit Strom-Begrenzung. Eine Fold back Strombegrenzung könnte helfen.

Habe den SK 409/50.8 Kühlkörper mit 6,2 K/W ausgewählt. Zwischen Mosfet und Kühlkörper liegt noch eine Silikonscheibe zur Isolation.

Einen größeren kann ich nicht so einfach einsetzen. Da müsste ich die Platine umgestalten.

Thomas F. schrieb:

Einen größeren kann ich nicht so einfach einsetzen

Wer einen Lüfter einbauen kann, könnte auch den Kühlkörper vergrössern wenn der bisherige wirklich zu heiss wird, oder einfach die Konvektion verbessern.

Michael B. schrieb:

Eher ein grösserer Kuhlkörper, 9W sind kein Problem für Kühlkörper.

Arno R. schrieb:

Ein (versehentlicher) Ausgangskurzschluss ist doch ganz normal...

Ja, der ist für die Schaltung der Tod. Auch mit Strom-Begrenzung. Eine Fold back Strombegrenzung könnte helfen.

Dann wäre doch ein Vorwiderstand sinnvoll, der einen Teil der Leistung frisst und gleichzeitig als Strombegrenzung arbeitet.

Dietrich L. schrieb:

Dann wäre doch ein Vorwiderstand sinnvoll

Nein, der machts schlimmer.

Man müsste mit der Betriebsspannung noch höher gehen um Funktion im Normalbereich sicherzustellen und die Verlustleistung bleibt auch mit ihm im Kurzschluss zu hoch für den MOSFET.

Michael B. schrieb:

Nein, der machts schlimmer.

Man müsste mit der Betriebsspannung noch höher gehen um Funktion im Normalbereich sicherzustellen

Das ist eine Frage der Dimensionierung. Wenn man es richtig macht wird es in keinem Fall schlechter, höchsten nur wenig besser.