Verlustleistung im Schaltbetrieb

[Heike (Gast)]

Hallo,

meine Frage bezieht sich wie der Titel schon verrät auf die Berechnung 
der Verlustleistung (Ohm'sch).

Bsp: Wenn ich einen MosFet oder eine Stromquelle habe mit gegebenem 
RdsOn dann berechnet sich ja über diesen die Verlustleistung Pv=I²*RdsOn

In meinem Fall betreibe ich die Bauteile im PWM Betrieb (f=200Hz..2kHz). 
Basierend auf meinem Verständnis würde ich sagen , dass ich die 
Verlustleistung gemittelt i.A. vom Duty Cycle berechnen kann, also 
Pv=I²*RdsOn*t/T (mit t= Einschaltzeit und T= Periodendauer). (die 
Schaltverluste ausgenommen).


Wenn das so weit stimmt wüsste ich gerne ab welcher Frequenz so eine 
Mittelung zulässig ist. Es müsste ja vom Tiefpassverhalten des Gehäuses 
abhängen?!
Hat jemand vielleicht sogar einen Literaturveorschlag oder eine ähnliche 
Quelle wo das Problem beschrieben ist?

Danke & LG

[Achim M. (minifloat)]

Heike schrieb:
> vom Tiefpassverhalten des Gehäuses
> abhängen

Ich würde den tatsächlichen Stromfluss ermitteln.
Die Schaltflanken sind ja nicht unbegrenzt steil.

Viele Oszis besitzen die Möglichkeit, einen ermittelten Wert/Kanal zu 
Quadrieren und mit dem Rds_on multipliziert darzustellen.

Alternativ kann man versuchen, aus dem Layout/dem Aufbau parasitäre 
Effekte abzuschätzen und das Ganze mit einem guten Modell mit Spice zu 
simulieren.

mfg mf

[.:markus:. (Gast)]

Hallo Mini Float,

danke für die schnelle Antwort. Mit Tiefpassverhalten meinte ich nicht 
parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten im Layout sondern thermische 
Widerstände in Kombination mit thermischen Kapazitäten.
Mal angenommen der Strom ist zu jedem Zeitaugenblick  wie auch der RdsOn 
bekannt -> mit den beiden Werten lässt sich die Momentane 
Verlustleistung am Bauteil berechnen.
Beim Berechnen der Betriebtemperatur im PWM Betrieb ging ich bis jetzt 
immer so vor, dass ich die Leistung über eine PWM Periode mittelte und 
anhand dieses Wertes die Eigenerärmung berechnete -> d.h. ich nahm an 
das ein Puls mit einer hohen Verlustleistung durch das thermische 
Tiefpassverhalten "abgefedert" wird und das Bauteil nicht zu stark 
erwärmt wird. Klar ist aber, dass es dafür eine minimale Frequenz geben 
muss die deutlich höher als die thermische Systemzeitkonstante ist.
Wie gehe ich bei der Berechnung von dem vor (Literatur)?

Hoffe das Problem ist einigermassen verständlich ;)

LG

[MaWin (Gast)]

> Pv=I²*RdsOn*t/T

+ 1/T*switchtime*U*I als Obergrenze für die Schaltverluste.

(genauer wird's durch eine Spice-Simulation).

[.:markus:. (Gast)]

Hallo MaWin,

danke für die Antwort, die Formel ist bekannt aber ab welcher Frequenz 
ist das zulässig?

LG

[ich (Gast)]

Im Datenblatt findest du meist eine Angabe über "pulsed current" mit 
einem Wert für Strom und der Zeit.
Vielleicht kommst du damit weiter.

Es ist ja nicht so dass der Strom unendlich hoch werden darf wenn die 
Zeit sich entsprechend verkürzt damit die gleiche Leistung verheizt 
wird.

Es gilt die Obergrenze des Stromes nicht zu überschreiten. Aus dem Wert 
bekommt mann dann vielleicht die Frequenz die du suchst.

[Falk B. (falk)]

@.:markus:. (Gast)

>danke für die Antwort, die Formel ist bekannt aber ab welcher Frequenz
>ist das zulässig?

Da man im PWM-Betrieb ja meisten bis nahe oder gar gleich 100% geht, ist 
sie ab 0 Hz anwendbar.

Anders sieht es bei extremen Pulsanwendungen aus, wo die Verlustwäre im 
Milli oder Mikosekundenbereich nur den eigentlichen Chip im Gehäuse 
aufheizt. Dort muss man den I^2t Wert beachten.

MFG
Falk

[oszi40 (Gast)]

Heike schrieb:
> Bauteile im PWM Betrieb (f=200Hz..2kHz).

Saubere, steile Rechtecke? Induktivitäten?

Induktive Abschaltspannungen erzeugen auch Verlustleistung (an der 
Schutzdiode)...

[Falk B. (falk)]

@oszi40 (Gast)

>Induktive Abschaltspannungen erzeugen auch Verlustleistung (an der
>Schutzdiode)...

Welche Schutzdiode? MOSFETs haben keine, das ist eine Bodydiode, die in 
Halb-und Vollbrücken als Freilaufdiode dienen kann. Und gerade 
Freilaufdioden verhindern induktive Abschaltspannungen. Natürlich wird 
dort auch Verlustleistung umgesetzt, je nach Tastverhältnis.

MFG
Falk