Hallo, ich bin auf der Suche einem MOSFET für eine PWM-Steuerung eines DC Motors. Ich muss mit dem MosFet nur die Drehzahl stellen können, keinen Drehrichtungswechsel / Rückspeisung usw.. Daten des Motors: 23V DC - 380A (etwa 9kW), Reihenschlussmotor Energiequelle: Traktionsbatterie 24V / 1100Ah Das sollte mein MosFet abkönnen: max. Dauerstrom von etwa 380A, gemessener Anlaufstrom bzw. Stromspitzen bei Lastzuschaltung (Hydraulik) des Motors liegt kurzzeitig bei etwa 680A. Der maximal mögliche Strom in der Schaltung/Anlage beträgt max. 800A, der Kurzschlussstrom wird durch (Übergangs)widerstände an Schützen und Klemmstellen, sowie dem Innenwiderstand der Batterie begrenzt. PWM-Frequenz liegt bei 300 bis max. 1000Hz (ist noch nicht festgelegt). was ich suche: Ich möchte den Leistungsteil mit "Power"-Mosfet in Kompaktbauweise, also solchen mit Schraubanschlüssen aufbauen, dabei möchte ich die Anzahl der Mosfets so gering als möglich halten, also 1 bis max. 3 Stück etwa. Meine Frage: kann mir jemand einen passenden Hersteller/Type eines solchen Mosfets geben der mit meinen Strömen zurecht kommt, ich finde irgendwie keine anständigen Bauteile die der Leistungsklasse.., Wenn es mit 1 Stück alleine nicht möglich sein sollte, würde ich 2-3 Stück mit Widerständen (aus Widerstandsdraht /-blech?) parallel schalten. Ebenso suche ich natürlich auch nach den passenden Schottky-Dioden im baugleichen Gehäuse. Aufgebaut wird der ganze Leistungsteil auf einem Alu-Kühlkörper, die Hauptstrombahnen werden aus CU-Schienen erstellt. Sicherungen usw. werden mit in die CU-Schienen integriert (geschraubt). Ich möchte auf einen Aufbau mit mehreren TO2xx FETs absolut verzichten! Kann mir jemand einen Hersteller / Typ solcher N-Channel MosFets in der Leistungsklasse nennen? Vielen Dank!
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schau mal hier, da kannst Du nach A sortieren http://www.mouser.de/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistors/MOSFET/_/N-ax1sf
http://www.mouser.com/ds/2/205/DS100243(IXTZ550N055T2)-71782.pdf lassen sich Notfalls auch bei Stromschienen montieren
Schau Dir mal den an:IXTN660N04T4 Ist mit ca. 20 Euro durchaus bezahlbar
Vielleicht solltst dir dir dafür Leute mit ins Boot holen, deren täglich Brot das ist. Bei diesen Stromstärken und Schaltgeschwindigkeiten reicht schon die Induktivität von Leitungen an der falschen Stelle um Halbleiter zu zerstören. https://www.semikron.com/de/produkte/produktklassen/mosfet-module.html
... oder eben gleich den größten Klopper aus der Auswahl - kommt mechanisch den Befestigungswünschen des TOs am nächsten (Schraubanschlüsse) und bringt gleich eine elektrische Isolation der Kühlfläche mit: http://www.mouser.de/ProductDetail/IXYS/IXTN660N04T4/?qs=sGAEpiMZZMshyDBzk1%2fWi6rNe36Qw1NazsEDvFTgrvMD%252bFL6qQ%2fBVw%3d%3d Gibts auch in kleinerer Ausführung (d. h. kleinerer ID, größerer RDSon), macht aber schon rein kostentechnisch wohl keinen Sinn. Entwärmung wird in dieser Leistungsklasse trotzdem spannend (bzw. eng mit passivem Kühlkörper). Wenn es passiv gekühlt werden muss, eventuell ne Heatpipe draufzwiebeln, um die Wärme erst mal weg zu bekommen, und dann großflächig verteilen? Alternativ: Du sprichst von Hydraulik - evtl. Ölkühlung möglich? Nichtsdestotrotz würde ich noch zumindest darüber nachdenken, einen Temperatursensor mit hinzuschrauben und eine kleine Temperaturüberwachungselektronik vorsehen, die bei der Gateansteuerung eingreift (ich gehe davon aus, dass noch eine Sicherung enthalten ist?), als selbstrücksetzende Schutzmaßnahme (Die je nach Anwendungsfall zur Komplettabschaltung oder zur Leistungsreduzierung führen kann).
Der reicht auch noch nicht. Von dem Teil musst du auch mindestens zwei nehmen, da der Strom über die Kontakte auf 200A limitiert ist. Die Anforderung war ein Dauerstrom von 380A. Also zwei parallel. Das ist auch für die Verlustleistung wieder besser, da sich der Strom auf beide aufteilt und die Verlustleistung damit deutlich sinkt. Gruß, Jens
Danke für die Antworten! mit dem IXTN660N habe ich mich schon befasst, mit 2-3Stück sollte es gehen, jedoch gefallen mir die Anschlüsse (die Viereraufteilung) nicht wirklich, da ist der SKM111AR wesentlich besser zu "verschieben".. einer der beiden wird es dann wohl werden, so ein Monster wie ich es benötige wird es wohl nicht geben.... Kühlkörper wollten wir mit Wasser kühlen, aber auf die Ölkühlung könnten wir auch noch nachdenken, ist wirklich keine Dumme Idee und auch machbar!!!! Schutzmaßnahmen sind schon angedacht: Kurzschlussschutz durch ANL-Sicherung oder glw., Temperaturüberwachung, Stromüberwachung, sowie eine Zustandsüberwachung des DS Stecke auf entsprechende Zustandsänderung bei G-Ansteuerung. bei Überstrom/Übertemperatur würde ich die PWM-Reduzieren bzw. ganz sperren. Bei Schaltversagen (FET defekt) kann ich noch ein Hauptschütz abschalten. Sollte auch das noch versagen, kann auch nichts passieren, da die Hydraulik nur funktioniert wenn der Joystick betätigt wird, ansonsten habe ich da einen drucklosen Umlauf des Öls. Wegen der Induktivität der Leitungen habe ich mir auch schon Gedanken gemacht, die Motorleitungen selbst sind etwa 70cm lang, kürzer geht nicht.., wobei ich denke dass da der Motor das größere Übel sein dürfte.. aber die Planung ist noch lange nicht abgeschlossen.. Ich dachte mir ich, fange mit dem schwierigsten Teil an. Das ist sicher der Leistungsteil.. mal sehen was daraus noch wird!!! Danke für Eure Tipps!
@ Stefan (Gast) >Wegen der Induktivität der Leitungen habe ich mir auch schon Gedanken >gemacht, die Motorleitungen selbst sind etwa 70cm lang, kürzer geht >nicht.., wobei ich denke dass da der Motor das größere Übel sein >dürfte.. Welche Erfahrung hast du denn bis jetzt mit Motorsteuerungen? Spitzenstöme vom 800A sind alles andere als "mach ich mal schnell mit nem Arduino". Bau das Ganze erstmal um Faktor 10! kleiner auf, dann reden wir weiter.
Professionelle DC Controller von Curtis oder Kelly machen sowas nicht mit einem MOSFet und auch der Cougar Controller als DIY Projekt verteilt das auf 8-20 MOSFets parallel, je nach gewünschtem Ausgangsstrom. Der Curtis 1221b für 600A/24V z.B. benutzt 35 Stück IRF640 parallel. Gut, das ist noch alte MOSFet Technik, aber auch die neueren Controller verlassen sich nicht auf einen oder zwei MOSFets.
>Wegen der Induktivität der Leitungen habe ich mir auch schon Gedanken >gemacht, die Motorleitungen selbst sind etwa 70cm lang, kürzer geht Die Motorleitungen selbst sind nicht das Problem. Der Motor ist ja eh ne Induktivität. Die Induktivitäten direkt am Halbleiter, Freilauf, Abblock-C werden Dir Schwierigkeiten machen. Jeder mm tut weg. Wir reden nicht über cm. 1mm sehr dicke Leiterbahn hat etwa 1/4nH pro mm. U=L* dI/dt. Bei dI = 800A und dt = 20ns hast Du pro mm U= 0.25nH * 800A / 20ns = 10V In Worten: zehn Volt pro Millimeter Damit schaltest Du den Fet grad wieder aus. Gut. 20ns ist recht schnell. Sind dann aber auch schon 8W Schaltverluste.
sugga schrieb: >>Wegen der Induktivität der Leitungen habe ich mir auch schon > Gedanken >>gemacht, die Motorleitungen selbst sind etwa 70cm lang, kürzer geht > Die Motorleitungen selbst sind nicht das Problem. Der Motor ist ja eh ne > Induktivität. > Die Induktivitäten direkt am Halbleiter, Freilauf, Abblock-C werden Dir > Schwierigkeiten machen. Jeder mm tut weg. Wir reden nicht über cm. > 1mm sehr dicke Leiterbahn hat etwa 1/4nH pro mm. > > U=L* dI/dt. > > Bei dI = 800A und dt = 20ns hast Du pro mm > U= 0.25nH * 800A / 20ns = 10V > > In Worten: zehn Volt pro Millimeter > Damit schaltest Du den Fet grad wieder aus. > > Gut. 20ns ist recht schnell. Sind dann aber auch schon 8W > Schaltverluste. In dieser Hinsicht sind die dicken Dinger mit doppelten Source-Anschluss trotzdem besser. Wenn der Treiber nur den Source Anschluss bedient über den nicht die Last geht, spielen die Induktivitäten im Lastkreis nicht mehr die alles entscheidende Rolle. Natürlich kann die Ansteuerung dann nicht auf den Lastsource bezogen sein. Wie die Dinger intern aufgebaut sind weiß ich aber auch nicht. Die großen fetten IGBT-Module haben extra dafür ja einen separaten, meist dünneren, Source-Anschluss für den Treiber. Bei einzelnen Fets im 3-poligen Gehäuse hilft hier aber wirklich nur viele parallel zu schalten, da dadurch auch die wirksame Induktivität der Anschlussbeine kleiner wird.
Motor und Akku stehen schon fest? Mit 48 oder 96V sieht die Sache entspannter aus.
Ja Motor und Akku sind schon fest, da kann ich nicht ausweichen, da der Rest der Anlage auch mit 24V geht... Curtis hätte ich angefragt, von denen bekam ich nicht die benötigten Informationen bzgl. passendem Controller und Programmiergerät. Die hat das offensichtlich gar nicht interessiert....... Ich hab schon Erfahrung mit Motorsteuerungen bislang nur bis etwa 120A. Mir ist schon klar dass sie 400 / 800A kein Pappenstiel sind, daher wollte ich das ganze ja auch mit schraubbaren MosFets aufbauen, PCB erstellen wollte ich vermeiden, da der DC-Steller nur ein Einzelstück ist und bleibt. Und auf die Leiterplatte CU-Schienen schrauben, die einzelnen Fets mittels Löt/Schraubverbindungen anzuschließen, wollte ich vermeiden. Da kann ich dann gleich 1-3 Stück FETs mit Schraubanschlüssen verwenden.
@ Stefan (Gast) >Curtis hätte ich angefragt, von denen bekam ich nicht die benötigten >Informationen bzgl. passendem Controller und Programmiergerät. Die hat >das offensichtlich gar nicht interessiert....... Warumm sollten die daran Interesse haben? Die verkaufen fertige Motorsteuerungen.
das ist mir schon klar, ich wollte ja auch einen FERTIGEN kaufen, keinen Bausatz, ich wollte auch keinen Schaltplan von Ihren Controllern... #Ganz dumm bin ich auch nicht... Ich habe denen meine Motordaten gegeben, beschrieben was der Kontroller machen/können sollte, also nur die Drehzahl regeln... , und bei welchem Vertriebspartner ich in DE kaufen kann. Ebenso wollte ich wissen welches Programmiergerät für den Controller passt, da diese ja Parametriert werden müssen..., also eine eigentlich ganz normal Anfrage. Antwort: (wörtlich!) kein Interesse, schauen sie wo anders....
Naja, die Stückzahl 1 ist für so einen Hersteller halt nicht interessant, da kostet die Beratung mehr als dabei an Gewinn rausspringt.
Hier mal ein Anhaltspunkt, wie so ein Controller aussehen könnte, wenn man es richtig macht: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2015)"
naja der Regler sieht ja wirklich Spitze aus! @Falk: naja, ich kann zumindest sehr gut von meinen Einzelstücken und Sonderbauten leben, über Arbeitsmangel kann ich mich nicht wirklich beschweren.!!! Naja liegt dann wohl wirklich daran dass andere von Einzel und Kleinserien nichts wissen wollen / in Interesse haben... Und zu Curtis nochmal, von der Stückzahl hab ich noch gar nichts gesagt, dazu bin ich gar nicht gekommen.. wurde eigentlich sofort abgewimmelt.. Mache mir jetzt noch ein paar Gedanken über die FET's, ob viele oder wenige, dann werde ich mal mit dem Zeichnen beginnen... Vielen Dank!
@Stefan (Gast) >Mache mir jetzt noch ein paar Gedanken über die FET's, ob viele oder >wenige, dann werde ich mal mit dem Zeichnen beginnen... Erstelle erstmal ein Konzept. Sprich, wieviel Spannungsabfall kannst/willst du dir leisten. Denn auch nur 0,5V machen bei 380A Dauerstrom satte 190W Verlustleistung. Die muss man von den FETs auf den Kühlkörper bringen und per Luft abführen. 0,5V Spannungsabfall sind bei 380A Dauerstrom aber nur 1,3mOhm!!! Das sind Leitungen, Kabel + FETs!!!! Es gibt ja heute extrem niederohmige MOSFETs im 1-Stelligen mOhm Bereich bis knapp 1mOhm runter. Viel Erfolg.
Stefan schrieb: > Und zu Curtis nochmal, von der Stückzahl hab ich noch gar nichts gesagt, > dazu bin ich gar nicht gekommen.. wurde eigentlich sofort abgewimmelt.. Ich verstehe das Problem nicht - du weisst die Spannung und Stromaufnahme des Motors und kannst dir den dazu passenden Controller auf der Website raussuchen. Ob du nun einen 'dummen' DC Controller nimmst, der ohne jede Programmierung auskommt, oder einen mit Parametrisierung und du den dazu passenden Programmer kaufst, bleibt doch dir überlassen. Zu Kelly Controllern gibt es die Programmer Software als Download.
@Matthias S. von Curtis würde wohl die 1205M46xx passen, da bleibt aber immer noch das Problem wo ich des Teil kaufen soll/kann.. Curtis Paderborn möchte mir es ja nicht verkaufen, im Internet finde ich keinen der Curtis verkauft, In Ebay sind zwar einige, denen aus China traue ich nicht unbedingt, der Rest ist in USA. Diese Firma wird dann wohl ausscheiden....... Kelly Controller kannte ich nicht, da könnte der KDZ24400 passen. Wie sind die Dinger denn von der Qualität? Hat jemand (Du) damit Erfahrung? alternativ hätte ich dann noch auf Fahrsteuerungen.de einen DC-Regler MC60B von der Fa. elektrosistem (Italien?) gefunden, der kann Spitze 600A, 1 min 530A und 1 h 200A. Der würde denke ich auf passen. An die Firma habe ich jetzt mal eine Preisanfrage geschickt. evtl. komm ich ja doch noch um einen Selbstbau rum.. Schöne Feiertage!
Stefan schrieb: > Kelly Controller kannte ich nicht, da könnte der KDZ24400 passen Ich habe gerade einen KLS Controller (3-Phasen mit Sensor) verbaut, aber noch keine grosse Erfahrung, da das Schiff noch im Trockendock liegt (E-Antrieb als Flautenschieber für einen alten Schärenkreuzer). Wir werden nächste Woche das erstemal den 48V/7kW Motor in Aktion sehen. Der Lieferant hat statt der seriellen Schnittstelle Bluetooth verbaut - wollen mal hoffen, das damit auch die Parameter einzustellen sind.
Hallo Hast Du schon mal bei Atech gefragt. Die vertreiben Motorcontroller von ZAPI, einem italienischen Hersteller. http://www.atech-antriebstechnik.de/deutsch/antriebstechnik/zapi-inverter-regler-impulssteuerungen/impulssteuerungen-fuer-reihenschlussmotore/-fahrcontroller/fahrcontroller.html Von denen haben wir 48V 250A Drehstromsteller im Einsatz. Darin werkeln pro Zweig der Drehstrombrücke je 6St IRF2807 welche parallel auf einem Aluminiumträger aufgelötet sind. Armin
Kleinere Fet's parallelschalten hat einiges an Vorteilen, die du noch nicht sehen magst. Schraubverbindungen haben bei hohen Strömen höllische Übergangswiderstände. Typischer Anfängerfehler bei parallelisieren: Zu- Abfuhr Strom auf einer Seite. Absolutes NoGo. Kann den Fet der an der Seite liegt in die Avalanche Grenze (second Breakdown) bringen, dann kaskadierter Zusammenbruch. Stromzufuhr Schiene an einer Seite kontaktier, Last an der anderen Seite. Ansteuerung so hoher Leistungen ist tricky. Du musst einerseits niederohmig genug sein, dass du die Schaltverluste nicht zu weit hochtriebst, aber weich genug, um den "second breakdown" im jedem Fet sicher zu vermeiden. http://www.vishay.com/docs/90160/an1005.pdf Im Normalfall steuerst Du mit einem Netzwerk am Gate und einer Diode, wenn du motion Control schon gemacht jast, kennst Du die Berechnungen ja. Ptot und Kühlung ist bei kleinen Fets wesentlich einfacher. TO 220 lassen sich zB genial montieren, wenn man sie als Modul an Schienen lötet und ein Kupferrohr am Kühlblech lötet oder Laserschweisst. Sie liegen dann zwischen zwei Kupferschienen, die Anschlüsse zur Ansteuerung liegen gerade nach unten, das Kühlrohr liegt im Block oben. Der letzte Fet wird nicht an die Abschlusslast angeschlossen sondern führt an einen niedrigen Widertand. Die dort gemessene Spannung ist deine Absicherung, wenn diese einen Schwellenwert überschreitet, schaltest du den Rest der PWM Periode weg (quasi ein extern gebauter IGBT Sense) Wenn du das aufintegrierst und damit ein RS FF triggerst hast du gleich die erste thermische Sicherung. Rechne die aus, wie weit du die Endstufe überdimensionieren musst um im Blockadefall Avalange sicher zu beherschen, bis deine sekundären Sicherungen ansprechen. Praktische Vorgehensweise: Nur einen Fet ansteueren, mit niedrigen Strömen alle Sicherungseintichtungen testen, dann die Paralellisierten in Betrieb nehmen. Ich baue zwar Hochstrom FET Endstufen seit den 90ern nicht mehr (600V Drehstrom Technik ist viel entspannender bei hohen Leistungen) aber sei halt vorsichtig, das sind keine Spielzeugströme und chemische Primärzellen können explodieren. Fets versagen nicht immer in den nicht durchgeschalteten Bereich. Beim Paralellisieren ist in der Ansteuerung einiges zu beachten. Bei mässiger Parallelisierung kannst und solltest du hart parallel schalten, dass heisst ohne irgendwelche Ausgleichsbauteile. Die Leitungsführung und Kapazität/Induktivität zu den einzelnen Gates muss von der Quelle zu allen gleich sein. Gibt verschiedene Möglichkeiten das hinzubekommen. Viel Spass und Erfolg! Poste mal ein Bild wenn Du es gelöst hast.
Danke für die vielen Antworten!
@Michael
mir ist schon klar dass 600A kein Kinderspiel sind. Die Variante mit den
Schraub-FETs entstand eigentlich nur, um mir das Platinenlayout (oder
die Schienenlöterei) zu ersparen.
Mit "Hochstrom"-Anwendungen habe ich in der Praxis eigentlich nicht mehr
viel zu tun. PWM-Steuerungen bis 200A habe ich aber schon immer wieder
auf dem Tisch..
Den Fehler, Leistungs-Eingang und Ausgang schön nebeneinander
anzuschließen, habe ich in meiner Lehrzeit nur einmal gemacht, man
konnte wirklich zusehen, wie die FETs den Geist aufgaben, auch konnte
man es thermisch sehen, dass der erste FET mehr abbekam als der letzte
in der Reihe. Wie du schon geschrieben hat, schön den Eingang auf den
ersten FET, Ausgang auf den letzten, dann sind die Leiterbahnwiderstände
schon mal recht sauber aufgeteilt, und jeder FET bekommt etwa gleiche
Ströme ab.
Voraussetzung die Leiterbahnen zu Drain und Surge sind gleich lang und
breit
Eingang ->>------------------------------------
FET's E E E E E E E E E E E E E E E E E E
------------------------------------>>---Ausgang
Die Gateansteuerung habe ich bislang immer von einem zentralen Punkt aus
auf die FET's verteilt, so dass die Bahnen gleich lang sind. Möglichst
keine Störquellen in der Nähe der Ansteuerung. Einschalten über Diode,
für eine steile Schaltflanke.
Hab damit recht gute Erfahrungen gemacht..
Wie es jetzt weiter geht...
Aktuell stehe ich mit der Fa. FST in Kontakt und warte auf das Angebot
für
einen Regler. Wenn dieser preislich bis etwa 1000EUR liegt, wird es ein
gekaufter Regler werden, ansonsten selbst bauen..
Gibt von Mitsubishi Halbbrückenmodule. Z.B. http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/content/product/powermodule/mosfet/a_series/fm600tu-07a_e.pdf Die gibts als 3x Halbbrücke. Ich würde die 3 parallel schalten. Eigentlich würde Ich einen 600A 24V DC Motor als BDLC Motor auslegen, Dann kannst Du ihn mit den drei Halbbrücken direkt ansteuern. So ein 600A Kohlensatz für den Kommutator sieht nicht gerade handlich aus und hält auch nicht ewig. Aber wahrscheinlich ist das Standard Gabelstapler Technik.
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