MOSFET oder Bipolar für Längsregler

[steg14]

Welche Transistoren würdet ihr verwenden (für Labornetzgerät)?
Pv=214W
Der verwendete Kühlkörper hat 0,3 K/W
R_th_j_c TIP 142 = 1 K/W => 4 Parallel = 0,25 K/W => T = 138 °C
R_th_j_c IRF1404 = 0,5 K/W => 2 Parallel = 0,25 K/W => T = 138 °C
R_th_j_c IGBT-Modul = 0,2 K/W => nur einer => T = 126 °C

Mit dem Parallelschalten von MOSFETs im ohmschen Bereich habe ich keine Erfahrung. Geht das mit einen Sourcewiderstand von 0,22 ohm?

[BASTIUniversal]

Hi!
Den Widerstand brauchst du nur bei Bipolar-Transistoren, aber meines Wissens nach nicht bei FET's. Die Verlustleistung verteilt sich bei den FET's gleichmäßig, bei deinen Bipolaren Transistoren jedoch bekommt der wärmste immer mehr Last ab (Zitat: "Wärme ist wie zusätzlicher Basisstrom").

Wart aber lieber noch andere Meinungen ab...ich hab in dem Bereich noch keine Praktische Erfahrung

MfG

[shaun]

Ach mein Posting wird ignoriert? Naja bin ja geduldig.
Also: MOSFETs lassen sich nur in Schaltanwendungen einfach so parallel schalten, im Linearbetrieb sind die Dinger viel zu nichtlinear. Das kann, muss aber nicht gut gehen, und selbst wenn man mehrere bei bestimmten Strömen bzw Spannungen auf ID=f(UGS) selektiert, heisst das noch lange nicht, dass sie sich bei anderen Strömen, DS-Spannungen oder Temperaturen auch daran halten. Dasselbe gilt für IGBT-Module, in denen mehrere IGBT-Chips parallel geschaltet sind.

Was die Temperaturen angeht: willst Du den KK auf Kollektor- bzw Drainpotenzial fahren und dann komplett gegen das Gehäuse isolieren oder hast Du die Iso-Scheiben einfach nur vergessen? Also nochmal mit Iso-Scheiben und Schritt für Schritt:

T(kk)=214W*0,3K/W=64,2K über T(a)
bei 4 Transis a 1K/W + 0,2K/W für Iso: T(j)=64,2K über T(kk)
macht also muntere 128K über Raumtemperatur, bei allem über -3 Grad bist Du also weit von der sicheren Seite entfernt.
Ausgehend davon, dass sich der Strom im IGBT-Modul sehr ungleichmäßig verteilen wird, lasse ich das mal aus, die Temperatur ist so oder so zu hoch.

Mein Tipp: nimm die TIPs, aber mindestens 6 Stück. Abser selbst damit kommst Du noch auf 107K über Umgebung, also solltest Du über einen Trafo mit umschaltbarer Sekundärspannung nachdenken oder einen Lüfter an den Kühlkörper setzen.

[steg14]

@shaun
Dein Posting wird nicht ignoriert.
Ich wollte erstens einen eigenen Thread haben, weils sonst beim suchen keiner findet. (ich mag es nicht wenn innerhalb eines Beitrags das Thema gewechselt wird).
Und zweitens eine zweite Meinung. Beim googeln habe ich einige Seiten gefunden, wo behauptet wird MOSFETs kann man bedenkenlos parallelschalten.

Ich will die Transistoren nicht isolieren. Der Kühlkörper sitzt isoliert im Gehäuse mit Lüfter. Wie im ELV-Netzteil.

Das mit den IGBTs verstehe ich nicht. Ich muss mich doch auf die Angaben im Datenblatt verlassen könnnen
http://www.stegem.de/Elektronik/BSM75GB120DN2.pdf
da werden 625W angegeben. Warum soll er dann keine 215W aushalten?

Eine Trafoumschaltung habe ich schon vorgesehen.
http://www.stegem.de/Elektronik/Labornetzgeraet/

Ich wehre mich ja nicht dagegen ganz viele Tips parallel zu schalten, wenn nötig baue ich noch ne Wasserkühlung ein und heize meinen Pool damit. Aber ich will doch verstehen wie man richtig dimensioniert

[shaun]

Wo wird behauptet, dass man MOSFETs mit geringem RDSon (wie Du sie vorschlägst - solche, die für Schaltaufgaben optimiert sind) in linearen Anwendungen parallel schalten kann? Da hätte ich gerne mal ein paar Links. Dass die fetten Lasten von Agilent vor jedem einzelnen ihrer zig MOSFETs einen schnellen Regler haben, die für jeden MOSFET einzeln den Strom regeln kann doch kein Zufall sein...?!
Dass die dicken IGBTs 625W aushalten müssen hat einen einfachen Grund: so ein IGBT hat in Sättigung 2-3V VCEs, wenn da 100A drüber fliessen, sind das schon mal Leitungsverluste in Höhe von 300W, dazu dann noch die Schaltverluste. Diese Dinger werden nicht für Längsregler gebaut!
In MOSFET-Verstärkern hat man vielfach MOSFETs parallel geschaltet, aber immer unter der Voraussetzung, dass deren Kennlinien das auch zulassen. Die alten 2SK135 von Hitachi waren zB speziell für Linearanwendungen designt.
Ich bestreite nicht, dass es funktionieren kann, aber es kann auch genau so gut abbrennen, weil unter bestimmten Bedingungen ein MOSFET alleine die gesamte Last trägt. Allein die Streuung der VGSth ist dermaßen groß auch innerhalb einer Charge dass es gar nicht sein kann, dass sich der Strom ohne zusätzliche Maßnahmen vernünftig aufteilt. Ich habe mal eine halbe Stange IRFP250 vermessen, diese waren mit 1 Ohm Sourcewiderständen parallel geschaltet und es wurde der Ausgangsstrom konstant auf 5A gehalten (einfacher Regler mit OPV). Die Hälfte hat den halben Strom getragen, einer alleine die andere Hälfte des Stromes und der Rest war beinahe stromlos.

[steg14]

Wo wird behauptet, dass man MOSFETs mit geringem RDSon (wie Du sie vorschlägst - solche, die für Schaltaufgaben optimiert sind) in linearen Anwendungen parallel schalten kann? Da hätte ich gerne mal ein paar Links.

"Diese 10 P-Kanal-MOSFETs vom Typ IRF9530 können problemlos parallelgeschaltet werden."
http://www.trifolium.de/netzteil/kap3_2_7.html

"Auf Grund des positiven Temperaturkoeffizienten, lassen sich MOSFETs parallel schalten."
http://linux.bigga.de/files/studium/...rbeit_main.pdf

Ich nehme an NG und Foren zählen nicht.

"Dass die dicken IGBTs 625W aushalten müssen hat einen einfachen Grund: so ein IGBT hat in Sättigung 2-3V VCEs, wenn da 100A drüber fliessen, sind das schon mal Leitungsverluste in Höhe von 300W, dazu dann noch die Schaltverluste. Diese Dinger werden nicht für Längsregler gebaut!"

Warum soll mein IGBT 100A bei 3V aushalten aber nicht 30A 10A?
Die Erklärung bist du mir noch schuldig.
Nur aus wissenschaftlicher Neugier.

Ich werde auf jeden Fall 8 TIP 142 nehmen, halte ich auch für sinnvoll.
Ist in euerer Schaltung ja auch drin und fnktioniert super.
Auch im ELV-Netzteil ist es so.

[Yossarian]

Hallo
natürlich kann man MOSFET parallel schalten,man siehe nur diverse Audio Verstärker.
Bei Linearbetrieb und kleinen Gatespannungen steigt der Drainstrom bei steigender Temperatur ,womit er sich weiter erwärmt.Zur Symmetrierung werden Widerstände in die Sourceleitung
eingesetzt.
Im Schaltbetrieb sieht es anders aus.Der Rdson steigt mit steigender Temperatur.Der MOSFET mit dem anfangs höheren Strom erwärmt sich stärker,sein Rdson steigt-> der andere Mosfet übernimmt mehr Strom.Die Stromaufteilung gleicht sich aus.
Da gewisse Unsymmetrien immer vorhanden sind,sollte man nicht die Belastbarkeit der einzelnen Fets zusammenzählen, sondern nur 3/4 der Summe der einzelnen Belastbarkeiten zu Grunde legen.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[steg14]

Im Netz findet man aber auch Meinungen die genau das Gegenteil aussagen:

Ich weiß nicht mehr was ich glauben soll.

Ab einem gewissen Ausgleichwiderstand im Source muss es ja immer gehen, die Frage ist wie groß. Ich schätze da muss man Messen.

[Yossarian]

Hallo
die Widerstände sind nicht im MOS implementiert!
Ich würde 0.1 bis 1 ohm probieren.
Je steiler der MOSFET, desto kleiner kann der Widerstand sein.
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[shaun]

NG und Foren zählen, Du musst mir ja nichts beweisen, ich habe nur die gegenteilige Erfahrung gemacht und in professionellem Equipment gesehen, wie es vernünftig realisiert werden kann.
Was Deinen IGBT angeht: das Problem ist nicht die Frage, ob 3V bei 100A oder 30V bei 10A. Meine These beruht darauf, dass diese großen IGBTs selten aus einem Chip bestehen, sondern im Gehäuse mehrere Chips parallel geschaltet sind, änhlich wie eine diskrete Parallelschaltung aus MOSFETs.
Wenn Du diese für Schaltanwendungen konzipierten Bauelemente nun voll durchsteuerst, zB Vgs=15V, dann haben alle aus einer Charge in etwa den gleichen RDSon bzw die gleiche VCEsat, bei MOSFETs kommt hier noch dann der positive TK des RDS zum Tragen, so dass sich der Strom im Schaltbetrieb einigermaßen ausgleicht. In allen Zuständen zwischen ganz an und ganz aus, also im linearen Bereich, sind die Kennlinien der Bauelemente auch aus ein und derselben Charge so different, dass sich der Strom eben nicht mehr aufteilt. Wenn Du also mal Deine 30V, 10A als Zahlenbeispiel hernimmst: Du hast vier MOSFETs und regelst die gemeinsame Gatespannung so, dass bei 30V über den Transistoren genau 10A fliessen. Die Gatespannung sei hier bei fiktiven 3,85V. Idealerweise trägt jeder MOSFET nun 2,5A, real kann es aber durchaus so sein, dass bei einem die VGSth noch nicht mal erreicht ist, während ein anderer bereits 8A übernommen hat und die anderen sich die letzten 2A teilen.

Im ersten Deiner Beispiele bleiben die Schreiber den Beweis der Lastaufteilung anhand einer Messkurve (zB eine Normalverteilung der Ströme über Iaus und Vaus aufgetragen), das zweite bezieht sich explizit auf eine SCHALTanwendung!