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Thema: Verlustleistung bei FET

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Verlustleistung bei FET

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    Hallo Leute!

    Ich würde gerne wissen, wie ich die Verlustleistung eines FETs berechne, und wenn ich die weiß, ob ich einen Kühlkörper brauche.

    Also ich hab mir ja schon so einfache Sachen überlget. Also der Strom ist 5A und der Rdson ist 6mOhm. Muss ich jetzt einfach Pv=I²*Rdson rechnen? Oder kommt da irgendwie noch eine andere Verlustleistung dazu?
    Also mit meiner Rechnung würd ich auf 150mW kommen. Brauch ich dafür schon einen Kühlkörper oder geht das ohne?

    Also noch Details zur Schaltung. Der FET wird mit einem PWM Signal angesteuert (f=50Hz) Die Pulsbreite ist variabel.

    Also wenn ich was übersehen häte würde ich bitten, dass ihr mir hinschreibts was ich vergessen hab und wie ich auch drauf komme und wieso, damit ich das nächste mal weiß wies geht.

    lg
    Norbert

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo theodrin!

    Deine Berechnung ist richtig nur wenn der FET dauernd an ist. Bei PWM wird er aber zwischen an und aus umgeschaltet, und dazwischen entsteht meistens grössere Verlustleistung.

    Ich kenne mich mit Leistungselektronik nicht besonders gut aus, aber hier im Forum gibt´s schon Experten, die Dir hoffentlich weiterhelfen.

    MfG

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Bei 150mW braucht es noch keinen Kühlkörper. Aber es kommen noch Schaltverluste hinzu. Die berechnen sich näherungsweise so:
    1/6 Umax * Imax * f * (ton + toff)

    Gruß Waste

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo!

    @Waste: Also ich hab mir mal deine Rechnung überlegt. Ich glaub da kann was nicht stimmen. Weil erstens ton+toff ist die Periodendauer T und die ist 1/f, also fällt der Teil mal weg. Somit bleibt nur mehr 1/6*Umax*Imax über. Also ich betreib meine Schaltung mit 12V. Und bei Imax=5A kommen ja dann 10W als Schaltverluste raus. Also entweder hab ich mich da ärgenstes vertan, oder an der Formel kann was nicht stimmen.

    Also vielleicht kannst du mir da helfen. Und vielleicht kannst du mir sagen, welche Seiten es gibt, wo man sich da informieren kann, und so Formeln findet.

    lg
    Norbert

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    ton und toff sind die Schaltzeiten des MOSFETs, die er von 10% Id bis 90% Id braucht. Hierfür aber bitte nicht die Traumwerte aus dem Datenblatt von 10-20ns ansetzen, sondern die gemessenen Schaltzeiten. Die Gateansteuerung hat hier maßgeblichen Einfluss!!!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo!

    Danke für die Erklärung. Das klingt jetzt sehr viel logischer und vor allem kommen stimmige Werte raus.
    Also kann man in meinem Fall sagen, dass sich die Verlustleistung durch Pv=I²*Rdson berechnen lässt und dann nur mehr die Schaltverluste dazu zu zählen sind?

    Aber in meinem Fall sind die ja vernachlässigbar gering, wenn ich nur an meine 50Hz Schaltfrequenz denke. Aber ich nehm an mit Gatesteuerung meinste wie das PWM-Signal aussieht und welchen Vorwiderstand ich da hab. Also das PWM-Signal ist 1a, kommt von ner DAQ-Karte von National Instruments. Da gibts nichts auszusetzen. Und als Vorwiderstand hab ich 100Ohm genommen. Also ich denk der Wert passt ganz gut, oder? Ja so können die (ton +toff) ruhig 10µs dauern wenn sie wollen. Hab ich noch immer nur 5mW Schaltverluste. Also spielen die bei mir keine wichtige Rolle.

    Dann kann ich ja ruhig meinen FET ohne Kühlkörper betreiben?

    lg
    Norbert

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Servus,

    ich versuche gerade die Gründe der Erwärmung eines FETs in einer meiner Schaltungen zu klären.

    Wenn ich euch kurz meine Daten mal nennen darf:
    U=15V
    I=2,5A (Nennstrom)
    f=32khz
    Rdson=0,0075Ohm (max. laut Datenblatt)

    t(rise)~100ns (gemessen)
    t(fall)~200ns (gemessen)

    Gefunden habe ich folgende Formel:
    P = P(ein)+f(E(ein)+E(aus))
    mit
    P(ein)=Rdson*I²
    E(ein)=0,5*(I*U*t(rise))
    E(aus)=0,5*(I*U*t(fall))

    P(ein)=47mW
    E(ein)=1,9µWs
    E(aus)=3,8µWs
    =>
    P=227mW

    Der FET ist ein IRF7456 HexFet in SO-8 Gehäuse.

    Es befindet sich kein Kühlkörper. Und es ist auf der Leiterbahn kein Platz für Kühlflächen

    Die Oberflächentemperatur liegt bei geschätzten 40°C bei 23°C Umgebungstemp.

    Stimmt meine obige Rechnung?
    Welche Verlustleistung wäre eurer Meinung nach noch ohne Kühöung vertretbar?

    Gruß Tobi

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo OnkelTobi!

    Ich habe Deine Rechnung durchgerechnet und sie stimmt.

    Die zweite Frage kann ich leider nicht beantworten, weil mir dazu nötige Erfahrung fehlt.

    MfG

  9. #9
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    wird der Fet auch gegen Masse geschaltet - also entladen?
    oder nur gegen VCC?

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Scheint so, nur halt etwas langsamer. Welche Zeiten sind denn das? Hintergrund: wenn Du zB mit 15V treibst und dann die Schaltzeiten an 10->90% bzw 90->10% festmachst, sagt das recht wenig aus, weil der FET af halber Strecke schon voll leitend ist. Bei 30us Periodendauer und 100ns Schaltzeit würde ich aber an dieser Stelle nicht mehr viel optimieren, wenn es keinen zwingenden Grund gibt. Du kannst ja mal nachsehen, was für einen Rtjh_ja der SO8 hat, doll ist das nicht, da schlägt ein viertel Watt schon zu Buche. Bei 40 Grad würde ich mir noch keine wirklichen Sorgen machen.

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