Hallo. Ich habe vor, eine elektronische, programmierbare Last zu bauen. Hierfür hatte ich überlegt, ein oder zwei parallele MOSFETs zu nutzen, um die Leistung zu verbraten. Ich hatte überlegt, maximal 5A bei 30V sprich 150W zu verheizen. Da muss selbstverständlich eine Kühlung her. Ich habe noch einen CPU-Lüfter inkl. Kühlkörper hier. Außerdem wollte ich ein bzw. zwei TK72E08N1 nehmen, die ich hier auch noch habe. Im Datenblatt ist angegeben "Channel-to-case thermal resistance" von 0.65°C/W. Doch wie bekomme ich nun raus, ob mein Kühlkörper reicht? Ich bräuchte doch den thermischen Widerstand des Körpers, zudem müsste ich wissen, wieviel Wärme ich durch den Lüfter wegbekomme. Ich will sowieso eine Temperaturüberwachung einbauen, doch dennoch will ich vorher wissen, ob das ausreicht, was ich verbaue. Bitte etwas Nachsicht, ich habe bisher nur einmal soeine Aufgabe gelöst und das war mit einem passiven Kühlkörper, von dem ich auch den Widerstand wusste, und das alles bei deutlich weniger Leistung. DB: http://www.semicon.toshiba.co.jp/info/docget.jsp?type=datasheet&lang=en&pid=TK72E08N1
Vielleicht kann dir als Anhaltspunkt der Verbrauch der früher gekühlten CPU dienen. Höher würd ich nit gehen.
Michael Skropski schrieb: > 5A bei 30V > ein bzw. zwei TK72E08N1 ^^ ^^ Sieh Dir mal Fig 8.13 an. Ab 9 Stück parallel wärst du unter dem silicon limit, mit realer Kühlung brauchst du noch viel mehr.
Da die Pentium 4 Zeiten noch nicht so lange her sind, und Netburst für seine Heizleistung bekannt war hier mal etwas zum ausgiebigen lesen. http://download.intel.com/design/Pentium4/guides/24988903.pdf Oder kurz zusammengefasst: Intel war damals der Meinung, dass ein CPU Kühler einen thermischen Widerstand (Rth) vom Case zur Umgebung (ca) 0,40-0,43 K/W haben muss. Dann kann man davon ausgehen, dass das auch umgesetzt wurde. Da Hier von Case to Ambient die Rede ist, ist der Kühlkörper sogar mit noch weniger dabei. Ich würde aber trotzdem sicherheitshalber mal mit den 0,4 grob überschlagen. Für deine Berechnung bäuchtest du wie du schon richtig gesagt hast: 1) Rth channel to case - ist glücklicherweise im Datenblatt drin 2) Rth case to Kühlkörper - Hier wird es richtig interessant. Da so eine CPU ein anderes Format als der FET hat, kann man vom Intel-Dokument eher nix ableiten. 3) Rth Kühlkörper to ambient - Das wären dann mal die besagten 0,4 K/W Bevor ich damit Anfange wild rumzurechnen: Im Datenblatt findet sich folgeder Text: > Note 3: Device mounted with heatsink so that Rth(ch-a) becomes 2.77 °C/W. Das wäre dann ja schon Channel (also Silizium) zu Umgebung. Sei mal dahingestellt was auch immer die für einen Kühlkörper nehmen. Im günstigsten Fall wären mit dieser ominösen Kühlung also 150°(Junction)-40°(Umgebung) __________________________ = c.a. 40 W 2.77 ° /W drin zum Verbraten. mit dem CPU Kühler müsste mehr gehen... 150°(Junction)-40°(Umgebung) __________________________ = ??? (0.65+X+0.4) ° /W Aber wo ich mich gerade so schön festschreibe sehe ich es gerade auch: Jetzt kommt noch wie bereits von meinem Vorposter genannt Fig 8.13 ins Spiel. Und bei 30 V ist genau bei 500mA das Silicon Limit... O.K. wenn man mit der Spannung runtergeht kann man anscheinend noch mehr Leistung rauskitzeln. Aber im Großen und ganzen scheinen die doch weit entfernt von den 150 W zu sein... Dabei sehen die so schön aus, wenn man sich nur die maximum Ratings anschaut -.-'
Hab jetzt nicht ins DB gesehen ich hoffe in den Ratings ist auch eine DC Kurve? Sonst muss man die Kurve mit der längsten on zeit nehmen und zieht zur Sicerheit noch ordentlich was ab. Ansonsten einen rumliegenden CPU Kühler nicht schätzen sondern ausmessen. Also 50W+ Widerling ran und nach 1h mal die Temperatur messen.
Helge A. schrieb: > Vielleicht kann dir als Anhaltspunkt der Verbrauch der früher > gekühlten CPU dienen. Höher würd ich nit gehen. Ich weiß leider nicht mehr, was das für eine CPU war. Martin Wende schrieb: > Ansonsten einen rumliegenden CPU Kühler nicht schätzen sondern > ausmessen. Also 50W+ Widerling ran und nach 1h mal die Temperatur > messen. Das werde ich dann auch mal machen. Da könnte man ja die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Kühlkörpers messen, dann kann man doch eigentlich mit der eingestellten Last das Rth,Case-Ambient ausrechnen, oder? Tom schrieb: > Sieh Dir mal Fig 8.13 an. Ab 9 Stück parallel wärst du unter dem > silicon limit, mit realer Kühlung brauchst du noch viel mehr. Oh man, das habe ich komplett übersehen :/ Ich habe mich mal auf die Suche nach einer Alternative begeben... Es gibt ja tausende MOSFETs, die man ja alle garnicht durchgucken kann. Ich habe jetzt mal 2 Vishay und 1 Infineon rausgeguckt. SiHFP064/IRFP064: http://www.vishay.com/product?docid=91201 Hat einen Rth,JC von 0,5K/W und in Fig. 8 sieht man, dass bei 10A von 0,1Vds bis 60Vds alles geht. Die unterste Begrenzung ist zwar bei 10ms, doch ich brauche ja nur 5A. Haut das hin? evtl 2 parallel? In Fig. 9 sieht man die max. Junctiontemperatur vs. Id. Da ist bei 5A ja quasi noch die 175°C. Ich habe in anderen Datenblätter aber gesehen, dass statt Id Ptotal aufgetragen wird und damit die maximale Temperatur bei 150W schon deutlich runter geht. SiHG47N60E: http://www.vishay.com/product?docid=91474 Hat einen Rth,JC von 0,33K/W. Dort sieht man in Fig. 9, dass bei 5A die Vds auf ca 110V begrenzt ist (wieder von der 10ms-Kurve). Ich brauche ja aber nur 30. Ist das reserve geung? Ist dieser "besser" geeignet? Er hat zwar einen besseren Rth,JC aber dafür ist die max. Junctiontemperatur "nur" 150°C. IPP80N06S2L-H5: http://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/automotive-mosfet/single-n-channel-55v-mosfet/IPP80N06S2L-H5/productType.html?productType=ff80808112ab681d0112ab6dc12d138c Hat einen Rth,JC von 0,5K/W. Dort im ersten Graphen ist das, was ich meine. Verstehe ich das richtig, dass ich bei 150W maximal auf 100°C Tjunction gehen kann? Oder was hat das zu bedeuten? Es wäre lieb, wenn mir da jemand helfen kann. Sind welche von den dreien passend? Brauche ich trotz den Werten 2 parralel? Habt ihr ggf. Vorschläge hinsichtlich FETs? Abgeleitet von: Bernhard F. schrieb: > 150°(Junction)-40°(Umgebung) > ________________________ = ??? > (0.65+X+0.4) ° /W Ist diese Berechnung richtig? (basierend auf SiHFP064) 175°C(Junction)-40°(Umgebung) ___________________________ - 0,5K/W(Rth,JC) - 0,24K/W (Rth,CS) 150W = Rth(Heatsink) = 0,16K/W Klingt sehr wenig. Wenn es stimmt, dann heißt es doch, sollte ich einen Kühlkörper mit 0,16K/W oder besser haben. Oder aber ich nehme 2 FETs, jeder hat dann 75W, wo dann pro FET ein Kühlkörper von 1,06K/W gebraucht wird. In wie fern spielt der Lüfter rein? Wird quasi die Umgebungstemperatur verkleinert (-> Zähler des Bruchs wird größer -> geforderter Rth(Heatsink) wird größer)? Oder aber wird einfach nur das Rth(Heatsink) des Kühlersystems kleiner gemacht? Danke schonmal
Michael Skropski schrieb: > Ich habe mich mal auf die Suche nach einer Alternative begeben... Es > gibt ja tausende MOSFETs, die man ja alle garnicht durchgucken kann. > Ich habe jetzt mal 2 Vishay und 1 Infineon rausgeguckt. > SiHFP064/IRFP064: http://www.vishay.com/product?docid=91201 Fig. 8 ist die richtige Anlaufstelle aber zum k**** aufgelöst... Danke Vishay. Erstmal: Das Diagramm ist für 25°C _Gehäuse_Temperatur. Ich rechne mit 40°C Umgebungstemperatur für nen Freiluftaufbau in nem Gehäuse eventuell noch mehr also muss man allein da schon was abziehen. Das Gehäuse wird ja dann wärmer. Dann gehe ich davon aus, dass du mit Dauerstrom arbeitest und nicht nur mit Pulsen. Es wurde schon erwähnt, dass man eigentlich eine DC Kurve suchen müsste, wenn die nicht da ist, dann halt den längster Puls und viel Sicherheit. Bei 30 V und dem längsten Puls will der nicht über 3 A zumindest lese ich das so aus dem grauenvoll aufgelöstem Teil ab. Von daher absolut ungeeignet. > SiHG47N60E: http://www.vishay.com/product?docid=91474 > Ist dieser "besser" geeignet? Er hat zwar einen besseren Rth,JC aber > dafür ist die max. Junctiontemperatur "nur" 150°C. Die niedrigere Junctiontemperatur heißt ja nur, dass man das Ding nicht zu heiß werden lassen darf... Wieviel Leistung er grundsätzlich verträgt (solange man es abführt) hängt damit ja nur indirekt zusammen. Das mit der Gehäusetemperatur ist wieder das gleiche 25°C ... Jedenfalls findet sich beim 10ms Puls die Kombination 30V zu 30A. Das sieht im Ansatz auf jeden Fall besser aus. Als nächstes kommt Fig. 10 mit der Lastminderungskurve ins Spiel, da ja die Gehäusetemperatur erwartungsgemäß höher sein wird... aber auf den ersten Blick passen die Werte, könnte sich aber auch wieder um gepulsten Strom handeln... Um jetzt aber eine verlässliche Aussage zu treffen wie man vom 10ms Puls zu DC mit genug Sicherheit kommt fehlt mir nun leider auch die Erfahrung. Würde dann erst nochmal die Kühlkörper-Berechnung durchziehen und dann mal schaun was das Gefühl zu den Reserven sagt. Vieleicht findet sich aber noch wer mit mehr Erfahrung der dazu mal seinen Senf geben kann ;) Aber besser geeignet kann man schon so sagen. > IPP80N06S2L-H5: > http://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/automotive-mosfet/single-n-channel-55v-mosfet/IPP80N06S2L-H5/productType.html?productType=ff80808112ab681d0112ab6dc12d138c > Hat einen Rth,JC von 0,5K/W. Dort im ersten Graphen ist das, was ich > meine. Verstehe ich das richtig, dass ich bei 150W maximal auf 100°C > Tjunction gehen kann? Oder was hat das zu bedeuten? Das Tc steht für Tcase, also wenn das Gehäuse von dem FET schon 100°C heiß wird, dann sollte man ihm nur noch 150W zumuten. (haha dann aber an nen Kompressorkühler anschließen um die 150 W weg zu bekommen?!) Erstmal ist wieder Diagram 3 "Safe operating Area" wichtig. Umgangssprachlich gesagt: du kannst den kühlen so gut du willst ... zu viel Strom / Spannung fetzt einfach das Silizium oder die Bonddrähte weg. Ob das passt, sagt dieses Diagramm 3 wie auch in allen anderen Datenblättern vorher. Unglücklicherweise ist hier der kürzeste Puls sogar nur 1ms lang. Verglichen mit der 1ms Kurve des 2. Vishay steht er schlechter da. > > Es wäre lieb, wenn mir da jemand helfen kann. Sind welche von den dreien > passend? Brauche ich trotz den Werten 2 parralel? Habt ihr ggf. > Vorschläge hinsichtlich FETs? > Ich werfe einfach mal den hier: http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99117.pdf in die Diskussion. Ich hab jetzt wirklich nur auf n-Kanal Rth jc = 0,25° C / W Rth cs = 0,21(Typ) °C / W Fig. 6 Fig. 12 geachtet. Alles andere müsstest du nochmal überprüfen. Vor allem auch Preis, wo kaufen usw... da gibt es aber sicher noch eine ganze Menge mehr. Das ist nur der erste, über den ich gestolpert bin als ich mich bisschen durch Farnell geclickt habe. Da gibt es bestimmt noch andere. Auch wenn es müßig ist kann ich nur empfehlen da noch ein bisschen länger zu suchen. Oder es kommt noch wer durch Zufall in den Thread der auf Anhieb den passenden aus dem Ärmel zieht. > Ist diese Berechnung richtig? (basierend auf SiHFP064) > > 175°C(Junction)-40°(Umgebung) > ___________________________ - 0,5K/W(Rth,JC) - 0,24K/W (Rth,CS) > 150W > > = Rth(Heatsink) = 0,16K/W Im Grunde ja und jetzt kommt das Aber: du solltest von der T junction noch eine Sicherheit abziehen. Es ist einfach nicht sinnvoll bei der Auslegung davon auszugehen, das Ding bis an die Grenze zu treiben. Hätte ich vieleicht schon in meinem anderen Beitrag mal darauf hin weisen können. > Klingt sehr wenig. Wenn es stimmt, dann heißt es doch, sollte ich einen > Kühlkörper mit 0,16K/W oder besser haben. Das wird schwierig... sehr schwierig... > Oder aber ich nehme 2 FETs, jeder hat dann 75W, wo dann pro FET ein > Kühlkörper von 1,06K/W gebraucht wird. Das klingt besser. für 2 von dem oben genannten IXTH96N20P würde die Rechnung so aussehen: 120°C(Junction-Sicher)-40°(Umgebung) __________________________________ - 0,25K/W(Rth,JC) - 0,21K/W (Rth,CS) 75W = Rth(Heatsink) = 0,607K/W Das müsste dann theoretisch mit einem aktiv belüfteten CPU Kühler machbar sein wenn ich an die von intel geforderten 0,4 K/W inklusive Übergang vom Gehäuse auf den Kühler denke. Hast du mal ein Bild von dem Kühler? Mit ein bisschen Glück kann man daraus schon was ableiten. So z.B. einen Sockel A - boxed Kühler erkenne ich bestimmt. > In wie fern spielt der Lüfter rein? Wird quasi die Umgebungstemperatur > verkleinert (-> Zähler des Bruchs wird größer -> geforderter > Rth(Heatsink) wird größer)? Oder aber wird einfach nur das Rth(Heatsink) > des Kühlersystems kleiner gemacht? Dazu hab ich mal ein Bild angehangen. Es wirkt sich auf den termischen Widerstand des Kühlers aus(Variante 3). Das ist aber Kühlkörper-spezifisch. Irgend so eine vergleichbare Tabelle wird sich bei einem gut dokumentierten Kühlkörper im Datenblatt finden, bei einem CPU Kühler eher nicht... da gibts nur eine max TDP zum übern Daumen peilen :/ und sry falls ich den ein oder anderen Tippfehler gemacht hab... es ist spät... falls sich was findet korrigier ich das morgen.
Bernhard F. schrieb: > Michael Skropski schrieb: >> Ich habe mich mal auf die Suche nach einer Alternative begeben... Es >> gibt ja tausende MOSFETs, die man ja alle garnicht durchgucken kann. >> Ich habe jetzt mal 2 Vishay und 1 Infineon rausgeguckt. > >> SiHFP064/IRFP064: http://www.vishay.com/product?docid=91201 > Fig. 8 ist die richtige Anlaufstelle aber zum k**** aufgelöst... Danke > Vishay. > Erstmal: Das Diagramm ist für 25°C _Gehäuse_Temperatur. Ich rechne mit > 40°C Umgebungstemperatur für nen Freiluftaufbau in nem Gehäuse eventuell > noch mehr also muss man allein da schon was abziehen. Das Gehäuse wird > ja dann wärmer. Dann gehe ich davon aus, dass du mit Dauerstrom > arbeitest und nicht nur mit Pulsen. Es wurde schon erwähnt, dass man > eigentlich eine DC Kurve suchen müsste, wenn die nicht da ist, dann halt > den längster Puls und viel Sicherheit. > Bei 30 V und dem längsten Puls will der nicht über 3 A zumindest lese > ich das so aus dem grauenvoll aufgelöstem Teil ab. > Von daher absolut ungeeignet. Ne, bei 30V ist der Schnittpunkt bei 30A. Die Skala fängt ja erst bei 10A an. >> Es wäre lieb, wenn mir da jemand helfen kann. Sind welche von den dreien >> passend? Brauche ich trotz den Werten 2 parralel? Habt ihr ggf. >> Vorschläge hinsichtlich FETs? >> > > Ich werfe einfach mal den hier: > http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99117.pdf > in die Diskussion. > Ich hab jetzt wirklich nur auf > n-Kanal > Rth jc = 0,25° C / W > Rth cs = 0,21(Typ) °C / W > Fig. 6 > Fig. 12 > geachtet. > Alles andere müsstest du nochmal überprüfen. Vor allem auch Preis, wo > kaufen usw... Hab mal bei Mouser geguckt. Kostet um die 5€. > da gibt es aber sicher noch eine ganze Menge mehr. Das ist ja auch mein Problem gewesen... >> Oder aber ich nehme 2 FETs, jeder hat dann 75W, wo dann pro FET ein >> Kühlkörper von 1,06K/W gebraucht wird. > > Das klingt besser. So werde ich das denke ich auch machen. Dann werde ich mich auch noch mal auf die Suche nach dem passendsten FET machen. Die Frage ist auch, nehme ich lieber 2x 5€ FETs oder 5x 2€ FETs, die ggf ein schlechteren RthJC haben, aber auch nur 30W verbraten müssen. Vielleicht kommt man ab einer gewissen Leistung auch mit passiver Kühlung aus, doch die Frage ist, ob sich das lohnt. Platz ist genug da. > Hast du mal ein Bild von dem Kühler? Mit ein bisschen Glück kann man > daraus schon was ableiten. So z.B. einen Sockel A - boxed Kühler erkenne > ich bestimmt. Der Rote inkl Lüfter ist der, den ich noch habe. Allerdings auch nur einen :/ Von dem Schwarzen habe ich 2 Stück. Die könnte ich mit einem Doppellüfter oder 2 einzelne 80cm Lüfter belüften. Ich kann ja dann nochmal schreiben, was meine Recherche ergeben hat. PS: Sorry wegen der Bildgröße, aber kleiner bekomme ich es via Handy nicht hin.
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Zum roten CPU-Kühler: Wenn ich mir den Lüfter mit den kurzen Blättern anschaue und dazu die etwaigen Abmaße, schätze ich auf einen schwachen Sockel A Kühler oder sowas. Intel stand damals schon auf Schrauben oder Pushpins. Ich gehe davon aus, dass in der "Mittelfurche" mal eine Klammer drin war? Dann würde ich grob tippen, dass der mal für maximal 60-70 Watt ausgelegt wurde. Natürlich darf der FET ein wenig wärmer werden als so eine CPU und von dahher ist da eventuell Reserve. Wäre ja schonmal was, wenn der zumindest die eine Hälfte übernehmen kann... Für absolute Sicherheit hilft aber leider nur das Experiment mit dem Heizwiderstand. Hast du zu dem schwarzen Kühler ein Datenblatt? Oder heißt es da Katalog blättern und was vergleichbares finden, wenn man was genaues wissen will?
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