Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : PWM mit p-mosfets für 500W KFZ-Kühlerlüfter
Hallo Leute!
Problem:
Audi Kühlerlüfter 500W (jawoll 5 0 0)
Da sitzt original n -vorwiderstand- dran, damit der lüfter 3 stufen hat, statt nur orkan.
(Den werd ich mir am samstag mal anschauen,bisher nur daten:)
stufe 1 0,14Ohm+0,37Ohm+Motor(ca0,3)
stufe 2 0,14+Motor
stufe 3 nur Motor
Der doppelvorwiderstand ist defekt.. anschlüsse weggegammelt nach 18Jahre unterm hauptkühler
ersatz original kostet 85euro, datt is man luxus :-)
sodelle. hab da mal mit den 100Watt widerständen von conrad was zusammengebaut in eagle, was ausreichend watt aushält und auf den widerstand ca passt.
das wären dann aber auch wieder ca 65 euro, lohnt das basteln also nicht.
wenn ich da aber ne lösung für 15-20euro hinbekomme, wäre das nett, auch in zukunft für andere altaudifahrer zum !einfachen! nachbauen.
nun hab ich mal bisschen im conrad-business geblättert.
Funde+Fragen:
als steuerteil fürs PWM:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=175986
Ausführung: MOS-Dimmer
Typ: BTS 629 A
Betriebsspannung: 4 - 30 V
Gehäuse: TO 220
Dimmer 12 V/2 A
TEmp: -40 bis +150°C
Dieser Baustein ermöglicht stufenloses Regeln des Laststromes (z.B. Lampe o. ä.) bis 2 A. Durch Impuls-Breiten-Modulation wird eine Minimierung der externen Beschaltung erreicht. Interne Strombegrenzung, Temperatursicherung (150 ºC) und Unter- bzw. Überspannungsabschaltung (4 - 17 V) sorgen für lange Lebensdauer und vielseitige Anwendungen.
und 2 oder 3-Mosfets die damit angesteuert werden:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=162406
IRF 5210 Id=-40A ; RDSon=0,06Ohm
oder
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=162399
IRF 4905 Id=-74A ; RDSon=0,02Ohm
Ich will den "dimmer" also nur als ansteuerstufe benutzen, möglichst simpel
...
geht das so?
Ich hab noch nix mit p-mosfets gemacht.(schau mir jetzt die datenblätter an)
wenn ichs richtig verstanden habe, dann leiten die, solange das gate auf 0 gezogen wird.
ich muß das pwm was der dimmer ausgibt also andersrum nutzen:
90%dimmer entsprechen 10% an
10%dimmer wären 90% an.. -KORREKT?
Die Schaltung wie ich das mit den vorhandenen tempschaltern 2 stufig ansteuern möchte mach ich gleich.
!!Geht das soweit mit den mosfets??
also 3 mosfets mit Kühlkblech parallel, dahinter der motor?
-n-fets gehen nicht, weil ich dann das komplette lüftungssystem umkabeln müsste ( lastrelais etcpp, ausserdem wäre dann dauernd plus dran,zu umständlich)
schaltplan kommt wenn fertig..
Danke fürs mitdenken!
Schönen Abend noch!
edit:
die stufe 1 und 2 laufen über den widerstand, 2 relais, 2 tempschalter
die 3.stufe läuft separat über 3.thermoschalter und relais ohne widerstand.
also auch wenn 1 und 2 kaputt sind (wie jetzt) kühlt der motor noch runter..
Deine Überlegungen sind soweit richtig.
Du musst nur verhindern, dass das Gate jemals mehr als ca. -20V sieht. Dann sind die Fets sofort kaputt. Und auch kurze Spannungspitzen reichen da. Die gibts bei einem alten Auto immer..
Ich würde die Lampe in der Dimmerschaltung durch einen 100 Ohm Widerstand ersetzen. Der muss dann leider 3W haben. Damit schalten die MOSFETs dann mit einem 100Ohm Widerstand im Gate ein. Das ist nicht gerade superschell, es könnte aber reichen. Das hängt vor allem von der PWM-Frequenz ab. Normalerweise wären hier 10Ohm als Gatewiderstand angemessen. Das geht aber so nicht, wegen der Leistung.
Ansonsten eben einen größeren Widerstand nehmen, z.B. so, dass du mit 0,5W oder 1W auskommst und dann eine Transistorstufe (Transistor oder Kleinsignal FET) dazwischen..
Dann hast du eine invertierte PWM, wie du richtig schreibst.
Theoretisch könntest du die Fets dann schon an den PWM-Ausgang schalten und betreiben. Ich würde den FETS am Ausgang noch eine Schutzbeschaltung (Power-Schottky-Diode(n) und eine 40V-Z-Diode in Reihe mit Widerstand vom Drain zum Gate. Sobald die Spannung am ausgeschalteten Fet mal auf >40V geht, schaltet der FET ein, und schützt sich dadurch selbst, indem er die Spannungspitze kurzschließt..denn die 55V dürfen NIE erreicht werden.
Der Fet dürfte recht schnell ausschalten, da im BTS ja ein FET sitzt.
Das Einschalttempo bestimmt der o.g. Widerstand.
Du musst also dazwischen noch was machen. z.B. eine Gegentakt-Stufe aus Transistoren oder einen MOSFET-Treiber. Und eben die Gatespannung begrenzen.
Sigo
Statt des als Treiber etwas ungeeigneten Dimmer-IC solltest Du vielleicht doch eine PWM-Schaltung selbst entwerfen (das Thema hatten wir doch neulich schonmal...?!). Wichtig ist auf jeden Fall, dass das Gate in jedem Fall aktiv getrieben wird, sowohl beim Aufladen als auch beim Entladen, sonst werden die Verluste zu groß. Der 20mOhm-FET hätte bei 40A 0,8V Spannungsabfall, macht 32W. Da er ja "dimmen" soll, demnach also nicht immer leitet, reduziert sich diese Angabe um das Tastverhältnis. Auch wenn 20mOhm schon recht wenig für einen P-Kanäler ist, neige ich ja immer noch zu N-Kanal in Leistungsanwendungen. Ein Umbau wäre nicht zwingend notwendig, Du musst ja nur irgendwie das Gate gegenüber der Versorgunsgsspannung anheben. Aber bei 20mOhm würde ich mir darüber vielleicht wirklich keinen Kopf mehr machen.
wollte keine eigene pwm schaltung davorsetzen, weil das möglichst einfach nachzubauen sein sollte, aber ich merk grad schon, fürn seltenlöter is das schon nixmehr...
naja, wie gesagt, über die 2 (3) mosfets parallel sollten niemals die 40A fließen, weil für die 100% schaltung ist ja immernoch der thermoschalter mit lastrelais drin.
original werden die gesamten fehlenden 50% leistung in hitze verbraten, sollte also mit 40watt abwärme statt ca 150watt durchaus funktionieren, werde also bei den p-mosfets bleiben, wenn so günstig möglich.
Ich hab jetzt mal vorerst den schaltplan im Anhang gestückelt...
die z-dioden fehlen...
pullups hab ich 1M dran, damits auf alle fälle aus ist, wenn die schaltung nicht taktet, den pulldown hab ich noch net..
Die ganze Schaltung soll nachher einfach an die beiden strompins von stufe 1 und 2 ran, anstatt dem widerstand, damit man garnichts sonst umkabeln muß.. evtl n massekabel ran, sonst nichts. "einfach"
an die n-fets hab ich auch schon gedacht, und nen kleinen stepup ic auf 24V/50mA rausgesucht, aber der muß dann auch wieder rein (evtl doppelt), und ist nochn bauteil was kostet ..
PS.:
ist immer noch das mit dem regelbaren pwm-lüfter wie schon gefragt, nur ein anderer ansatz:
fertigteile, 2 stufen, keine "stufenlose" regelung.. efinach, billig.. *seufz*
hab aber beim suchen was nettes mit PWM für "solche zwecke" gefunden:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=183113
da müsste man nur die tastrate halbieren und nen treiber dahinter,
dann wärs auch ok ;-) ..
aber dann würde der lüfter im auto auch fast ständig rumeumeln.. ](*,)
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
Schutz-Beschaltung mosfet .. ? -Siehe Anhang
der 10Ohm widerstand ist dazu gedacht, dass die gates der 2 mosfets gleich geladen werden..
so im gedanken von "für jede diode nen eigenen vorwiderstand"
Mit obigem dimmer-ic wäre wenigstens schon ne übertemperatur regelung drin, wenn ich den mit aufs blech schraube, der geht bei 150°C runter, die mosfets gehen angeblich auch noch bei 175°C net kaputt..
(dann muß aber das signal invertiert werden, sonst wird nämlich weniger = mehr an den p-fet)
*grübel*
mir gehen grad zu dem ding soviele schaltungsteile im hirn rum, dass grad nur noch kuddelmuddel rauskommt..
naja, bald is wochenende.. :-)
was mir grad einfällt:
ich würde an den motor gerne ne freilaufdiode machen,
weil das pwm ja net original ist...
langt da sone 15A dual-shottky,hab ich rumliegen ?
oder sollte es ne 30A sein?
oder eifnach nochmal sone suppressor diode dran.. ?
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
jetzt noch die "inverter"-widerstand-schaltungs-dings:
siehe Anhang ..
der widerstand kostet bei reichelt nur 63cent ..also net tragisch..
hmm.. also "an" gehen se dann schonmal.. äh- verdammt, aber nie mehr aus wenn der dimmer net läuft...
der pullup zum ausschalten von oben ist dann fürn arsch..
Naja!
=>Grundsätzlich wurscht, da das ganze eh nur Saft hat, wenn einer der tempschalter schaltet, aber unschön..
ABER
=> Invertiert isses dann nicht wirklich, also geht die tempüberwachung nicht, bzw falschrum..
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
ich glaub so wärs besser.. ??
inverter mit buz11 ( hab ich auch noch rumliegen 8-[ )
siehe Anhang..
frage ist nur wo den widerstand hin, davor oder danach..
oder beidseitig n halber.. ? damit der n-fet noch durchschaltet..
PS.:
So, alles ausm hirn, -vorerst-, jetzt gibts Brain-shutdown zum erholen..
edit: pulldown am n-fet vergessen .. ts ts ts..
edit2: nanu, das ding da unten im Anhang is ja plötzlich fast fertig .. O:)
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
Kleine Heizung bauen? Schmeiss mal den BUZ raus und bau einen Inverter aus einem (BC548 o.ä.) und eine Gegentaktendstufe aus zwei kleinen Transen (BC337/327 oder so) dazwischen, verpasse dem BTS eine Last, wenn er denn braucht, Gatewiderstand minimal, Z-Diode zwischen G und S (da wo Du sie eingezeichnet hast sorgt sie dafür, dass alle Transienten minus 15V auch ja den MOSFET killen!) und natürlich eine Freilaufdiode an den Ausgang. Die 15A-Diode sollte wohl reichen, aber achte mal drauf, wie warm die u.U. wird!
Die Freilaufdiode am Relais sollte eine Power-Schottky-Diode sein. Es gibt sie oft als Doppeldiode 2x20A (z.B. MBR20100ct oder MBR2045CT; davon hab ich noch diverse hier) im TO220-Package. Dann gleich beide parallelschalten..
Ansonsten stimme ich Schaun zu bez. kleiner TransistorGegenstacktendstufe.
Die Suppressordiode muss natürlich zwischen G und S also in dem Fall vom Gate zum "+" des MOSFETs. Wie Shaun schon schreibt.
UND: Du hast den Fet falsch eingezeichnet. Du solltest ihn spiegeln. Du hast Drain und Source falsch herum eingezeichnet. Der Fet muss waagerecht nach oben geklappt werden (Source hängt an +12V). Wenn du den Schaltplan dann auf den Kopf stellst, siehst du den FET wieder "normal" wie eine N-Kanalfet.
Zusätzlich würde ich noch einen 1kOhm - Widerstand in Reihe mit einer 36V-Z-Diode zwischen Drain und Gate schalten. Sodass der Fet bei Spannung von ca. 40-45V anfängt zu leiten. Spätestens bei 50V wird er dann Transienten kurzschließen, bevor er durchschlägt...
Alternative: 42V - Suppressordiode über den Fet (parallel zur Schottky-Diode). Das ist aber meist teurer.
Finally wird der BTS629 sehr wahrscheinlich eine Last brauchen. Also besagten Widerstand von OUT nach Masse. (Wert probieren, wahrscheinlich wenige 100 OHm, Belastbarkeit beachten).
Bin gepsannt.
Sigo
ahja ahja ..
das mach ich dann morgen,
heute hat mein großvater ( 80J) nen Vortrag gehalten, den ich mit ihm in Powerpoint zusammengebastelt habe (bilder zu seinem text, video etc)..
das war mir genug streß für heute ;-)
nu is der streß der letzten 2 Wochen weg, und erstmal "chillen" dran..
Danke!! -für eure Beiträge..
wirds doch noch was mit der Weltherrschaft.. :-$
O:)
so denn..
Das mit dem falschrummen MOSFET habe ich vorhin ganz vergessen zu schreiben, aber wenn Du ihn richtig herum anschliesst, ist das ja nur Beiwerk. Nun hast Du ja erstmal genug Futter für die nächsten Tage, Pinky ;)
Öm 8-[
schauts mal, hab ich das alles kapiert und richtig verbaut jetzt ?
(besonders die transistoren..)
Am BTS ne diode gegen verpolen (Impuls), die 1A reicht da.
Hab den inverter und die treiber-transistoren gleich gewählt, wegen einfacher bestellen/sortierkiste.. der preisunterschied is wurscht (1cent)
Als vorwiderstand 550Ohm, damit maximal 25mA Basisstrom fließen (Zuviel? MAX laut datenblatt 100mA)) (die 14V sind maximalspannung bordnetz,ohne impulse)
brauchen die transistoren noch schutz?
durch die supressordiode wird ja das komplette 14V netz gesichert gegen überspannung, der bts schützt sich selbst über 16V (hoffentlich schnell genug)
Das "Vorwiderstand am Gate minimal" hab ich minimal gemacht.. =weggelassen, sollten da wieder 2x 10Ohm hin odersowas?
die freilaufdiode am motor wäre dann die *kram* S15D40C (15A).. oder D83-004 (??A)
hmm..
Siehe Anhang!
Danke! O:)
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
Siehe Anhang..
so isses invertiert (odäh?)
aber ich bau ja quasi nen kurzen mit dem invert-transistor ..
Hülfää.. :-k
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
Mensch jung, was macht Du denn da ;) Der Transistor kommt, wie im vorigen Posting selbst gesagt, mit dem Emitter an Masse, Basis über Widerstand an den BTS-Ausgang, Kollektor zum einen an die Basen des Komplementär-Emitterfolgers, zum anderen über den Arbeitswiderstand an Plus. Der Basiswiderstand vom ersten Transi kann wohl deutlich größer als 560R sein, der Arbeitswiderstand des Inverters sollte so 1k sein. Die Gatewiderstände würde ich so auslegen, dass bei "leerem" Gate die 14V keinen Strom größer als den für die BC328/338 zulässigen fliessen lassen - also 28Ohm zusammen oder halt 56 Ohm vor jedes Gate. Das ist gar nicht mal so niedrig, wie schnell wird Deine PWM sein? Zur Not kann man die auch noch ein ganzes Stück kleiner machen, da die Transen deutlich mehr Impulsstrom aushalten.
OnkelTobi
20.04.2007, 21:24
Wie wärs denn bei großen Lasten mit einem Solid-State-Relais?
Sind die schnell genug für ein PWM-Signal?
Die Relais gibts billig bei eBay (5€) und sind für enorme Lasten geeignet...
Also frequenz von dem bts sind maximal 125Hz , also reichlich wenig
aber dennoch:
@OnkelTObi
Wenn das Relais schnell genug ist (anzug-abfallzeit)..
Wenn du mit dem relais die hohe last so schnell schaltest, hast du nen extremem verschleiß. der schaltstrom der relais ist um einiges niedriger als der haltestrom, und jedesmal klack klack, hast du nen lichtbogen am relais.. das verbrennt dann schnell an den kontakten.
bei 125Hz, also 125 mal klick pro sekunde, kommst du zwar nicht ultraschnell, aber doch sehr schnell and die grenze der schaltspiele..
vom nervigen klackern mal abgesehen..
und ob das relais dann an den kontakten weniger als 0,02Ohm hat
bzw 0,01 weißt du auch nicht :-) (festschweißen)
@Shaun:
bei der niedrigen frequenz..
brauch ich da überhaupt die treiberstufe?
würde da nicht der inverter-transistor reichen mit pullupwiderstand?
oder soll ich das machen wegen verlustärmer..
Naja. siehe Anhang, ich hoffe so passt das jetzt einigermaßen:
inverter-trans.: 16mA basisstrom
high transistor: 55mA basisstrom
low transistor: 51mA basisstrom
also bei allen mehr als 1A stromfluß möglich:
0,016*250 = 4.000mA
die 125Hz sind für den motor wohl sowieso zu hoch..
(wegen der ansteuerung wie original is mir grad was eingefallen...)
achso, wenn du gerne Änderungen an den R's hättest, sag mir den Namen.. R5 , oder R6 z.B. .. O:)
sooooo.. da ja wohl nurnoch details fehlen..
hab ich mich mal (zum ersten mal) am layout in eagle probiert... *bäh*
anschließend alles mit kupferflächen zugekleistert, zum ätzmittel sparen...
anstatt dem 7-pol bts , hab ich den 5 pol bts555 genommen, und 2 punkte drangesetzt..
siehe Anhang..
die dioden etc haben ja flexible beinchen, deswegen hab ich da lieber größer dimensioniert..
würde das mit dem *.brd so einfach klappen ?
error sagt er mir keins..
hab dass ding aber auch erst nach und nach kapiert.. und nachdem alles fertig war, das mit dem "route" in der Anleitung gelesen :-b
für das unbekannte Stufen-Umschalt Relais, hab ich einfach nur 4 löcher vorgesehen..
OnkelTobi
21.04.2007, 19:46
@OnkelTObi
Wenn das Relais schnell genug ist (anzug-abfallzeit)..
Wenn du mit dem relais die hohe last so schnell schaltest, hast du nen extremem verschleiß. der schaltstrom der relais ist um einiges niedriger als der haltestrom, und jedesmal klack klack, hast du nen lichtbogen am relais.. das verbrennt dann schnell an den kontakten.
Ähm - Solid-State-Relais sind nicht mechanisch!
Hier eine Auktion be eBay mit 90A-Relais:
http://cgi.ebay.de/2-Solid-State-Relais-Out-600V-90A-und-480V-50A-NEU_W0QQitemZ290107265305QQihZ019QQcategoryZ129124 QQrdZ1QQcmdZViewItem
Bei diesem Projekt wird die Heizung eines Pizzaofens (500W) mit einem Solid-State-Relais mittels PWM gesteuert.
http://thomaspfeifer.net/backofen_smd_reflow.htm
Andere Projekte nehmen gar 2000W-Öfen :)
Erzeugt man das PWM-Signal mit einem Ne555 (http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_ne555.htm) sollten die Kosten unter dem eines einzelnen BTS liegen.
Der BTS ist ja selber schon für Lasten bis 2A ausgelegt, also volllkommen Overkill wenns drum geht ein einfaches unbelastetes Signal zu erzeugen.
Zu dem Layout oben:
Bedenke dass bei 500W@12V mehr als 40A durch die Leiterbahnen fließen.
Die Leiterbahnen müssen so breit wie möglich sein.
Selbst bei 10mm sind bei 35µm Kupferauflage aber nur ~20A möglich.
Die Bahnen müssen womöglich zusätzlich mit Kupferdraht verstärkt werden.
Zudem müsste man erstmal durchrechnen, wie hoch die Verlustleistung ist. Und ob ein P-Kanal-MosFet überhaupt ausreicht.
Die besten IRF-P-Kanal-Mosfets haben bei einer Ansteuerspannung von 10V einen Innenwiderstand von 20mOhm (IRF4905L, IRF4905S, IRF4905).
Man muss also mit Sicherheit mehrere parallel schalten.
Gehen wir von 50A/12V aus und sagen wir wir haben 4 Stk. der 20mOhm-Typen parallel. Dann haben wir noch immer eine Verlustleistung von 12W, die als Verlust weggekühlt werden müssen.
Es muss also ausreichend Platz für die Kühlung der Fets auf der Platine vorhanden sein.
Ein Solidstate-Relais muss mit Sicherheit auch gekühlt werden, kann aber sicher auch einfach irgendwo an die Karosse geschraubt werden (aufpassen, ob die metallische Oberfläche der Relais ein Potential hat!).
Gruß Tobias
achso, ich dachte solid state = monostabil,
die dinger hab ich bei conrad aber schonmal angeschaut.
Zu der strombelastung:
der lüfter hat maximal 500W
diese laufen aber nicht über die schaltung, sondern direkt über ein relais.
über die schaltung läuft nur 1. und 2. stufe (ca 20% und 40%, aber niemals mehr als 50%)
ich hab 2 von den 0,02Ohm p-fets parallel veranschlagt. (=0,01Ohm)
die schaltung selbst wird normal bestückt, also leiterbahnen unten, teile oben, nur die mosfet werden auch nach unten geschraubt.
die leiterbahn wird dann verzinnt, und entlötlitze aufgelötet. Unten werden die kühllaschen isoliert aufn 4mm-alublech geschraubt, und das dann auf den karosserieträger.
Obenrum die ganze Schaltung und unten sollte das mit epoxy vergossen werden(bis auf die kühlfläche..Die Bauteile gehen alle bis 150°C (übertempschutz ist ja drin), was aber auch mit 25W da wohl nicht erreicht werden wird
original sitzt da der 2-stufen widerstand, der die Energie komplett verbrät
jetzt schau ich aber mal an wie schnell die sind, günstig vom preis fand ich die aber nicht, und gegen ebay hab ich bei so kleinkram eine Abneigung.
Anhang:
die solid-state Relais bei conrad (10-90A) gehen bei schaltspannung alle nicht unter 24V (AC), steuerspannung schon.. ??
http://www.crydom.com da gibts auch welche für DC .
ein-aus jeweils 1mS, würde also sogar gehen..
oder hab ich das im kopf grad verrechnet?
PS.:
Den NE555 muß man erstmal mit kfz-tauglichen tempbereich bekommen, conrad und reichelt = nöö , das Problem hatte ich schon ;-)
EDIT:
ABER!!
Danke für den Hinweis :-) !
niemand mehr nen tipp wegen den widerständen, oder is das in dem rahmen eh wurscht ?
noch ne Frage/Antwort:
Zitat Google/ Shaun ;-)
"Also: MOSFETs lassen sich nur in Schaltanwendungen einfach so parallel schalten, im Linearbetrieb sind die Dinger viel zu nichtlinear. "
da ich die ja parallel betreibe, als schalter, dürfte das so ohne probleme gehen.. irgendwelche Einwände?
Weil nur weil man etwas machen kann, muß es ja nicht optimal sein
kleiener vorwiderstand jeweils an die gates der mosfets oder nicht?
ich schau mir jetzt das layout nochmal an, das geht noch besser...
Ja, kleiner Gatewiderstand, und immer noch so groß, dass bei "leerem" Gate der maximale Strom des treibenden Transistors nicht überschritten wird. Parallelschalten bei Schaltanwendungen ist möglich.
@PsiQ
paralell schalten von Mosfets ist ausdrücklich erlaubt.
Allerdings verdoppelt sich die kapazität und der ESR wird halbiert.
--> Gateumladestrom steigt stark an!
d.h.
ich mach also die dinger parallel ohne jeweils einzelne widerstände (das gleicht sich soweit ich gelesen habe über die erwärmung aus)
und dann kommt da
Wert: (14V = maximalspannung, eher 13,8V)
bei 14V und 800mA
14V : 20Ohm = 0,7A = 700mA
also ein 20Ohm Widerstand dran..
Wattzahl:
R*I² => 20Ohm*0,7*0,7 = 9,8W .. hui ui ui..
da sollte ich also nen 11Watt nehmen, oderwie?
der peak strom fließt ja nicht dauernd?
#############################
hab das design mal überarbeitet..
man kann dann maximal 4 mosfets einbauen..
achja, bevor jemand fragt:
damit die lastleiterbahnen breiter sind, wird drain an die metallöse geschraubt,
und der pin 3 abgezwickt..(ist doch der richtige..?)
besserer stromanschluß IN, breitere leiterbahn OUT
und sinnvoll kleiner als 100x80 wirds eh net...
siehe anhang ..
Dankeeee!
[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]
Hi Psi,
tut mir leid, dass ich nochmal mecker, aber: die meisten verluste entstehen beim umschalten. Das umschalten geschieht in endlicher Zeit und dabei werden alle Bereiche von R_min bis R_max durchfahren. In dieser Zeit ist der Mosfet ein Widerstand. Über die Zeit integriert entsteht dabei Wärme. Deswegen versucht man die Zeit möglichst klein zu halten, wobei 20R natürlich nicht förderlich sind :) Bei jedem einzelnen Schaltvorgang entsteht garnicht sooooviel Wärme. Aber bei z.B. 20kHz kommt einiges zusammen.
Ich habe den thread nicht mehr im Kopf, bei dir waren es glaube ich 125Hz? Dann ist ja gut :) Trotzdem würde ich die Verlustwärme wesentlich höher ansetzen als ausgerechnet.
Der Baustein, der den Mosfet treibt, wird im Impulsbetrieb genutzt, d.h. du kannst in die Nähe dieses Wertes gehen.
Woher du deine 11W hast, weiß ich aber nicht :(
125Hz passen
ääääh..
die 11Watt wären der wert/typ vom widerstand => verlustleistung, aber da sollte ich evtl 17W nehmen.. => wenn dauernd 700mA durchgehen..
ich kann ja auch nur 10Ohm gatewiderstand nehmen, dann wäre der maximalstrom aber über dem der treibenden transistoren..
hmm.. die Lastwiderstände könnte ich ja evtl mit cyanacrylat gleich mit auf die kühlplatte kleben.. ich hoffe ja nicht, dass die jemals heißer als 85°C wird :-)
Ich erwarte so 30W rum an den mosfets..
Überschlägig:
30Ax30Ax0,02Ohm => 18W x2 => 36W
wobei ich ja weniger als 0,02 Ohm widerstand habe
und eigentlich nur 20A
die exaktere formel wo die schaltfrequenz eingeht find ich grad net.
Umax*Imax*f*(ton+toff)/6. Bei 125Hz also kein Grund, sich Sorgen um den Gatewiderstand zu machen. Immer so klein wie möglich, aber so groß wie nötig, das lässt im Zweifelsfall weniger EMV-Probleme aufkommen, vermeidet aber unnötige Verluste. Deine Rechnung der Verlustleistung macht so natürlich keinen Sinn, der Strom fliesst ja nur für einige zig Nanosekunden lang, dann ist erstmal für 8ms Ruhe. Worst case: 0,7A fliessen kontinuierlich in 2x3,4nF und laden diese auf 14V -> dauert ca. 140ns, real natürlich länger, weil der Strom während Ugs steigt abnimmt, aber das spielt von der Energie her keine Rolle. Man könnte das auch über die Gesamt-Gateladung machen, aber das ist bei dieser Frequenz so sinnlos, dass ich es lasse.
Danke für die Formel! (gleich mal rechnen, und dann mal mitm solid-state)
Man könnte das auch über die Gesamt-Gateladung machen, aber das ist bei dieser Frequenz so sinnlos, dass ich es lasse.
Öm, ich schließe daraus...
5 Watt widerstand reicht, mit 20Ohm
die Verlustleistung liegt unter 30W .. und alles wird gut ? O:) ?
OnkelTobi
23.04.2007, 21:34
Welche Aufgabe soll eigentlich dieser ominöse Lastwiderstand - es ist glaube ich R11 - haben?
Wieso sollen da 700mA druchfließen?
also rechnung bei mir:
Umax*Imax*f*(ton+toff)/6
Welchen Wert nehm ich für die Schaltzeit -ausm datenblatt eine?
[die 2mS nehm ich, weil der höchste Zeitwert im datenblatt bei 99nS liegt, und dein Wert mit den 700mA = 140nS)
14V*30A*125*(2mS)/6 = (14V*30A*125*0,002)/6 = 17,5W ..
sind das dann die schaltverluste?
Plus die dauerverluste? (mit 2 parallel)
also 30A*30A*0,01Ohm = 9W
18W + 9W = 27W Verlust
mitm solid state, 1mS an, 1mS aus..
naja, es wäre weniger...weniger Widerstand und weil ich ja das ganze drumrum nicht benötige..
Welche Aufgabe soll eigentlich dieser ominöse Lastwiderstand - es ist glaube ich R11 - haben?
Wieso sollen da 700mA durchfließen?
äh, der R11 ist der vorwiderstand für die mosfet gates.. um den es auch da oben geht.. aber das is ja nu geklärt..
der soll vom sinn her den stromfluß der transistoren begrenzen, damit die nicht überlastet werden..
OnkelTobi
23.04.2007, 22:59
Aber in die Gates der Mosfets fließt kein Strom.
Mosfets sind spannungsgesteuert - von daher werden die Transistoren nicht belastet...
durch nicht, aber rein schon, wie bei kondensatoren
die gates werden auf und entladen, und das ständig wegen dem pwm,
also hab ich auch nen ständigen stromfluß rein raus..
wenns nicht so wäre, hätte ich mir die ganze treiberstufe sparen können..
hätte ich wahrscheinlich eh, aber so is schöner und definierter ;-)
OnkelTobi
24.04.2007, 00:30
Die Gatekapazität eines Mosfet liegt im pF-Beeich. Da die Frequenz eh nur bei 125Hz liegt, kannst du das vernachlässigen.
Wenn dann macht die Treiberstufe nur Sinn, wenn du die Flankensteilheit erhöhen willst.
@PsiQ: Aus 99ns und 140ns machts Du 2ms???
@OnkelTobi: Es fliesst Strom. Und es fliesst viel Strom, die Gates bringen es bei zwei MOSFETs zusammen auf 6,8nF. Wenn Du einen 6,8nF-Kondensator ständig von 0 auf 14V und umgekehrt hart umlädst, schädigst Du auf Dauer die schaltenden Transistoren. Wenn es bei Dir immer gut gegangen ist, hattest Du eines oder mehreres von diesen Dingen nicht: -Dauerbetrieb statt Kurzzeittest, -Transistoren mit besonders hohem hFE, -erhöhte Anforderungen durch extreme Umgebungstemperaturen. Dafür aber Glück. Ich bekomme desöfteren Geräte, wo der Hersteller "versäumt" hat, einem Transistor, der einen Kondensator entlädt, einen Strombegrenzungswiderstand beizufügen, was sich in den absurdesten Ausfallszenarien äussert. Transistoren werden "leck", schalten gar nicht mehr, die BE-Schwellspannung steigt - alles Dinge, die bei der Fehlersuche viel Zeit kosten, reihenweise zu Ausfällen führen und durch sauberes Design vermeidbar gewesen wären.
@PsiQ: Aus 99ns und 140ns machts Du 2ms???
140+100= 240
milli.mikro.nano.pico
2.........4......0......0... 2,4milli ?
Näherungsweise ich hab doch keene ahnung nich nich..
was machst du eigentlich hauptberuflich, neben elektroseelsorge?
Elektroschrottvermeidung :) Industrieelektronik und Angrenzendes reparieren, erweitern, modifizieren, beraten... Ach ja, und eine Diplomarbeit war da ja auch noch, Sonde zur vektoriellen Messung von E-Feldern mit faseroptischer Ableitung mit komplexer Synthese des Sondensignals, auch verwendbar als Eichleitung und VNA für S21 und als Spektrumanalysator.
Kommen auch MOSFETs drin vor :)
100ns+140ns=240ns würde ich sagen.
OnkelTobi
25.04.2007, 11:18
@Shaun
Man lernt immer wieder was neues :)
Es ist vielleicht etwas Offtopic, aber wie bestimmt man den Innenwiderstand und dementsprechend den Strom?
Ein Versuch für IRF7456 (N-Kanal):
U(GS)=5V
f=450Hz
C(GS)=3,6nF - Gatekapazität
Kapazitiver Blindwiderstand B=1/(6,28*f*C)=98kOhm
Strom ohne zusätzliche Begrenzung I=50µA
Welche Größen spielen noch eine Rolle?
Die Frage ist für mich doch recht wichtig, da ich den Aspekt des Stroms druch das Umladen der Gatekapazität bisher als vernachlässigbar erachtet habe.
Gruß Tobias
/edit
Selbst in den Appnotes von Atmel z.B. für die Auslegung eines Schaltreglers sind keine Widerstände vorgesehen!?
Als Beispiel http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1659.pdf
Seite 40 - links oben - Ansteuerung von Q4
/edit2
Ich habe nochmal meine obige Berechnung überlegt...
Der ESR spielt sicher eine tragendere Rolle - wenn der sehr klein ist, ist der Strom beim Beginn des Ladens der Gatekapazität ja immens...
Woher bekomme ich diese Daten?
Ich selber habe eine Schaltung regelmässig über Stunden im Einsatz.
Geschaltet wird dabei ein Strom von >4A. Temperaturen zw. -15 und 60°C.
Selten Dauerlast, fast immer unter 90% Taktverhältnis.
Aktuell ohne Widerstand in der ansteuerung des Gates.
Da muss ich wohl mal mein Oszi schnappen und mal eine Messung vornehmen... :)
Wenn Du Deinen MOSFET mit einem Sinussignal steuerst, stimmt Deine Berechung des Blindwiderstandes. Für alle anderen Signalformen ist das falsch.
Du steuerst den MOSFET idealerweise mit unendlich steilen Impulsen (ideal im Sinne des Schaltverhaltens, nicht der Realisierbarkeit und der EMV!). Der intrinsische und äquivalente Gate-Widerstand wird selten angegeben, höchstens wenn Hersteller für ihre Produkte werben als gesicherte Größe genannt (zB für den in etwa mit Deinem MOSFET größenordnungsmäßig vergleichbaren Si4892: 1 Ohm), da beim Design einer Ansteuerung für einen schnellschaltenden MOSFET ohnehin ein trade-off zwischen nötigem Treiberstrom, minimalen Verlusten und minimalen Abstrahlungen gefunden werden muss, also sowieso mit dem Gate-Vorwiderstand experiementiert werden muss.
Bei entladendem Gate, 12V Steuerspannung und 1Ohm Rg_in kannst Du also von einer Spitze bei 12A ausgehen. Der Innenwiderstand und die bei weitem nicht so hohe Stromtreiberleistung der steuernden Transistoren mildern das zwar ab, aber nicht wie es fachlich richtig wäre.
Ich habe gerade 4A-Treiber in einer Applikation eingesetzt (hat nichts mit dem Messgerät aus dem vorigen Posting zu tun, ist für einen Schaltregler), die Verfügbarkeit der Dinger legt nahe, dass dort auch Bedarf besteht...
Sonde zur vektoriellen Messung von E-Feldern mit faseroptischer Ableitung mit komplexer Synthese des Sondensignals, auch verwendbar als Eichleitung und VNA für S21 und als Spektrumanalysator.
Is das was essbares ? :mrgreen:
Update!
Hab:
-das Layout verbessert (Relais, trimmer etc)
-die Teile (hoffentlich) passend rausgesucht, Größe und Wert
-den Platinenätzmensch mal angemailt ob er mit meinem layout zurecht kommt, von wegen Abstände und so (bisher keine antwort)..
Teilekosten gesamt ohne drumrum ca 28euro
(Reichelt+Conrad+Platine 70µm)
die widerstände hab ich wegen nur einem cent preisunterschied fast alle in 2W genommen
http://upload8.postimage.org/52973/BauteileKupferRelais.jpg (http://upload8.postimage.org/52973/photo_hosting.html)
http://upload8.postimage.org/52987/BauteileRelais.jpg (http://upload8.postimage.org/52987/photo_hosting.html)
Mal schauen wann und wie ich's mache.. und ob ;-)
OnkelTobi
11.05.2007, 21:08
@shaun
Ich habe inzwischen mal eine PWM-Ansteuerung mittels Mosfet simuliert.
Die Spice-Modelle gibts ja direkt von IRF und ich muss sagen, der Höhe der Schaltströme war überraschend hoch.
Bsp.:
PWM-Signal:
V=5V
f=1khz
t(Raise) bwz. t(Fall)=600ns (gemessener Wert an einem Atmel i/O Pin)
Mosfet ist ein IRF7456
Geschaltene Last ~30W @ 17V
Der maximale Strom beim Umschalten lag dabei bei ca. 200mA (t<1us).
Mit einem zusätzlichen Widerstand in der Gate-Ansteuerung wurde dieser Wert reduziert. Die Verlustleistung im MosFet aber stieg ziemlich an. Werte hierfür habe ich mir dummerweise nicht notiert. Bei Gelegenheit wollt ich das ganze aber eh nochmal mit anderen Mosfets simulieren...
Da ich bisher keine Problem im Einsatz hatte, nehme ich an dass die I/O-Pins eines Atmels, sowie die Mosfets die 200mA für 1us wegstecken können.
Für meine kommenden Schaltungen werde ich aber wohl einen Gatewiderstand mit einplanen...
Gruß Tobi
Oder einen Treiber :) Aber das hatten wir ja schon desöfteren. Find' ich gut, dass Du Dir die Problematik mal veranschaulicht hast. Ich mache das immer erst dann, wenn das Problem auf dem Tisch liegt und dann wird geflucht. Oder 4A-Treiber von TI eingebaut :)
wie heißt denn der treiber ?
nur für den fall... O:)
ich warte grade noch auf die platine (sollte diese woche kommen)
und die teile von conrad (wahrsch. morgen)
und dann gibts erst lötaktion, dann ne funktionsmeldung..
Ich weiß nur net wo ich 500W Last herbekomme :-k
UCC27323..27325 usw., aber nicht als Allheilmittel verstehen! Ich habe die Dinger eingesetzt, weil ich 4 dicke fette TO247-MOSFETs mit 100kHz schalten will und es kommt auf jedes % Wirkungsgrad an, immerhin geht es um gut 1kW. Hab gerade gesehen dass es auch welche mit 9A gibt ... geiiiiel ;)
soo .. update ...
Klappt Net!! *Heul*
Naja, hatte ich ja erwartet:
Habs schön aufgebaut und auch alle bauteile drauf..
aber es tut nicht wie es soll.
hab ne 30W halogenblampe zum testen dran, die leuchtet zwar,
lässt sich aber in keinster weise hoch oder runter regeln..
Die Platine lässt sich auch nicht so schön löten (lötstopplack??),
aber ist ansonsten sehr gut geworden.
Hab dann vermutet ich hab den steuer ic falsch verbastelt..
Den bts 629 , also mal nur mit minimalbeschaltung ne schaltung aufgebaut, aber da das gleiche Problem, mit dem Poti lässt sich die taktrate nicht beeinflussen. (da ist nur ne K.I.-Belechtungsbirne 3W dran)
Frage:
Kann dass daran liegen, dass ich nen 5k poti statt nem 2,5 k benutze ?
normalerweise geht
pin1 pin2 pin3 .....das poti mit 2,5k
GND , Vc ,Vref .. hab da 5k dran, das sollte ja auf den internen komparator gehen, und damit dann entsprechend der C aufladung nen pwm bauen.. tuts aber nicht... *hmpf*
schaltung wie auf seite 8-9 im datenblatt (anhang), dimming of dashboard lighting
Wenn diese Trivialschaltung für sich genommen schon nicht tut, gibt's ja nicht so viele Möglichkeiten mehr: Verdrahtungsfehler, Lötfehler, Bauteilfehler, alles für sich recht leicht auszuschliessen bei den wenigen Teilen. Der Wert des Potis dürfte in weiten Grenzen egal sein. Im Falle eines Schaltungsfehlers wäre es natürlich schade um die Platine, woraus man für die Zukunft schliessen könnte, eine neue Schaltung erstmal experimentell auf Punktraster o.ä. zu löten, bevor man Platinenmüll produziert. Wenn ich Neuland betrete habe ich auch immer noch ein schlechtes Gefühl mit einer schönen sauberen dichtgepackten Platine, nach der ersten Änderung sieht da gar nichts mehr schön und sauber aus :(
ich drück den heute abend mal meinem vater aufs auge:
"Guggssdu!"
evtl findet der was offensichtliches ;-)
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