Hallo! Ich kaue als Laie nun schon seit ein paar Tagen an folgendem Problem herum: Mit einem Atmega2560 soll eine leicht induktive Last (~1µH, 3D Drucker Heizbett) geschaltet werden. Ich möchte dass das Heizbett bis zu 16A ziehen und bei bis zu 24V betrieben werden kann. Leistung aber nie mehr als ca. 200W, also 12V 16A oder 24V 8A. Gleich vorweg, Relais geht nicht, da die Firmware ca. 8 mal pro Sekunde schaltet. SSR ist mir rein physisch zu groß und teuer und was man so liest (habe aber noch nicht genauer recherchiert) haben die auch ihre Herausforderungen. Ich habe also nach einem MOSFET mit möglichst niedrigem RDS(on) gesucht der sich auf Logic Level schalten lässt und dabei nicht zu langsam ist und auch keine allzu große Gate charge und capacitance hat sowie seine 40V Vds aushält da mir gesagt wurde, dass z.B. 30V Vds problematisch werden könnten bei induktiven Lasten. Ein weiteres Ziel war, dass die reine Verlustleistung die durch den RDS(on) entsteht so gering wie möglich ist. Herausgekommen ist dieser MOSFET: PSMN1R4-40YLD https://www.mouser.com/ds/2/302/PSMN1R4-40YLD-1151891.pdf Bei 16A Strom und 4,5V Vgs wäre der RDS(on) bei 1,85mOhm (max), was nach Adam Riese 0,4736W an Durchlassverlusten generieren würde. Nichts, was dieses Package nicht erfolgreich ableiten könnte, denke ich? Soweit so gut, ich denke die Wahl ist nicht allzu schlecht? Ich habe aber nun leider überhaupt keine Ahnung, und stundenlanges lesen hat mich auch nicht weitergebracht, wie ich herausfinden kann ob ich für diesen MOSFET einen Treiber brauche (und welchen) um ihn an einem Atmega2560 ordentlich betreiben zu können. Wenn der Atmega nicht genug Saft liefert brennt doch entweder der Pin ab oder der MOSFET schaltet nicht schnell genug aus und ein und erzeugt riesige Schaltverluste. Ein MOSFET Treiber hätte auch den Vorteil, dass ich den MOSFET mit mehr als 5V treiben könnte, was den RDS(on) weiter senken würde (in dem Fall auf bis zu 1,12mOhm). Wenn ich 24 Eingangsspannung habe, könnte ich die Versorgungsspannung des Treibers mit einer Z Diode runterclampen um die 20V Vgs dieses MOSFETs nicht zu überschreiten... Anbei mal ein Schematic mit dem, was ich bisher habe. Keine Ahnung ob der Treiber passt. Die 12V Rails sollen 12V-24V sein, das steht da noch nicht. Und die Versorgungsspannung von 5V für den Treiber soll noch an die 12V/24V Rail mit einer Z Diode... Nun zu des Pudels Kern: Könnte mir bitte einer sagen, wie ich ausrechnen kann ob ich einen MOSFET Treiber brauche oder nicht? Ich hab leider (noch) nicht mal ein Oszi, kann also nicht mal bestellen und ausprobieren. Worauf muss ich bei der Treiberwahl achten? Sollte ich überhaupt einen anderen MOSFET nehmen? Habe keinen mit lötfreundlichem Package und ähnlich niedrigem RDS(on) gefunden... Vielen Dank!
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Huaah ich Vollflasche hab vergessen dazuzusagen, dass PWM im Spiel ist. Im Fall des Betts ist es wohl Software PWM, zumindest gibt die Software an, mit 7.689Hz zu schalten. Bei den Heatern (Heizpatronen für Extruder) wird es wohl "normales" Arduino PWM mit 491Hz sein. Duty Cycle lässt sich schwer sagen, da die Firmware (Marlin) ja voll dynamisch versucht die eingestellte Temperatur zu halten. Ich gehe davon aus, dass da Duty Cycles ohne Rücksicht auf Verluste (im wahrsten Sinne des Wortes) gefahren werden...
Robinson Crusoe schrieb: > Wenn der Atmega nicht genug > Saft liefert brennt doch entweder der Pin ab Nein > oder der MOSFET schaltet > nicht schnell genug aus und ein und erzeugt riesige Schaltverluste. Ja Nötiger "Saft" = Gate-Charge × Frequenz (Grob Abgeschätzt) Schaltflanken musst du gesondert betrachten, 45nC sind nicht wenig. Bauchgefühl: geht ohne Treiber in deiner Anwendung. Lass dich nur nicht zu einem übergroßen Gatewiderstand verleiten.
@ Robinson Crusoe (Gast) >ziehen und bei bis zu 24V betrieben werden kann. Leistung aber nie mehr >als ca. 200W, also 12V 16A oder 24V 8A. Nimm lieber 24V/8A. >Ich habe also nach einem MOSFET mit möglichst niedrigem RDS(on) gesucht Lass mich raten? Es ist ein 200A Monster! >40V Vds aushält da mir gesagt wurde, dass z.B. 30V Vds problematisch >werden könnten bei induktiven Lasten. Ist egal. Ersten gibt es Freilaufdioden und 2. ist 1uH nahezu nix. Selbst ohne Freilaufdiode könnte der MOSFET das bisschen Avalancheenergie bei sehr niedrigen PWM-Frequenzen schlucken. >Ein weiteres Ziel war, dass die reine Verlustleistung die durch den >RDS(on) entsteht so gering wie möglich ist. Warum? Du verheizt 200W als Wärme in deinem Heizbett, machst dir aber um eine Handvoll Watt tierisch Gedanken? >Herausgekommen ist dieser MOSFET: >PSMN1R4-40YLD >https://www.mouser.com/ds/2/302/PSMN1R4-40YLD-1151891.pdf BINGO! Gewonnen! Geht's eigentlich noch? Das ist vollkommener Schwachsinn! Selbst der Klassiker IRLZ34N mit ca. 50mOhm verheizt bei 16A nur 12,8W. Naja, da braucht es schon einen etwas größeren Kühlkörper. Sagen wir mal 5W sind OK, dann braucht man 20mOhm. Nimm 2 IRLZ34N parallel und schraub die auf einen kleinen Kühlkörper und gut. >Bei 16A Strom und 4,5V Vgs wäre der RDS(on) bei 1,85mOhm (max), was nach >Adam Riese 0,4736W an Durchlassverlusten generieren würde. Nichts, was >dieses Package nicht erfolgreich ableiten könnte, denke ich? Ja, ist aber trotzdem Unsinn. >Soweit so gut, ich denke die Wahl ist nicht allzu schlecht? Irrsinn. >Ich habe aber nun leider überhaupt keine Ahnung, und stundenlanges lesen >hat mich auch nicht weitergebracht, wie ich herausfinden kann ob ich für >diesen MOSFET einen Treiber brauche (und welchen) um ihn an einem Bei der sehr niedrigen Frequenz von 8 Hz kann man einen 5V Logic Level MOSFET direkt ansteuern. Kein Treiber, kein Gatevorwiderstand. Aber einen Pull-Down vom Gate nach Masse, damit der MOSFET sicher sperrt, wenn der uC im Reset ist. 10k und gut. >Atmega2560 ordentlich betreiben zu können. Wenn der Atmega nicht genug >Saft liefert brennt doch entweder der Pin ab oder der MOSFET schaltet >nicht schnell genug aus und ein und erzeugt riesige Schaltverluste. Theroretisch ja, praktisch nein. Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz" >Ein MOSFET Treiber hätte auch den Vorteil, dass ich den MOSFET mit mehr >als 5V treiben könnte, was den RDS(on) weiter senken würde (in dem Fall >auf bis zu 1,12mOhm). Wenn ich 24 Eingangsspannung habe, könnte ich die >Versorgungsspannung des Treibers mit einer Z Diode runterclampen um die >20V Vgs dieses MOSFETs nicht zu überschreiten... Du übertreibst es schon wieder. >Könnte mir bitte einer sagen, wie ich ausrechnen kann ob ich einen >MOSFET Treiber brauche oder nicht? Du brauchst keinen, siehe Link. >Sollte ich überhaupt einen anderen MOSFET nehmen? Habe keinen mit >lötfreundlichem Package und ähnlich niedrigem RDS(on) gefunden... Such einen mit ~20mOhm im TO220 Package, das reicht. Der Kühlkörper sollte um die 15K/W Wärmewiderstand oder weniger haben. Deine Freilaufdioden sind auch monströs. Bei einer nahezu rein ohmschen Last mit minimalem induktiven Anteil reicht eine 1A Diode ala 1N4001, denn die muss nur für ein paar Mikrosekunden den Strom der Streuinduktivität leiten, dann ist wieder Ruhe.
Falk B. schrieb: > Lass mich raten? Es ist ein 200A Monster! Wo ist das Problem? Ich finde es nicht so abwegig, 1 Euro mehr in einen "Monster-FET" zu investieren, wenn man dadurch einen Euro für einen Kühlkörper incl. dessen Montage sparen kann. Bei dem Boliden reicht als Kühlung ein wenig Kupferfläche auf der Platine, und die Montage besteht lediglich aus dem Auflöten des Bauteils. Kenne die Einbau-Platzverhältnisse des TO nicht, aber ohne dicken KK lässt sich so eine flache Steuerplatine sicher leichter irgendwo unterbringen. Ich halte den TO deshalb nicht für Schwachsinnig!
Falk B. schrieb: >>Soweit so gut, ich denke die Wahl ist nicht allzu schlecht? > > Irrsinn. Irrsinn ist das, was Du schreibst: Falk B. schrieb: > Nimm 2 IRLZ34N parallel und schraub die auf einen kleinen Kühlkörper und > gut. Was ist an Kühlkörpern eigentlich so toll? Sieht schick aus, oder?
Thomas E. schrieb: > Wo ist das Problem? > Ich finde es nicht so abwegig, 1 Euro mehr in einen "Monster-FET" zu > investieren, wenn man dadurch einen Euro für einen Kühlkörper incl. > dessen Montage sparen kann. Bei dem Boliden reicht als Kühlung ein wenig > Kupferfläche auf der Platine, und die Montage besteht lediglich aus dem > Auflöten des Bauteils. Kenne die Einbau-Platzverhältnisse des TO nicht, > aber ohne dicken KK lässt sich so eine flache Steuerplatine sicher > leichter irgendwo unterbringen. > Ich halte den TO deshalb nicht für Schwachsinnig! Dito. Dieser FET kostet dort übrigens nur ca. 1€. Man muß doch immer eruieren, was einem eher entgegenkommt. Einzelstück bzw. geringste Stückzahl vs. Serie, genaue Kosten (auch ein KK kostet - Geld und Platz), etc. ... man sollte vielleicht schon mal differenzieren, worum es geht, und was man erreichen will. So lange man dadurch keine Probleme bekommt, das Ding anständig zu treiben (in diesem Fall wohl auch kein Problem), sind Deine Überlegungen identisch mit meinen. Aber sogar ein zusätzlicher Treiber (vielleicht auch nur ein monolithischer P+N) kann für die Unnötigkeit eines (vielleicht sogar großen) Kühlkörpers sorgen. Also abwegig sind die Gedanken doch eher nicht.
ACK schrieb: > Aber sogar ein zusätzlicher Treiber (vielleicht > auch nur ein monolithischer P+N) Ich meinte speziell das etwas allgemeiner - also in Fällen, wo das realisierbar ist.
Robinson Crusoe schrieb: > Huaah ich Vollflasche hab vergessen dazuzusagen, dass PWM im Spiel ist. > Im Fall des Betts ist es wohl Software PWM, zumindest gibt die Software > an, mit 7.689Hz zu schalten. Stell dein Licht nicht untern Scheffel. Dir sollte allerdings klar sein, dass 7.689 Hz (oder vielleicht doch 7.688 Hz?) zu 16 Schaltvorgängen pro Sekunde führt. Robinson Crusoe schrieb: > Gleich vorweg, Relais geht nicht, da die Firmware ca. 8 mal pro Sekunde > schaltet.
@Thomas Elger (picalic)
>Ich halte den TO deshalb nicht für Schwachsinnig!
Du hälst dich auch für einen großen H-Brückenentwickler . . .
Thomas E. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Lass mich raten? Es ist ein 200A Monster! > > Wo ist das Problem? > Ich finde es nicht so abwegig, 1 Euro mehr in einen "Monster-FET" zu > investieren, wenn man dadurch einen Euro für einen Kühlkörper incl. > dessen Montage sparen kann. Bei dem Boliden reicht als Kühlung ein wenig > Kupferfläche auf der Platine, und die Montage besteht lediglich aus dem > Auflöten des Bauteils. Kenne die Einbau-Platzverhältnisse des TO nicht, > aber ohne dicken KK lässt sich so eine flache Steuerplatine sicher > leichter irgendwo unterbringen. > Ich halte den TO deshalb nicht für Schwachsinnig! Full ACK. 1. Wird dann viel weniger Leistung im MOSFET verheizt. 2. Kostet die Lösung auch noch viel weniger, als einen zusätzlichen Kühlkörper inklusive Montage. 3. Ist das alles viel viel kleiner, als die Kühlkörper-Lösung. Mein Tipp wäre es aber, das über High-Side-Switches (oder ggf. Low-Side -Switches) zu realisieren. Die PWM mit 8Hz ist ja sowieso "DC", da lohnt es sich kaum, die dynamischen Verluste auszurechnen oder empirisch zu bestimmen. 8Hz schaffen High-Side-Switches alle müßelos. Obwohl ich mich frage, warum eine 200W-Heizung, die von Natur aus extrem träge ist, mit 8Hz PWM betrieben werden muss. Geschweige denn mit 500Hz. Da muss man schauen, ob es mit High-Sides noch sinnvoll umsetzbar ist - oder eher mit Low-Side-Switches. Die Freilaufdiode würde ich immer vorhalten, vor allem auch deswegen, weil hier nicht auf den letzten Cent geachtet werden muss.
Falk B. schrieb: > Du hälst dich auch für einen großen H-Brückenentwickler . . . LOL - ich wusste, daß sowas in der Art von Dir zurückkommen würde! Deine Antwort trägt jetzt nicht wirklich etwas zum Thema bei, oder? Ich frage mich, wie Du im RL mit Leuten umgehst, die Dich evtl. um einen Rat fragen und Dir ihre bisherigen, von Deinen Vorstellungen abweichenden Lösungsgedanken darlegen. Wirfst Du Deinem Gegenüber dann auch immer gleich so Sachen an den Kopf, wie "schwachsinnig" und "geht's noch?", um ihn möglichst wie den größten Deppen im Universum darzustellen? Falls Du in Deiner Firma beim Umgang mit Kunden einen ähnlichen Kommunikationsstil pflegst, wie hier im Forum, dann lass das bloß nicht Deinen Chef mitkriegen!
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Um auch noch etwas zum Thema beizutragen: ich würde schon einen Gatewiderstand von z.B. 100 Ohm einbauen. Die Schaltflanken sind damit immer noch steil genug, um bei der niedrigen Schaltfrequenz die Schaltverluste im vernachlässigbaren Bereich zu halten, die SOA wird damit locker eingehalten und die Flankensteilheit ist auch nicht unnötig hoch. Im Übrigen halte ich den direkten Anschluss einer so hohen Gatekapazität an einen µC-Output für Gebastel - funktioniert zwar, aber eine saubere Lösung unter Einhaltung der Spezifikationen sieht anders aus. Solange die µC-Hersteller da keine konkreten Daten über die SOA ihrer Ausgangstreiber bereitstellen, wäre ich mit der Propagierung solcher Lösungen vorsichtig. Es ist sowieso eher sinnvoll, unnötig hohe Schaltströme vom µC-Chip fernzuhalten.
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Schwarzseher schrieb: > Nötiger "Saft" = Gate-Charge × Frequenz > (Grob Abgeschätzt) 45nC x 8 Hz = 360 (Einheit??) Tut mir leid, bin wie gesagt Laie und versteh das nicht genau - sind das dann nC oder µF oder schon die mA die der Pin/Treiber liefern muss? > Schaltflanken musst du gesondert betrachten, 45nC sind nicht wenig. > Bauchgefühl: geht ohne Treiber in deiner Anwendung. Wie genau kann ich das machen (Schaltflanken beachten)? Ich hab den Eindruck, hier ist schon Wissen erforderlich welches man nur in einer entsprechenden Ausbildung hätte erwerben können... Ich will ja nicht nur die Lösung, ich hätte gerne den Lösungsweg gewusst um ihn in Zukunft selbst und eigenständig anwenden zu können :-) > Lass dich nur nicht zu einem übergroßen Gatewiderstand verleiten. Da dann der Strom fürs Gate beschränkt und damit das Schaltverhalten negativ beeinflusst wird, richtig? Falk B. schrieb: > Nimm lieber 24V/8A. Das Board soll mit 12V und mit 24V betrieben werden können. > Lass mich raten? Es ist ein 200A Monster! Nein, 240A ;-) >>40V Vds aushält da mir gesagt wurde, dass z.B. 30V Vds problematisch >>werden könnten bei induktiven Lasten. > > Ist egal. Ersten gibt es Freilaufdioden und 2. ist 1uH nahezu nix. > Selbst ohne Freilaufdiode könnte der MOSFET das bisschen > Avalancheenergie bei sehr niedrigen PWM-Frequenzen schlucken. Nachdem ich Laie und nicht in der Lage bin so etwas zu 100% auszurechnen oder nach Erfahrungswerten abzuschätzen, hab ich halt immer gerne "Luft nach oben" drin. Außerdem soll nicht nur das Heizbett mit diesen Teilen geschaltet werden, sondern auch Lüfter und die Heizpatrone für den Extruder wo dann zumindest beim Lüfter die 491Hz PWM zutreffen werden. Da ist das dann alles zwar äußerst überdimensioniert, ich wollte aber die BOM klein halten und die Teile sind alle ziemlich günstig. Zudem soll das keine kommerzielle Auflage mit tausenden Stück werden wo jeder Cent zählt und womit ich meinen Lebensunterhalt verdienen will. >>Ein weiteres Ziel war, dass die reine Verlustleistung die durch den >>RDS(on) entsteht so gering wie möglich ist. > > Warum? Du verheizt 200W als Wärme in deinem Heizbett, machst dir aber um > eine Handvoll Watt tierisch Gedanken? die 200W sind gewünschte Wärme, alles über 1-2W an einem TO-220 ähnlichen Gehäuse ist in meinen Augen eher unerwünscht. Vielleicht macht alles etwas mehr Sinn für dich, wenn ich das näher in den Kontext rücke: Auf dem fertigen Board wird alles relativ dicht gepackt sein mit wenig Platz und SMD Teilen. Da kann ich eine Heizung mit fetten Kühlern mittendrin nicht brauchen, die mir die ganze Platine und alle Bauteile rundherum aufwärmen. Da kommen dann wieder Elkos mit 105° oder mehr und entsprechender Laufleistung bei hohen Temperaturen ins Spiel, die auch wieder teurer sind. Außerdem, auch wenn ich scheinbar manchmal allein mit der Ansicht dazustehen scheine, bin ich der Meinung dass nur kühle Elektronik gute Elektronik ist (und vor allem mit viel Reserven). >>Herausgekommen ist dieser MOSFET: >>PSMN1R4-40YLD >>https://www.mouser.com/ds/2/302/PSMN1R4-40YLD-1151891.pdf > > BINGO! Gewonnen! Geht's eigentlich noch? > > Das ist vollkommener Schwachsinn! Selbst der Klassiker IRLZ34N mit ca. > 50mOhm verheizt bei 16A nur 12,8W. Naja, da braucht es schon einen etwas > größeren Kühlkörper. Sagen wir mal 5W sind OK, dann braucht man > 20mOhm. > Nimm 2 IRLZ34N parallel und schraub die auf einen kleinen Kühlkörper und > gut. @Kühler und Platz siehe oben... Warum genau ist das Schwachsinn? Ich nehme die Kritik (wenn auch etwas salopp formuliert) gerne an, wenn du sie mir begründest. Liegt es am höheren Preis für die Bauteile? Den höheren Aufwand um den MOSFET sauber zu schalten? Der Gewinn der dem gegenüber steht ist der, dass alles kühler und mit weniger Verlustleistung läuft. Oder habe ich was übersehen (was)? >>Bei 16A Strom und 4,5V Vgs wäre der RDS(on) bei 1,85mOhm (max), was nach >>Adam Riese 0,4736W an Durchlassverlusten generieren würde. Nichts, was >>dieses Package nicht erfolgreich ableiten könnte, denke ich? > > Ja, ist aber trotzdem Unsinn. Weil? > >>Soweit so gut, ich denke die Wahl ist nicht allzu schlecht? > > Irrsinn. Nu is aber gut hier... > >>Ich habe aber nun leider überhaupt keine Ahnung, und stundenlanges lesen >>hat mich auch nicht weitergebracht, wie ich herausfinden kann ob ich für >>diesen MOSFET einen Treiber brauche (und welchen) um ihn an einem > > Bei der sehr niedrigen Frequenz von 8 Hz kann man einen 5V Logic Level > MOSFET direkt ansteuern. Kein Treiber, kein Gatevorwiderstand. Aber > einen Pull-Down vom Gate nach Masse, damit der MOSFET sicher sperrt, > wenn der uC im Reset ist. 10k und gut. Pull-Down hab ich vergessen, vielen Dank! Hab auch schon mit 491Hz MOSFETs direkt ohne Treiber und Gate geschaltet, und zwar die IRF3708. Der hat halt aber auch wesentlich niedrigere Gate Charge und Capacitance. Es geht hier auch (bei 5 der 6 MOSFETs) um 491Hz. Nur der fürs Heizbett schaltet so langsam (hat aber auch mit Abstand die größte Last). Daher die Frage nach einem Treiber... >>Atmega2560 ordentlich betreiben zu können. Wenn der Atmega nicht genug >>Saft liefert brennt doch entweder der Pin ab oder der MOSFET schaltet >>nicht schnell genug aus und ein und erzeugt riesige Schaltverluste. > > Theroretisch ja, praktisch nein. Pin abbrennen oder die Schaltverluste? > Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz" > >>Ein MOSFET Treiber hätte auch den Vorteil, dass ich den MOSFET mit mehr >>als 5V treiben könnte, was den RDS(on) weiter senken würde (in dem Fall >>auf bis zu 1,12mOhm). Wenn ich 24 Eingangsspannung habe, könnte ich die >>Versorgungsspannung des Treibers mit einer Z Diode runterclampen um die >>20V Vgs dieses MOSFETs nicht zu überschreiten... > > Du übertreibst es schon wieder. Ich nehm an, weil ich die Verlustleistung am MOSFET gering halten will...? Die Z Diode kostet ein paar Cent und wenn ich den Treiber schon hätte, wärs auch schon egal...? >>Könnte mir bitte einer sagen, wie ich ausrechnen kann ob ich einen >>MOSFET Treiber brauche oder nicht? > > Du brauchst keinen, siehe Link. Bin mir angesichts dessen dass du die 491Hz außer Acht gelassen hast und anhand der anderen Kommentare noch nicht so ganz sicher ob ich wirklich keinen brauche...? >>Sollte ich überhaupt einen anderen MOSFET nehmen? Habe keinen mit >>lötfreundlichem Package und ähnlich niedrigem RDS(on) gefunden... > > Such einen mit ~20mOhm im TO220 Package, das reicht. Der Kühlkörper > sollte um die 15K/W Wärmewiderstand oder weniger haben. > Deine Freilaufdioden sind auch monströs. Bei einer nahezu rein ohmschen > Last mit minimalem induktiven Anteil reicht eine 1A Diode ala 1N4001, > denn die muss nur für ein paar Mikrosekunden den Strom der > Streuinduktivität leiten, dann ist wieder Ruhe. 5W Verlustleistung am MOSFET wären mir zu viel. Das muss man ja erstmal zuverlässig kühlen... Noch dazu wie gesagt SMD, d.h. die Platine und alle Bauteile in der Nähe werden aufgewärmt. @Diode: Spielst du auf "Non-Repetitive Peak Forward Surge Current" von 30A bei der 1N4001 an? Dann würde das für mich Sinn ergeben. Wobei mich das "Non-Repetitive" stutzig macht. Und: brauch ich bei 491Hz PWM nicht langsam eine Fast Recovery Diode? Ich hab die Diode halt gewählt weil ich gelesen hab, dass die Spitzenspannung bis zum zehnfachen der ursprünglichen Spannung betragen kann und dass die Diode den Strom aushalten soll den der Verbraucher zieht da das der Strom ist der dann durch die Diode beim "Rückstoß" durchfließt... Thomas E. schrieb: > ... > Ich halte den TO deshalb nicht für Schwachsinnig! Vielen Dank! Wie oben schon erwähnt, wird alles sehr eng sein... ACK schrieb: > Dito. Dieser FET kostet dort übrigens nur ca. 1€. > > Man muß doch immer eruieren, was einem eher entgegenkommt. Einzelstück > bzw. geringste Stückzahl vs. Serie, genaue Kosten (auch ein KK kostet - > Geld und Platz), etc. ... man sollte vielleicht schon mal > differenzieren, worum es geht, und was man erreichen will. Kühle, zuverlässige Elektronik mit Reserven auf engem Raum ist mein Ziel in dem Fall... > So lange man dadurch keine Probleme bekommt, das Ding anständig zu > treiben (in diesem Fall wohl auch kein Problem), sind Deine Überlegungen > identisch mit meinen. Aber sogar ein zusätzlicher Treiber (vielleicht > auch nur ein monolithischer P+N) kann für die Unnötigkeit eines > (vielleicht sogar großen) Kühlkörpers sorgen. Daher meine Kernfrage wie ich diese Treibergeschichte (auch bei 491Hz) genau ausrechnen kann... Hoffe dass das für einen Laien wie mich überhaupt möglich sein wird. > Also abwegig sind die Gedanken doch eher nicht. Auch an dich ein Danke! 7.689Hz schrieb: > Stell dein Licht nicht untern Scheffel. Was Elektronik betrifft, immer wieder gerne. Habe größten Respekt vor der Materie und bereue es immer mehr, keine Ausbildung in die Richtung gemacht zu haben. Wenn auch ich damals wohl zu jung und dumm gewesen wäre... > Dir sollte allerdings klar sein, dass 7.689 Hz (oder vielleicht doch > 7.688 Hz?) zu 16 Schaltvorgängen pro Sekunde führt. Ups... Danke! sgg schrieb: > 1. Wird dann viel weniger Leistung im MOSFET verheizt. > 2. Kostet die Lösung auch noch viel weniger, als einen zusätzlichen > Kühlkörper inklusive Montage. > 3. Ist das alles viel viel kleiner, als die Kühlkörper-Lösung. So eigentlich auch mein Gedankengang... > Mein Tipp wäre es aber, das über High-Side-Switches (oder ggf. Low-Side > -Switches) zu realisieren. Ich verwirrt.. Der MOSFET den ich vorsehe würde doch als Low-Side Switch fungieren, oder was meinst du genau damit? Da kommt der Laie wieder mal durch bei mir ;-) Wäre High-Side nicht P-Channel wo es noch viel schwieriger ist einen geeigneten FET (in dem Fall) zu finden? > Die PWM mit 8Hz ist ja sowieso "DC", da lohnt es sich kaum, > die dynamischen Verluste auszurechnen oder empirisch zu bestimmen. > 8Hz schaffen High-Side-Switches alle müßelos. Ich glaub ich hätte wirklich öfter oder prominenter die 491Hz erwähnen sollen, die hier auch im Spiel sein werden bei 5 von 6 MOSFETs (allerdings viel geringere Last). > Obwohl ich mich frage, > warum eine 200W-Heizung, die von Natur aus extrem träge ist, > mit 8Hz PWM betrieben werden muss. Keine Ahnung, die Firmware (Marlin) macht ein PID Tuning und nachher ist die Linie des Temperaturverlaufs schnurgerade ohne Ausreißer nach oben oder unten. Magic happens (until the Magic Smoke escapes) :-) > Geschweige denn mit 500Hz. Da muss man schauen, ob es mit High-Sides > noch sinnvoll umsetzbar ist - oder eher mit Low-Side-Switches. s.o. ich verwirrt - Low Side ist doch das was ich machen will? > Die Freilaufdiode würde ich immer vorhalten, vor allem auch deswegen, > weil hier nicht auf den letzten Cent geachtet werden muss. In dem Fall gehts wirklich nicht um jeden Cent. In erster Linie ist das für mich und wenn es Anklang findet dann rücke ich die BOM und Schaltpläne/Sourcefiles raus. Biete höchstens noch eine Sammelbestellung für die Platinenherstellung und die Einzelteile an... Thomas E. schrieb: > LOL - ich wusste, daß sowas in der Art von Dir zurückkommen würde! > Deine Antwort trägt jetzt nicht wirklich etwas zum Thema bei, oder? > > Ich frage mich, wie Du im RL mit Leuten umgehst, die Dich evtl. um einen > Rat fragen und Dir ihre bisherigen, von Deinen Vorstellungen > abweichenden Lösungsgedanken darlegen. Wirfst Du Deinem Gegenüber dann > auch immer gleich so Sachen an den Kopf, wie "schwachsinnig" und "geht's > noch?", um ihn möglichst wie den größten Deppen im Universum > darzustellen? > Falls Du in Deiner Firma beim Umgang mit Kunden einen ähnlichen > Kommunikationsstil pflegst, wie hier im Forum, dann lass das bloß nicht > Deinen Chef mitkriegen! Vielleicht ist er sein eigener Chef... Ich finde die Wortwahl auch nicht so toll, vor allem ohne Begründung. Aber was solls, als Laie muss ich jeglichen Input erstmal annehmen und dann schauen was ich mir daraus zusammenreimen kann...
Thomas E. schrieb: > Um auch noch etwas zum Thema beizutragen: > ich würde schon einen Gatewiderstand von z.B. 100 Ohm einbauen. Die > Schaltflanken sind damit immer noch steil genug, um bei der niedrigen > Schaltfrequenz die Schaltverluste im vernachlässigbaren Bereich zu > halten, die SOA wird damit locker eingehalten und die Flankensteilheit > ist auch nicht unnötig hoch. Im Übrigen halte ich den direkten Anschluss > einer so hohen Gatekapazität an einen µC-Output für Gebastel - > funktioniert zwar, aber eine saubere Lösung unter Einhaltung der > Spezifikationen sieht anders aus. Solange die µC-Hersteller da keine > konkreten Daten über die SOA ihrer Ausgangstreiber bereitstellen, wäre > ich mit der Propagierung solcher Lösungen vorsichtig. Es ist sowieso > eher sinnvoll, unnötig hohe Schaltströme vom µC-Chip fernzuhalten. Ich hab zwar keine Ahnung, bei so einem MOSFET hab ich aber trotzdem ohnehin kein gutes Gefühl den ohne Treiber zu verwenden. Vor allem bei 491Hz. Bezüglich Gate Widerstand hab ich wieder Widersprüchliches gelesen. Zum Schluss dachte ich mir, wenn der MOSFET möglicherweise direkt am µC gehen müsste, dann brauch ich an einem extra Treiber sicher keinen Gate Widerstand... Sicher war ich mir aber nicht. Würden die 100 Ohm auch bei 491Hz noch passen?
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Alles im grünen Bereich - hier mal eine Simulation mit 500Hz PWM (50% Einschaltdauer). Ich würde Dir empfehlen, LTSpice zu installieren, damit kann man sowas gut untersuchen. In der LTSpice Bibliothek ist zwar der PSMN1R4-40YLD nicht drin, habe deshalb den PSMN2R4 benutzt - denke, die Ergebnisse dürften sich nicht katastrophal unterscheiden.
ohne Treiber, seh ich das richtig?? Cool dann kann ich ja auch 1% und 99% duty cycle simulieren, was meines wissens ja die kritischsten werte sind, oder?
1% ist sicher nicht kritisch - 99% eher, da dann fast 100% statische Verluste (d. RDSon und I) + die vollen Schaltverluste auftreten.
@ Robinson Crusoe (Gast) >> Nötiger "Saft" = Gate-Charge × Frequenz >> (Grob Abgeschätzt) >45nC x 8 Hz = 360 (Einheit??) C (Couloumb) = As (Amperesekunden) Hz (Hertz) = 1/s As * 1/s = A >Tut mir leid, bin wie gesagt Laie und versteh das nicht genau - sind das >dann nC oder µF oder schon die mA die der Pin/Treiber liefern muss? NanoAmpere. Also praktisch gar nichts. Eben weil 8Hz praktisch keine hohe Frequenz ist. >> Lass dich nur nicht zu einem übergroßen Gatewiderstand verleiten. >Da dann der Strom fürs Gate beschränkt und damit das Schaltverhalten >negativ beeinflusst wird, richtig? Ja. >Außerdem, auch wenn ich scheinbar manchmal allein mit der Ansicht >dazustehen scheine, bin ich der Meinung dass nur kühle Elektronik gute >Elektronik ist (und vor allem mit viel Reserven). Falsch. Wenn etwas nur lauwarm wird, ist es massiv überdimensioniert. Ok, im Hobbybereich als Bastler ist das egal, in der Praxis ist es ökonomisch wie techisch nicht tragbar. Mal ganz abgesehen davon, daß dort dann eine gehörige Portion Angst und Nichtwissen drinsteckt. So wie die Leute, die "auf Nummer sicher" gehen wollen und Relais mittels Optokoppler ansteuern. Etc. >@Kühler und Platz siehe oben... Warum genau ist das Schwachsinn? Fährst du mit dem Panzer am Sonntag Brötchen holen? >sie mir begründest. Liegt es am höheren Preis für die Bauteile? Auch das, was aber anscheinend hier nicht der Fall ist, wenn das Ding nur 1 Euro kostet. >Den >höheren Aufwand um den MOSFET sauber zu schalten? Das schon eher. Wenn gleich HIER kaum ein Problem in Sicht scheint, verursachen solche extremen Überdimensionierungen regelmäßig Probleme, die man bei vernünftiger Dimensionierung incl. Reserven nicht hätte. Außerdem bin ich kein Freund derartiger Lösungen ala "Hirn aus, einfach jedes Problem mit MASSE erschlagen". >Der Gewinn der dem >gegenüber steht ist der, dass alles kühler und mit weniger >Verlustleistung läuft. Schon klar. >geschaltet, und zwar die IRF3708. Noch so ein Killer! >schaltet so langsam (hat aber auch mit Abstand die größte Last). Daher >die Frage nach einem Treiber... Jeder 08/15 MOSFET-Treiber reicht hier, der 0,5A Ausgangsstrom bringt. 12V sind als Treiberspannung mehr als ausreichend. >>>Atmega2560 ordentlich betreiben zu können. Wenn der Atmega nicht genug >>>Saft liefert brennt doch entweder der Pin ab oder der MOSFET schaltet >>>nicht schnell genug aus und ein und erzeugt riesige Schaltverluste. > >> Theroretisch ja, praktisch nein. >Pin abbrennen oder die Schaltverluste? Schaltverluste. Aber nicht bei den Frequenzen, da fehlt mindestens der Faktor 10.000. >Ich nehm an, weil ich die Verlustleistung am MOSFET gering halten >will...? Ja. >Die Z Diode kostet ein paar Cent und wenn ich den Treiber schon hätte, >wärs auch schon egal...? Siehe oben. Angst und Unwissen sind keine guten Berater. Weder bei Elektronik noch im Rest des Lebens. >Bin mir angesichts dessen dass du die 491Hz außer Acht gelassen hast und >anhand der anderen Kommentare noch nicht so ganz sicher ob ich wirklich >keinen brauche...? Wenn wir von 45nC Gate Charge @ 4,5V UGS ausgehen und mal sehr konservativ 20mA Ausgangsstrom vom AVR ansetzen, dauert ein Schaltvorgang t = Q / I = 45nC / 20mA = 2,25us. Real ist es eher die Hälfte und weniger. Da brennt nix an. >@Diode: Spielst du auf "Non-Repetitive Peak Forward Surge Current" von >30A bei der 1N4001 an? Dann würde das für mich Sinn ergeben. Ja. > Wobei mich >das "Non-Repetitive" stutzig macht. Und: brauch ich bei 491Hz PWM nicht >langsam eine Fast Recovery Diode? Das ist was anderes, ich ging von den 8 Hz aus. >Ich hab die Diode halt gewählt weil ich gelesen hab, dass die >Spitzenspannung bis zum zehnfachen der ursprünglichen Spannung betragen >kann Das ist falsch. > und dass die Diode den Strom aushalten soll den der Verbraucher >zieht da das der Strom ist der dann durch die Diode beim "Rückstoß" >durchfließt... Das ist richtig. >Vielleicht ist er sein eigener Chef... Ich finde die Wortwahl auch nicht >so toll, vor allem ohne Begründung. Die Begründung kann und will ich nicht immer wieder liefern, ich bin kein Grundschullehrer.
Falk B. schrieb: > "Hirn aus, einfach > jedes Problem mit MASSE erschlagen". Was hat wohl objektiv mehr Masse - ein einzelner, überdimensionierter MOSFET, oder ein "passender" MOSFET mit massig Kühlkörper?
Robinson Crusoe schrieb: > alles über 1-2W an einem TO-220 > ähnlichen Gehäuse ist in meinen Augen eher unerwünscht. Falk B. schrieb: > Falsch. Wenn etwas nur lauwarm wird, ist es massiv überdimensioniert. Ich glaube nicht, daß Ihr Freunde werdet.
Falk B. schrieb: > Wenn etwas nur lauwarm wird, ist es massiv überdimensioniert. Ahaaa! Jetzt wird mir langsam klar, warum Falk mir statt meiner diskreten H-Brücke die integrierte (mit Emitterfolger als High-Side-Switch) aufschwatzen will - die diskreten MOSFETs werden ihm nicht heiß genug! :o
@Falk B. Danke, das war ziemlich aufschlussreich. Werde wohl als Laie und nachdem ich mich im Hobbybereich bewege beim Überdimensionieren bleiben. Nur interessehalber: wie würde dein Rat aussehen, wenn das Gerät für widrige Umstände gebaut werden sollte, also z.B. sehr hohe Tambient? Oder wenn du wirklich überhaupt keinen Platz hast und alles voll mit Caps ist, würdest du die grillen wollen? der schreckliche Sven schrieb: > Ich glaube nicht, daß Ihr Freunde werdet. Sieht nicht so aus. Aber wie würde die Welt denn aussehen, wenn wir alle Freunde wären... Thomas E. schrieb: > Ahaaa! Jetzt wird mir langsam klar, warum Falk mir statt meiner > diskreten H-Brücke die integrierte (mit Emitterfolger als > High-Side-Switch) aufschwatzen will - die diskreten MOSFETs werden ihm > nicht heiß genug! :o I lolled :P
Mein Chef schimpft mich auch schon dauernd, nachdem er Falks Beitrag gelesen hat, daß unsere Schaltungen nicht warm genug werden - also offenbar alle total überdimensioniert sind! Ich werde wohl demnächst noch ein paar Heizdrähte implementieren müssen... ;)
Robinson Crusoe schrieb: > Aber wie würde die Welt denn aussehen, wenn wir alle > Freunde wären... Ich bin der Meinung, das wäre ein erstrebenswerter Zustand. (Klappt aber nur, wenn Ihr alle meiner Meinung seid).
Wenn man schon 24V zur Verfügung hat, dann kann man das Gate per Pullup hochziehen und legt noch vom Gate eine Z-Diode gegen Masse. Mit nem kleinen Transistor zieht man dann das Gate gegen Masse. Mal als alternative fur das TO-220 Gehäuse gäbe es noch TO-247. Z.B. IRFP2907
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Bevor diese lustige Diskussion frühzeitig endet, schmeiß ich noch was in die Runde. Das kleine Ding könnte ein SiRA00DP sein.
SiRA00DP wär eine Überlegung wert. Obwohl ich eigentlich nichts QFN-artiges drauf haben wollte. Andererseits wird die Platine wohl ohnehin Reflow gelötet...
Dann könntest du den IX4427 aber auch mit 12V betreiben. Spart die Suche nach 'nem LogiklevelFET. Aber sollte ja jetzt kein Thema mehr sein. Nur als Hinweis, mir ist der eine oder andere Fet an Überspannung gestorben, weil ich nicht daran gedacht habe, das ein FET wirklich JEDEM Impuls am Eingang folgt und somit durchaus in der Lage ist, erhebliche Stromänderungsgeschwindigkeiten zu erzeugen, die schon allein aufgrund der Zuleitungsinduktivität zu ebenso nicht unerheblichen Spannungsspitzen führen. Die meisten FETs sind aber recht robust und gehen dann in den Avalache-Betrieb (erster Durchbruch). Abhilfe: runde Flanken, Snubber (10nF+470R) parallel zum Fet. Aber man muss heute keinen fetten Kühlkörper installieren, das ist richtig. bei 24V etwas knapp, die nehm ich immer, wenns kein SMD sein muss... https://www.reichelt.de/IRC-IRF-Transistoren/IRF-3708/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=2891&ARTICLE=90229&START=0&OFFSET=16&;
avalanche - rolleyes hatte extra nochmal gegengelesen ;)
Äxl (geloescht) schrieb: > Dann könntest du den IX4427 aber auch mit 12V betreiben. Spart die > Suche nach 'nem LogiklevelFET. > Aber sollte ja jetzt kein Thema mehr sein. Nix ist noch in Stein gemeißelt :-) 12V hab ich vor, muss ich aber runterclampen da ich auch mit 24V kompatibel sein will und die meisten hier interessanten MOSFETs die ich gefunden habe nur bis 20Vgs gehen. > Nur als Hinweis, mir ist der eine oder andere Fet an Überspannung > gestorben, weil ich nicht daran gedacht habe, das ein FET wirklich JEDEM > Impuls am Eingang folgt und somit durchaus in der Lage ist, erhebliche > Stromänderungsgeschwindigkeiten zu erzeugen, die schon allein aufgrund > der Zuleitungsinduktivität zu ebenso nicht unerheblichen > Spannungsspitzen führen. > Die meisten FETs sind aber recht robust und gehen dann in den > Avalache-Betrieb (erster Durchbruch). Ähm.. Wie? Meinst du mit Eingang das Gate? Wie kann ich mir das vorstellen? Abhilfe: runde Flanken, Snubber > (10nF+470R) parallel zum Fet. Könntest du mir das evtl aufmalen? Würde mich schwer interessieren :-) > Aber man muss heute keinen fetten Kühlkörper installieren, das ist > richtig. Aber dann ist der MOSFET doch überdimensioniert!!1 ;-) > > bei 24V etwas knapp, die nehm ich immer, wenns kein SMD sein muss... > https://www.reichelt.de/IRC-IRF-Transistoren/IRF-3...; Die hab ich in meinem WLAN Dimmer drin. Werden direkt von einem PCA9685 betrieben. Läuft erste Sahne, zumindest aus Endanwendersicht, Oszi hab ich leider noch keins um mir da ansehen zu können was genau abgeht :-)
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Äxl (geloescht) schrieb: > Abhilfe: runde Flanken, Snubber > (10nF+470R) parallel zum Fet. Bei geschalteten Strömen von mehreren Ampere bringt ein Snubber mit 470 Ohm so gut wie nichts - selbst bei nur 1A steigt die Spannung am R theoretisch schon auf 470 Volt! Die Flankensteilheit könnte man auch durch Rückkopplung über einen Kondensator (1-10nF) von Drain nach Gate begrenzen. Wichtig ist dafür aber auch ein Gate-Widerstand. Am Besten ist aber wohl immer noch die gute, alte Freilaufdiode parallel zur Last.
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Thomas E. schrieb: > Am Besten ist aber wohl immer noch die gute, alte Freilaufdiode parallel > zur Last. Ja genau, und da es in diesem Fall nur um die Leitungsinduktivität geht, in der nicht viel Energie gespeichert ist, muß man keine fette 16-Ampere Diode nehmen. Eine 1-Ampere Schottkydiode wird mit den kurzen Impulsen leicht fertig. Freilaufdiode und Stützelko für die Betriebsspannung in unmittelbarer Nähe des Mosfet schützen selbst einen 30V-Typ vor Überspannung.
der schreckliche Sven schrieb: > und da es in diesem Fall nur um die Leitungsinduktivität geht Naje, vielleicht nicht nur - der TO erwähnte ca. 1µH. Die Leitungsinduktivität kann aber u.U. bei sehr langen Leitungen auch schon beachtlich werden. Aber bei der genannten Induktivität und Schaltfrequenz reicht eine kleine Diode natürlich locker. Sie muß halt nur als Peak-Strom den Laststrom aufnehmen können (Abs. Max.Ratings beachten).
Robinson Crusoe schrieb: > Herausgekommen ist dieser MOSFET: > PSMN1R4-40YLD > https://www.mouser.com/ds/2/302/PSMN1R4-40YLD-1151891.pdf > > Bei 16A Strom und 4,5V Vgs wäre der RDS(on) bei 1,85mOhm (max), was nach > Adam Riese 0,4736W an Durchlassverlusten generieren würde. Nichts, was > dieses Package nicht erfolgreich ableiten könnte, denke ich? Stimmt, der FET ist genau richtig. FETs sind heutzutage nicht mehr so teuer, als daß man sie auf Kante nageln müßte. Man dimensioniert sie kräftig über, so daß man das umständliche Kühlkörpergedöns komplett einspart. Es ist ja nicht nur der zusätzliche Montageaufwand, man heizt ja auch die anderen Teile unnötig auf und man muß die Wärme ja auch aus dem Gehäuse abführen. Schnell ist mal ein Gerät gestorben, weil Staub die Lüftungsöffnungen zugesetzt hat. Daher ist der optimale Ansatz, so wenig wie möglich Wärme im Gerät entstehen zu lassen. Wenn ich mir mal vom Fertiger die Bestückungskosten für einen TO-247 auf Kühlkörper geben lassen würde, würde ich vom Stuhl fallen. Ein FET im Power SO-8 spart dagegen richtig Geld. Ich nehme die auch sehr gerne. P.S.: Den Pulldown am Gate hast Du noch vergessen!
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