Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IRFP 250 - wie heiss darf er werden?


von Frank S. (hobbyist)


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Ich habe vier IRFP 250 auf einem Kühlkörper 
http://www.voelkner.de/products/27125/Hochleistungs-Kuehlprofil.html 
montiert. Trotz Ventilator heizt sich der Kühlkörper sehr schnell auf.

Daher habe ich mal einen Blick in das Datenblatt des IRFP 250 geworfen. 
http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A100%252FIRFP250%2523FAI.pdf

Verstehe ich das richtig, das der theoretisch bis zu 150 Grad C heiss 
werden darf?

Frank

von Nico (nico123)


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Ja, maximal 150°C an der Sperrschicht!!!
Und da kann man schlecht messen.

Bei dem Kühlaggregat sollte der aber nicht sehr heiß werden oder was für 
Leistung muss er verbraten!?

von Frank S. (hobbyist)


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Die vier müssen, wenn mal alles soweit fertig ist, maximal 300 Watt 
verbraten.

Es stimmt wohl, dass man dort schlecht messen kann. Aber es gibt doch 
sicherlich Erfahrungswerte. Ab welcher Kühlkörpertemperatur sollte man 
die Leistung zurückfahren? Im Testlauf habe ich bei 60 Grad abgebrochen. 
Der thermische Übergang auf den Kühlkörper ist so gut, wie es eben 
möglich ist.

Frank

von Nico (nico123)


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Klappt die Wärmeabfuhr über den Kühlkörper denn theoretisch?

Bis 100°C müsste man gehen können. Sind die Mosfets dirket auf dem 
Kühlkörper oder ist da noch eine Isolierung zwischen?

von Udo S. (urschmitt)


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Da fehlt wieder alles an Information was nur fehlen kann.

von Udo S. (urschmitt)


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Nico ... schrieb:
> Bis 100°C müsste man gehen können.

Der Mosfet hat im Datenblatt angegeben:
Thermal Resistance, Junction to Case: 0,7 K/W.

Das bedeutet bei 100°C Case-Temp hast du bei 60W Leistung schon über 
140°C im Chip.

von Frank S. (hobbyist)


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Also der Kühlkörper wird sehr schnell sehr warm. Der Wäreübergang 
scheint also zu funktionieren. Ich werde noch einen etwas stärkeren 
Ventilator testen, muss den aber erst noch bestellen.

Zur Isolierung befindet sich zwischen den Mosfets und dem Kühlkörper ein 
wärmeleitendes silikonartiges Pad. Wie das genau heißt, weiss ich nicht. 
Aber wie schon oben geschrieben funktioniert der Wärmeübergang sehr 
schnell.

Frank

von Nico (nico123)


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Udo Schmitt schrieb:
> Das bedeutet bei 100°C Case-Temp hast du bei 60W Leistung schon über
> 140°C im Chip.

Na passt doch! Bis 150°C gehts.....habe ich doch gut geschätzt :-)

von Nico (nico123)


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Frank Saner schrieb:
> Also der Kühlkörper wird sehr schnell sehr warm. Der Wäreübergang
> scheint also zu funktionieren. Ich werde noch einen etwas stärkeren
> Ventilator testen, muss den aber erst noch bestellen.

Dann ist dein Kühlaggregat einfach zu klein bemessen um die 300W 
abzutransportieren!

von Udo S. (urschmitt)


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Frank Saner schrieb:
> Die vier müssen, wenn mal alles soweit fertig ist, maximal 300 Watt
> verbraten.

Die Rechnung hätte ich gerne genauer. Wofür werden die Mosfets benutzt?

Das Teil hat mit Lüfter (was für ein Luftdurchsatz?) angeblich 0,3K/W. 
Das bedeutet bei 300W 90K! Also bei 30°C schon mal 120°C am Kühlkörper!

Bei 4 Transistoren sind das das 75W pro Transistor, also bei 0,7K/W im 
Inneren des Transistors dann etwa 55 GraD mehr kommt also auf 175°C

Super auf Kante designt, eher über den Jordan...

von Nico (nico123)


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Das Aggregat hat mit Lüfter einen Wärmewiderstand von 0,175K/W (siehe 
Hersteller!).
Wenn ich bei dem Isolierpad von 0,2K/W ausgehe ist das ganze Design 
wirklich sehr knapp bemessen! Da hat Udo schon recht.

Wenn wirklich 300W dauerhaft verbraten werden müssen, ist es mit dem 
Aggregat und angegebenen Lüfter nicht möglich!

von Frank S. (hobbyist)


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Die Mosfets gehören zu einer Stromsenke, die ich nachgebaut habe. Die 
Entwickler nutzen ebenfalls den genannten Kühlkörper mit Lüfter und 
betreiben zwei davon parallel mit bis zu 600 Watt.

Um ganz sicher zu gehen, kein thermisches Problem zu haben, werde ich 
die Leistung auf 3 dieser Kühlkörper verteilen. Das hat dann den 
Vorteil, dass ich auch mal etwas mehr als 600 Watt versenken kann, falls 
notwendig. So zumindest habe ich mir das vorgestellt.

Frank

edit: Ich kann gar nicht so schnell antworten, wie ihr schreibt ;)
Ich habe den edit von Uwe gelesen. Das klingt plausibel. Also muss 
entweder noch ein weiterer Kühlkörper her oder weniger Leistung 
verbraten werden.

von Udo S. (urschmitt)


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Nico ... schrieb:
> Das Aggregat hat mit Lüfter einen Wärmewiderstand von 0,175K/W (siehe
> Hersteller!).

Bei dem oben angegeben Link lese ich:
Rth:   (mit Lüfter) 0.3 K/W

Den Übergang von Mosfetgehäuse zu Kühlkörper hatte ich noch nicht mal 
berücksichtigt, da kommen nochmal mind. 0,1K/W dazu.

Frank Saner schrieb:
> Die Mosfets gehören zu einer Stromsenke, die ich nachgebaut habe.

Ich habe die Mosfets jetzt nicht genau angesehen, Bist du sicher daß die 
nicht nur zum Schalten sind und auch analog ohne Derating betrieben 
werden dürfen?

Nachtrag: Welcher Uwe? Grmblhmpf!

von Nico (nico123)


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Udo Schmitt schrieb:
> Bei dem oben angegeben Link lese ich:
> Rth:   (mit Lüfter) 0.3 K/W

Völkner kann halt keine Datenblätter lesen! :-)
Laut Datenblatt des Herstellers hat das Aggregat 0,175K/W.

von Frank S. (hobbyist)


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Ups, Udo, nicht Uwe!!

Ich habe vom ersten Testaufbau noch zwei der Mosfets auf einem 
Kühlkörper montiert. Die werde ich dann noch mit ins Gehäuse packen, 
wenn es passt. Das wäre eine Entlastung von etwa 10 Watt pro Mosfet (900 
 14 statt 900  12).

Die 300 Watt pro Kühlkörper werden wohl eher sehr sehr selten anfallen 
und dann auch nur sehr kurzfristig. Bei einem 3s (gerechnet mit 12 Volt) 
Akku wären das ja immerhin schon 75 A.

Frank

von Udo S. (urschmitt)


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Frank Saner schrieb:
> Die 300 Watt pro Kühlkörper werden wohl eher sehr sehr selten anfallen
> und dann auch nur sehr kurzfristig.

Dann bau einen Temperatursensor in den Kühlkörper der die Chose bei 
75-85° runterregelt.

von Achim S. (Gast)


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Frank Saner schrieb:
> Ich habe vom ersten Testaufbau noch zwei der Mosfets auf einem
> Kühlkörper montiert. Die werde ich dann noch mit ins Gehäuse packen,
> wenn es passt.

sorgst du dann auch dafür, dass alle FETs den selben Strom führen? Im 
Schaltbetrieb kann man MOSFETs vernünftig parallel schalten. Im 
Linearbetrieb (und danach klingt deine Beschreibung) ist das thermisch 
instabil und die Leistung teilt sich nicht gleichmäßig auf alle FETs 
auf.

von Udo S. (urschmitt)


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Achim S. schrieb:
> Im
> Linearbetrieb (und danach klingt deine Beschreibung) ist das thermisch
> instabil und die Leistung teilt sich nicht gleichmäßig auf alle FETs
> auf.

Ich hoffe er macht da so wie hier im Forum vielfach propagiert:
Pro Mosfet ein eigener Shunt und Stromregelung.
Und ich hoffe der Mosfet ist für Linearbetrieb geeignet.

von Frank S. (hobbyist)


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Nein, die Mosfets werden nicht einzeln angesteuert, sondern sind in 4er 
Gruppen parallel geschaltet. Dass das nicht ganz sauber ist, weiss ich. 
Aber mir fehlt das Wissen um die Korrektur der bisherigen Ansteuerung. 
Daher möchte ich das Ganze ja so dimensionieren, dass es nicht am Limit 
betrieben wird. (Wobei es so scheint, als hätten die Modellbauer 
http://mfc-wittgenstein.de/aktionen/stromsenke/index.php auch keine 
Probleme mit dem Aufbau)

Nach den Ausführungen von Udo ist das zur Zeit mehr als knapp bemessen. 
Also werde ich es wie vorgeschlagen machen und eine Temperaturbegrenzung 
einbauen. Das ist wohl der einfachste und sicherste Weg. Im Dauerbetrieb 
wird sich dann zeigen bei welcher Last sich das System bei welcher 
Temperatur einpendelt.

Frank

edit: Ich habe die Mosfets so angesteuert, wie das hier zu sehen ist: 
http://mfc-wittgenstein.de/images/1_stromsenke_schematic.jpg An der 
Schaltung ansich ist in einem anderen Link mal nicht viel Gutes gelassen 
worden. Aber wie dem auch sei, die Senke tut was sie soll (bisher).

von Udo S. (urschmitt)


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Wenn du Pech hast werden dir einzelne Mosfets durchbrennen.

Schau hier bei
Konstantstromquelle unter Punkt 3.
Mach das für jeden Mosfet.
So funktionierts.

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