EDL Leistungsstufe 250W

Alles rund um die Hardware der elektronischen digitalen Last
Roddot
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Beitrag von Roddot »

Hallo Amd65,

Du hast völlig recht,
offensichtlich sollen diese Fet`s lt Hersteller tatsächlich besser nicht für den ohmischen Bereich "missbraucht" werden.

Der popelige (To220) IRF3305 ist wohl die einzigste Ausnahme.

Mit den Datenblättern kann man nicht wirklich was anfangen wenn man doch linear darauf rummachen will.

So besehen sind die Datenblätter für diesen speziellen Fall nutzlos.

--> ausprobieren und hoffen das das Si-Plätchen gross genug ist.

Wirklich erhellendes habe ich im w3 nicht gefunden.
Dieser Link ist alt, bietet aber zumindest eine Erklärung wo der DC-Schuh dem Fet drückt und warum es doch Widerstände sein müssen wenn man die Fets "parallelisiert".
Haben also auch sowas wie den Zweiten nur ganz anders.

http://powerelectronics.com/mag/Ely%20J ... %20PET.pdf
consuli
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Beitrag von consuli »

Evtl. könnte man statt des IRF3305 auch den IRF3205 nehmen (http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf3205.pdf). Der kann zwar nicht ganz so viele Watt verbraten, ist aber a 1.10 Eur sehr günstig. Und bei gängigen Elektronikversendern (Reichelt, Conrad) verfügbar.

Gruss
Consuli
amd-65
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Beitrag von amd-65 »

consuli hat geschrieben:Evtl. könnte man statt des IRF3305 auch den IRF3205 nehmen (http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf3205.pdf). Der kann zwar nicht ganz so viele Watt verbraten, ist aber a 1.10 Eur sehr günstig. Und bei gängigen Elektronikversendern (Reichelt, Conrad) verfügbar.
Ich denke mal, CM hat den IRF3305 wegen dem extrem niedrigen internen Wärmewiderstand gewählt. Wenn man mal eine Rechnung aufmacht:

Die Abschalttemperatur des LM75 liegt bei 70°C. Die reale Temperatur der Meßstelle wird 10K höher liegen. Weiterhin wird es ein Temperaturgefälle von ca. 5K zwischen Kontaktstelle der FETs und Meßstelle geben. Man muß daher mit einer Temperatur des Kühlkörpers im Bereich der FETs von 85°C rechnen.

Jeder Transistor muß ein Viertel der Leistung wegschaffen. Da die Stromverteilung nicht ideal ist, sollte man 15% mehr veranschlagen. Das sind dann ca. 72W.

Der IRF3305 hat einen internen Wärmewiderstand von 0,45K/W der Übergangswiderstand zum Kühlkörper wird bei 0,5K/W liegen, sodaß sich ein Summenwiderstand von 0,95K/W ergibt. Bei 72W Leistung ergibt sich damit eine Temperaturdifferenz zum Kühlkörper von 68K. Bei 85°C Kühlkörpertemperatur ist man dann bei 153°C Junction-Temperatur. 175°C sind max. zulässig.

Für den IRF3205 mit 0,75+0,5K/W Wärmewiderstand ergibt sich eine Temperaturdifferenz von 90K. Man erreicht dann bereits eine Junction-Temperatur von 175°C. Die Endstufe wird unter Volllast und unzureichender Kühlung 'wegbrennen', bevor abgeschaltet wird.

Wenn man alles mit 6 x IRF3205 rechnet, kommt man auf eine Temperaturdifferenz von 60K und damit auf eine Junction-Temperatur von 145°C.

Wenn man andere (schlechtere bzw. billigere) FET's nimmt sollte man deren Anzahl erhöhen.

Damit man die 0,5K/W zwischen Gehäuse und Kühlkörper erreicht (Montage ohne Isolierung und mit Wärmeleitpaste), benötigt man eine Anpresskraft >20N. Die FETs müssen per Bügel bzw. Klammer auf den Kühlkörper gepreßt werden. Eine einfaches Anschrauben mit einer M3 Schraube ist nicht ausreichend.

Gruß
amd-65
huluvu
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Beitrag von huluvu »

Hallo allerseits,

heute habe mich nun noch einmal intensiv mit dem Thema beschäftigt und habe IMHO eine gute, wenn auch nicht ganz billige Lösung gefunden.
Es gibt von IXYS eine Produktfamilie welche speziell den linearmodus beherrscht und für diese Aufgabe gedacht ist.
Der Nachteil ist aufgrund der hohen zulässigen DS-Spannung von 500-1200V recht große Rds(ON) und der (hohe) Preis.

Aufgrund des Preises und der Möglichkeit 1 st zu bestellen den Typ IXTQ30N50L2 im TO-3P Gehäuse gewählt.
Preis bei Digi-Key ca 6,30Euro/st (incl. Mwst)
4 von diesem Typ dürften der Aufgabe gut gewachsen sein und man könnte sogar bei 0,5V fast die 10A erreichen (hängt von den zusätzlichen Widerständen ab die man noch dazurechnen muss).

Es gibt mit dem IXTN62N50L (SOT-227) und einem potenten Kühler vielleicht die Möglichkeit mit nur einem Bauteil aus zukommen, allerdings kostet dann ein Mosfet ca 36Euro und man muss mindestens 10 Stück bestellen :?
Was haltet ihr davon?
Gibt es hier im Forum schon jemand mit einer 250W Version die gut funktioniert (nicht nur statisch getestet)

Gruß huluvu
EXA
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Beitrag von EXA »

Hallo zusammen,
ich wollte mal fragen, was denn bei 250W von der Genauigkeit übrig bleibt?
Ich hatte schon vor, dem EDL einen DAC8811C (16Bit) zu gönnen.
Den Kühlkörper bringt man wohl am besten an der Rückwand außerhalb des Gehäuses an, dabei sollten die Verbindungskabel nicht länger als 30cm sein ?!?
Muss ich mir über eventuelle Störeinstrahlungen (evtl. vom benachbarten DCP-Trafo) Gedanken machen?
250W verbraten zu können ist ansich schon eine tolle Sache, allerdings liegen mir verlässliche Messdaten mehr am Herzen.

MfG
EXA
Roddot
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Beitrag von Roddot »

huluvu hat geschrieben:Hallo allerseits,
...
Es gibt mit dem IXTN62N50L (SOT-227) und einem potenten Kühler vielleicht die Möglichkeit mit nur einem Bauteil aus zukommen, allerdings kostet dann ein Mosfet ca 36Euro und man muss mindestens 10 Stück bestellen :?
Grundsätzlich denke ich das zwei "große" FET auf separate Kühlkörper geschraubt, die mechanische Zielsetzung sein sollten.
Ob die Ausgleichswiderstände dann nötig sind muss man ausprobieren.
Bei zwei ist der minimale resultierende RDS ja auch besser. (geringer)
Die IXYS gibt es in den SUPER-Gehäusen 247/264, die währen wohl optimal, nicht zu teuer und können auch auf "Normale 19" Kühlkörper" geschraubt werden.
EIn Kühlkörper für 36€ ist nicht unbedingt nötig wenn diese Kühlkörper noch mit 92er Lüfter versehen werden.

Einige Ixis-Typen geben auch Tc mit 75°C an, das ist sehr hilfreich
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huluvu
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Beitrag von huluvu »

Hallo zusammen,
ich wollte mal fragen, was denn bei 250W von der Genauigkeit übrig bleibt?
Hallo EXA
Ich arbeite fast täglich mit verschieden Elektronischen Lasten und glaub mir, da ist die Präzision das kleinste Problem :wink:
Grundsätzlich denke ich das zwei "große" FET auf separate Kühlkörper geschraubt, die mechanische Zielsetzung sein sollten.
Ähm...soso :wink: wenn du meinst, jedenfalls müsste man erst mal eine Quelle finden wo es die Dinger in Einzelstückzahlen zu kaufen gibt, oder eine Sammelbestellung anleiern.
Aber schön das dir mein "Fund" gefällt :D

Mich irritierte beim Datenblätter durchschauen nur ein wenig das CM für die Bestückung mit IGBTs eine minimale Spannung von 2,4V angibt Zitat CM: "Wenn eine minimale Spannung von rund 2,4V toleriert werden kann, dürfen auch die bei linearer Ansteuerung robusteren IGBTs eingesetzt werden"
Bei dem Typ IRG4P254S werden aber typisch 1,32V@55A angegeben! hab ich da etwas falsch interpretiert oder stehe ich da auf dem Schlauch? (mit IGBTs habe ich so gut wie keine Erfahrung)

Gruß
Huluvu
Roddot
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Beitrag von Roddot »

Wie ich schon bei dem DCG geschrieben habe sind die Angaben der Kühlkörperhersteller zu überdenken wenn man die Kühlkörper anders benutzt als es der Hersteller bei der Ermittlung des K/W tat.
Auf den Universaltyp SK429 könnte das 264 Gehäuse gut passen nur muss dann der "Boden" des Kühlkörpers verwendet werden und die Rippen gut "belüftet" sein.
Ich nehme mal an das AMD65 meint das die Schrauben der Querriegel der Fet`s mit 2 Nm angezogen werden sollen, mehr würde ich ohne Verstärkungen oder Zugankern dem Alu nicht zumuten.
Bei dem Typ IRG4P254S werden aber typisch 1,32V@55A angegeben! hab ich da etwas falsch interpretiert oder stehe ich da auf dem Schlauch? (mit IGBTs habe ich so gut wie keine Erfahrung)
Wer zB Primärzellen oder ähnliches entladen will braucht mindestens die 0,9V und einiges weniger. Bei den IGBT´s ist die Diode ja generell im Weg plus dem Emitterwiderstand/Shunt.
Let's fets with Static-DC. :-)
huluvu
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Beitrag von huluvu »

Ich habe mir heute bei der Arbeit mal ein paar E-Lasten genauer angeschaut und festgestellt das da gar keine wirklich speziellen Fets verbaut wurden, dafür aber massiv parallel.
In einer neueren Last waren zb 8 IRFP240 (TO247) verbaut und in einer sehr alten waren es ca 12 IRF150 (TO3)
Weitere Gemeinsamkeiten der Hersteller war der Einsatz von Lüfteraggregate (Kühltunnel) und jeder Fet scheint wohl einen eignen Regelkreis zu besitzen.
Desweiteren besitzt jede Last auch noch eine dicke Sicherung im Eingangsbereich.
Der Leistungsbereich der betrachteten Lasten war 500-1000W
Aber selbst "kleine" 100W Lasten haben einen recht voluminösen Kühlkörper und einen ähnlichen Aufbau.
Allerdings muss hierbei gesagt werden das es verschiedene Ausbaustufen im gleichen Gehäuse gibt und man hierbei wohl eher "serienfreundlich" Entwickelt hat :wink:
Ich werde mir wenn ich die EDL aufbaue jedenfalls einen solchen Kühlkörper vom Typ LA 6250 12V gönnen da ich die Wärme aus dem Gehäuse haben will.

Gruß
huluvu
amd-65
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Beitrag von amd-65 »

Roddot hat geschrieben: Ich nehme mal an das AMD65 meint das die Schrauben der Querriegel der Fet`s mit 2 Nm angezogen werden sollen, mehr würde ich ohne Verstärkungen oder Zugankern dem Alu nicht zumuten.
Ich habe nichts von Drehmoment geschrieben. Bei IRF gibts ein PDF mit Montagehinweisen. Da ist von einer Anpreßkraft von 20...60N die Rede, um einen minimalen Wärmeübergangswiderstand zum Kühlkörper zu erreichen.

Gruß
amd-65
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Beitrag von Roddot »

amd-65 hat geschrieben:
Roddot hat geschrieben: Ich nehme mal an das AMD65 meint das die Schrauben der Querriegel der Fet`s mit 2 Nm angezogen werden sollen, mehr würde ich ohne Verstärkungen oder Zugankern dem Alu nicht zumuten.
Ich habe nichts von Drehmoment geschrieben. Bei IRF gibts ein PDF mit Montagehinweisen. Da ist von einer Anpreßkraft von 20...60N die Rede, um einen minimalen Wärmeübergangswiderstand zum Kühlkörper zu erreichen.

Gruß
amd-65
Da das ja "leider" bei der Abwärme sehr wichtig ist:
Wie lässt sich das berechnen?
Für mich ist Nm immer ein Drehmoment und Kg je CM2 eine Flächenpressung.

Ich kann ein Drehmoment auf die Schrauben definiert ausüben zB 1Nm, der sich dann ergebende Anpressdruck (auf die Gehäusefläche) war normalerweise umgerechnet in Kg auf 1cm2.

Wie ist das bei Nm zu verstehen?

Nimmt man heute einfach auch Nm (wir durften das damals nicht, glaube wegen der Erdbeschleunigung)

Wenn ich ein To220 mit je 1Nm festziehe und dann das grössere T0247 mit je 1Nm Wie ist der errechnete Anpressdruck in KG in Cm2 und NM in cm?

Jedenfalls hat ein Motorradhändler gerade günstig Drehmomentschraubendreher im Angebot 1-5Nm.
Auch wenn der nicht genau ist, ohne regelmässigen Neuabgleich sind die es ohnehin nie.

Ich suche mal den Link wo das beschrieben ist möglicherweise klärt das ja die Normung und die Rechnaufgabe des alten Herren Newton....

Grüsse
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ompf
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Beitrag von ompf »

Roddot hat geschrieben:Für mich ist Nm immer ein Drehmoment und Kg je CM2 eine Flächenpressung.
In Deutschland wird die Anpresskraft in Newton (N) und der daraus resultierende Druck in Pascal (Newton pro Quadratmeter, N/m2) gemessen.

Aus dem Drehmoment der Schrauben den resultierenden Anpressdruck abzuleiten dürfte nicht so einfach sein. Hier geht die Deformation des Materials mit ein, daher wird sowas numerisch per Finite Elemente-Analyse berechnet.


Gruß
Patrick
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Beitrag von Roddot »

Erinnert mich an AGW das wir nun verstehen sollen ohne das es einer Logik folgt.

Bei der englischen Wikipedia bin ich fündig geworden.

Newton (N) Formelzeichen F ist Force
F= m (Mass in Kg) x a (Beschleunigung in m/s hoch 2)

Ah ? na ja, Kg auf Quadratzentimeter erschien mir logischer.

AN-997 und AN-1000 scheinen die Apps zu sein die von mindestens 20 N ausgehen.

Was mir aber noch nicht weiterhilft.
Si-Einheiten sind sicherlich toll! (wenn ich sie verstehen könnte)

Grüsse
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Roddot
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Formel für Anpressdruck aus Nm und cm²

Beitrag von Roddot »

Hallo;
wer noch im Besitz von alten Formelsammlungen ist "sieben sind genug oder alte Zastrows zB" wo auch noch Mechanik abgehandelt wird bitte mal nachschauen wie sich aus Anzahl der Schrauben und dem Drehmoment der selben der Anpressdruck auf das Bauteil berechen lässt.
Bei den Installationsanweisungen für Wärmepumpen bin ich fündig geworden nur fehlen in deren Formeln die Konstanten für das Kühlkörpermaterial also Kupfer, Alu und Weissblech (Gehäuse)

Beim T03, das nun etwas abgewandelt To204 heisst, ist der maximale Anpressdruck eher vom erlaubte Drehmoment der Schrauben abhängig als vom Metallgehäuse, beim To247/264 ist das aber sicher ganz anders. (wohl eher das Plastikgehäuse)

Den Flächendruck zu kennen ist auch wichtig um zB Silikonisolierscheiben nicht zu zerquetschen.

Hat jemand Mechanische Daten für die 247/264?
Let's fets with Static-DC. :-)
fgl
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Beitrag von fgl »

Gut anziehen und mit Fingerkuppe die Temperatur unter Volllast prüfen. Das sollte hinhauen 8)
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