PWM Problem, MOSFET wird heiß

[Jakob L.]

Eigentlich sollte es bei auch direkt mit dem Mosfet am µC funktionieren. Der IRL2202 hat eine Gate Charge von ca. 20 nC von weitgehend sperrend bis weitgehend leitend. Bei einem Gate-Strom von 10 mA sind das 2 µs. Das ist zwar relativ lang aber bei kleinen PWM-Frequenzen (bis ca. 1 kHz) noch kein wirkliches Problem.

Ich glaube eher, dass es daran liegt, dass die Schaltung nur von einer LiPo-Zelle versorgt wurde. Der Spannungsregler hat einen Spannungsabfall von ca. 400 mV (bei 100 mA und 25 Grad). Dazu kommt, dass die Spannung des Akkus möglicherweise bei Belastung deulich unter die Nennspannung abfällt. Insgesamt bleiben da nicht viel mehr als 3V für den Mikrocontroller. Da der Mosfet mindestens ca. 3V am Gate braucht, um einigermassen gut zu leiten, wird es schon verdammt knapp. Die Erhöhung der Betriebsspannung des Controllers auf 5V ist daher auf jeden Fall eine gute Idee. Damit sollte der Mofset voll durchschalten und nicht mehr nennenswert warm werden.

[hunni]

Ich habe zum probieren einfach die 5 Volt vom ISP Programmiergerät genommen und siehe da, der MOSFET bleibt kühl. Allderdings ist die Ausgangspannung sehr instabil, da ich den 1000 µF Kondensator rausgenommen hab. Ich habe mich nach einer Alternative zu dem großen MOSFET umgesehen: Ich habe hier zuhause immer noch den IRF 640 rumfliegen. Der hat allerdings nur 17 Ampere, scheint allerdings sehr schnell zu sein, was die Schaltzeiten angeht. Kann ich diesen auch mit 125 KHZ oder sogar 1 MHZ takten?

Habt ihr vielleich noch einen Tipp, welchen MOSFET man gut für solche Aufgaben nehmen könnte?

Gruß Hunni

[Kampi]

Dann lag die Erwärmung des FETs daran das er nicht richtig durchschalten konnte. Da er bei 3V voll durchschaltet und du die Schaltung gerade mal mit 3V betrieben hast war das ein bischen knapp. Durch erhöhen der Betriebsspannung hast du ein kleines Polster dazu gemacht. Die Frage ist.....brauchst du die 17A? Und ich würde den FET eher mit 125kHz takten da 1MHz schon echt krass sein kann von der Ladung. Du musst bedenken je schneller du den FET umlädst desto größer ist der Strom den der µC-Pin bereit stellen muss. Und da du den FET direkt an den Pin angeschlossen hast würde ich eher auf 125kHz zurück greifen.

[ManuelB]

Wäre es dann nicht auch sinnvoller einen " richtigen" Stepdown mit Induktivität und Freilaufdiode zu verwenden/aufzubauen , wenn die Qualität der Ausgangsspannung so nicht reicht?

MfG
Manu

[hunni]

Ja das ist ehrlich gesagt eine gute Frage.... ich wollte die Glühung universall einsetzbar machen, also auch für Sternmotoren bis 9 Zylinder.... also 45 Ampere auf der Ausgangseite. Nun wollte ich die Schaltung doch erstmal kleiner bauen. Wenn ich den MOSFET nun tatsächlich über einen Optokoppler schalte, wie muss ich den dann beschalten, dass wenn der µC Pin auf High liegt, dass dann das Gate des MOSET auch auf High steht? Ich tu mich da jedes mal schwer mit.....
@ManuelB das habe ich auch schon gedacht, ist warscheinlich besser, dann kann ich auch mit der Taktrate runter

[Kampi]

das habe ich auch schon gedacht, ist warscheinlich besser, dann kann ich auch mit der Taktrate runter

Der Controller wird es dir danken
Und wenn du willst das der FET schaltet wenn der µC schaltet obwohl nen Opto dazwischen ist machst du es so:

Bild hier  

Den 10k - 100k Widerstand kannst du dann auch als Pull-down nehmen falls der Opto sperrt.

Uups Bild ist gedreht -.- sorry

[Jakob L.]

Die Schaltng mit dem 10k-100k Widerstand ist definitiv nicht geeignet, da sich dann beim Ausschalten die gesamte Gate-Ladung über den Widerstand entladen muss. Bei einem so großen Widerstand kann das sehr lange dauern kann und während dieser Umschaltzeit entstehen wieder hohe Schaltverluste. Besser ist eine kleine Gegentakt-Endstufe aus einem NPN und einem PNP-Transistor zum Ansteuern des Gates.

Für die Anwendung (Glühkerze) gibt es eigentlich keinen sinnvollen Grund, warum man die Schaltfrequenz größer als 1 kHz wählen sollte. Dann liegt an der Glühkerze eine gepulste Spannung an und die Leistung wird durch das PWM-Signal ständig ein- und ausgeschaltet. Das wird aber durch die Wärmekapazität geglättet und ist somit kein Problem.

Wenn du viele Glühkerzen gleichzeitig ansteuern willst, dann wäre es sinnvoll, dazu mehrere zeitlich versetzte PWM-Signale zu generieren, so dass der Akku bzw. der Eingangskondensator der Schaltung sich nicht unnötig durch den hohen Impulsstrom erwärmt. Mit Software-PWM lassen sich die Signale leicht etwas versetzt generieren.

[hunni]

ich denke ich werde das erstmal mit einer glühkerze probieren und dann weitersehen. Das ganze sollte natürlich auch nicht zu groß werden, da ich das alles noch auf einer 30X30 Platine unterbringe..... Könnte ich nicht einfach einen 2n7002 Mosfet nehmen und dann einen kleinen widerstand so 1 K ohm?