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Thema: TIP 142 STM - Hohe Schaltverluste

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    TIP 142 STM - Hohe Schaltverluste

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    Hey Leute,

    ich bin momentan dabei einen Raspberry Pi gesteuerten LED Strip Dimmer zu realisieren, das funktioniert soweit auch ganz gut, allerdings gibt es bei hohen Frequenzen ( 600 hz? ) extrem hohe Schaltverluste, der Transistor erreicht dabei Temperaturen bis zu 100°C.
    Die Softwareseitige Steuerung erfolgt mittels WiringPi, wenn ich die LED-Strips stark dimme gibt es kaum Wärmeentwicklung, nur wenn ich den LED Strip kaum dimme also wie gesagt bei höheren Frequenzen.

    Wie bereits im Titel erwähnt handelt es sich bei dem Transistor um einen TIP 142 ( Datenblatt: http://www.produktinfo.conrad.com/da...TIP142_STM.pdf ).
    Das Netzteil für die LED-Strips hat eine Spannung von 12V mit einer Stromstärke von 7A.

    Hier einmal eine grafische Darstellung:
    klick

    Statt dem 270 Ohm Widerstand habe ich auch schon testweise einen mit nur 200 Ohm verwendet.

    Ich hoffe mir kann jemand von euch helfen, breits im Vorraus vielen Dank für eure Antworten (:

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo

    Wie viel Input Signal gibst du den dem Transistor.
    Der brauch schon min 2V und 5 mA um groessere Stroeme zu schalten.

    Wie gross sind den deine Schaltstroeme ?

    1A ist auch schon immerhin min. 1W was im Transitor verbraten wird.
    Ist nun mal kein Power MOS FET

    KR
    Ich bin keine Signatur, ich putz hier nur ....

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hey,

    danke für Deine schnelle Antwort.
    Der GPIO-Pin des Pi's kann 3,3V mit bis zu 20mA liefern, sollte also ausreichen.

    Kannst du mir eventuell einen Power MOS FET als Alternative empfehlen?

  4. #4
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Der Transistor hat einen Wärmewiderstand von 40°C/W.
    Bei 80°C Temperaturerhöhung wären das 2W.
    Mit 2V Kollektorspannung wären das 1A.
    Das klingt normal, was kann man ändern? Wärmeabfuhr oder Kollektorspannung?
    Man könnte einen Kühlkörper einsetzen oder einen Fet nehmen mit geringem Kanalwiderstand.

    den vielleicht
    HEXFET Power MOSFET IRL520NS
    oder
    Power MOSFET SUD50N03-11
    Geändert von Manf (20.12.2013 um 09:39 Uhr)

  5. #5
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von Manf Beitrag anzeigen
    Der Transistor hat einen Wärmewiderstand von 40°C/W.
    Bei 80°C Temperaturerhöhung wären das 2W.
    Mit 2V Kollektorspannung wären das 1A.
    Das klingt normal, was kann man ändern? Wärmeabfuhr oder Kollektorspannung?
    Man könnte einen Kühlkörper einsetzen oder einen Fet nehmen mit geringem Kanalwiderstand.

    den vielleicht
    HEXFET Power MOSFET IRL520NS
    oder
    Power MOSFET SUD50N03-11
    Danke erstmal auch für deine fixe Antwort.
    Meine Elektrotechnik-Kenntnisse sind leider noch etwas begrenzt, aber was müsste ich alles an dem Schaltungsaufbau ändern? Die Dimmung erfolgt ja mittels PWM und der ganze Grundaufbau des MOSFETs ist anders als bei dem TIP 142.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von frozenflame Beitrag anzeigen
    Meine Elektrotechnik-Kenntnisse sind leider noch etwas begrenzt ...
    Wie Manf gerechnet hat, ist eigentlich alles im grünen Bereich. Bei 1A sind diese Werte zu erwarten, die Ansteuerung ist also ok. Diesen Fall hat der Hersteller vorausgesehen und das Gehäuse mit einem Loch versehen. Einfach ein Stück Blech an den Transistor schrauben und schauen, wie warm er (und das Blech) dann wird. Ist einfacher, als den Umgang mit FETs zu lernen.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  7. #7
    Benutzer Stammmitglied
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    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Einfach ein Stück Blech an den Transistor schrauben und schauen, wie warm er (und das Blech) dann wird. Ist einfacher, als den Umgang mit FETs zu lernen.
    aber beim nächsten Projekt sind es dann nicht nur 1A und das kleine Kühlblech reicht auch nicht mehr oder der Spannungsfall von 2V am (Darlington-)Transistor stört grundsätzlich. Dann führt kein Weg am FET vorbei.
    Und die von Manf vorgeschlagenen Typen sind sogar mit 5V anzusteuern.
    Daher mein Vorschlag an frozenflame: den IRL520NS bei Pollin (oder anderswo) besorgen und wieder etwas dazulernen !
    Für diese Anwendung gilt: das Gate entspricht der Basis, Source entspricht dem Emitter und Drain dem Kollektor. Und weil der FET quasi keinen Strom braucht, um eingeschaltet zu bleiben, noch 100kOhm zwischen Gate und Source löten falls die ansteuernde Schaltung nicht aktiv auf 0V ausschaltet.

    KK

  8. #8
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von Kabelkasper Beitrag anzeigen
    aber beim nächsten Projekt sind es dann nicht nur 1A und das kleine Kühlblech reicht auch nicht mehr oder der Spannungsfall von 2V am (Darlington-)Transistor stört grundsätzlich. Dann führt kein Weg am FET vorbei.
    Und die von Manf vorgeschlagenen Typen sind sogar mit 5V anzusteuern.
    Daher mein Vorschlag an frozenflame: den IRL520NS bei Pollin (oder anderswo) besorgen und wieder etwas dazulernen !
    Für diese Anwendung gilt: das Gate entspricht der Basis, Source entspricht dem Emitter und Drain dem Kollektor. Und weil der FET quasi keinen Strom braucht, um eingeschaltet zu bleiben, noch 100kOhm zwischen Gate und Source löten falls die ansteuernde Schaltung nicht aktiv auf 0V ausschaltet.

    KK
    Perfekt, auf so eine Antwort habe ich gewartet (:
    Der IRL520NS ist bestellt und wird hoffentlich die Tage ankommen.. bin auch der Meinung, dass etwas neues dazu lernen einfach besser ist, als einfach einen Kühlkörper dran zu schrauben.
    Echt ein super Forum, noch mal vielen Dank an euch alle.

    Ich hoffe es ist nun Ordnung, wenn ich mich nochmal melde, falls ich noch irgendwelche Probleme haben sollte :b

  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    So, nach extrem langem Warten ist der IRL520NS nun endlich da, ich hab nur dummerweise vergessen 100k Ohm Widerstaände mit zu bestellen.
    Die einzigen Widerstände, die ich noch da habe und den 100k an nähesten kommen sind 10k oder 1M.

    Kann ich damit auch was anfangen? Oder müssen es unbedingt 100k Ohm sein?

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die Pull down Widerstände sind unkritisch. !0 K gehen da auch ohne Probleme - das gibt nur einen Minimal höheren Strom (ca. 0.2 mA) für den Widerstand. 1 M könnte auch noch gehen ist aber ggf. langsamer beim Abschalten wenn die Schaltung hochohmig wird - in der Regel geht es ja sogar auch ohne den Widerstand.

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