Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verlustleistung am Schaltenden Transistor: Rechnung prüfen


von Der kleine Modellbauer (Gast)


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Hallo Leute,

ich versuche gerade die die Verluste eines Schalt-Transistors zu 
berechnen. Wäre schön, wenn jemand mal meine Berechnungen verifizieren 
könnte. Das ganze soll einen Motor BLDC (Modellbau) antreiben.

Ich habe es nach dem Schema versucht zu berechnen: 
http://images.elektroda.net/57_1240040406.jpg

Eckdaten:
NFET: PSMN1R2-30YLC
Strom: ~25A
Spannung: 21,6V (6x3,6V Zellen in Reihe)
Schaltfrequenz: 10kHz
Duty (also die On/Off Verhältnis): 50%

Dann fange ich mal an zu rechnen.
Ich gehe mal davon aus, das sich die Verlustleistung durch Pon plus 
Pswitch errechnet.

Verlust im Angeschalteten Zustand (Pon)
Pon = D * I² * Rdson
Pon = 0,5 * 25²(A) * 0,00105(Ohm)
Pon = 0,33W

Verlust durch das Schalten (Pswitch)
Pswitch = ((Vin*freq)/2)*(ton+toff)*I
Pswitch = ((21,6V*55000hz)/2)*(60ns+39ns)*25A
Pswitch = 0,13W

Und jetzt kommt mein Problem bzw. Frage!
Ist es wirklich so, das in diesem Fall meine Schalftverluste (Pswitch) 
geringer ist als Pon? Mein Verstand sagt mir doch eigentlich, das die 
Schaltzeit verlustbehafteter ist als die reine On-Zeit, oder?

Danke im Voraus für eure Hilfe!

von der kleine Modellbauer (Gast)


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Dann wäre es ja 50% von 10kHz Plus die 99ns?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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> 0,00105(Ohm)

Das ist der Rdson für Ugs=10V. Für Ugs=4,5V ist er etwas größer, nämlich
1,35mΩ. Mit welcher Spannung wird das Gate angesteuert?

> Schaltfrequenz: 10kHz

> Pswitch = ((21,6V*55000hz)/2)*(60ns+39ns)*25A

Ist die Schaltfrequenz nun 10kHz oder 55kHz? Aber beides liefert nicht

> Pswitch = 0,13W

Für 10kHz kommt mein Taschenrechner auf 0,27W.

> Ist es wirklich so, das in diesem Fall meine Schalftverluste (Pswitch)
> geringer ist als Pon?

Bei nur 10kHz Schaltfrequenz ist das schon plausibel, vorausgesetzt,
dein Gate-Treiber ist gut genug, um die angegebenen Anstiegs- und
Abfallzeiten von 60ns und 39ns tatsächlich zu erreichen.

von Der kleine Modellbauer (Gast)


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Hallo Yalu X.

die 55kHz war ein versehen! Ich wollte die Gates so mit 12-15V (aus 
einer Boost Stufe) betreiben.

Aber den Idealen Treiber für High und Lowside habe ich noch nicht 
gefunden.
Dachte erst an den IR2101, aber der kann ja nicht all zu viel Strom 
liefern, was sicherlich schlecht ist :-(

Kannst du mir vielleicht vermitteln, wie ich den Treibenden Strom 
ermitteln kann?

von Der kleine Modellbauer (Gast)


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Hat denn keiner eine Idee für mich?

Neue Idee:
Ich würde gerne drei IR2110 benutzen (wird ja ein BLDC Motortreiber). 
Der soll 2A liefern können um die FETs schnell umzuladen.

Jetzt hat mein restliches System aber "nur" 5V. Ich wollte aber schon 
12-15V für den Treiber bereit stellen. Sollte ich da eine Booststufe 
(Step-Up Wandler) benutzen (ich würde da den MC33063 spontan benutzen) 
oder reicht da schon eine relativ einfache Ladungspumpe?

Bei einer Step-Up würde mich der benötigte Platz stören und bei der 
Ladungspumpe habe ich Angst, das ich die Drei Treiber nicht versorgen 
kann.

Kann mir da jemand helfen?

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