Hilfe bei der Erklärung von Ptot (z.B.: bei BS170)

[Kugel5]

Hallo Fangemeinde,

könntet ihr mir Bitte mal folgenden Begriff etwas näher erklären? Leider habe ich bei wikipedia und google keine Erklärung gefunden und mein englisch ist nicht so gut um es mir zusammen zu reimen.

Also es geht um einen "Small Signal MOSFET 500 mA, 60 V", den BS170 aber bei anderen Bauelementen ist der Begriff auch vertreten.
(Datenblatt: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/BS170-D.PDF)

Was ich meine ist "Total Device Dissipation @ Ta=25 Grad"

Ich habe eigentlich immer geglaubt, das Ptot = max. Belastung, danach Zerstörung bedeutet.
Bei den BS170 wäre doch P=U*I (P=60V*0,500A = 30VA = 30 Watt?). Oke ich glaube ja auch nicht, dass der kleine mit 30 Watt belastet werden kann, deshalb ja vielleicht die Einschränkung vom Hersteller Ptot. Aber was ich nicht verstehe ist, dass es sooooo wenig sein soll. In diesen Fall "350 mW".

Ich möchte einen Lüfter 12V, 0,200A per PWM über einen MOSFET (wie unter https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Feldeffekttransistor beschrieben ansteuern. P= 12V*0,200A = 2,4 Watt.

Ich dachte, ok der BS170 kann 500mA und bis 60V ab, nimmst halt den. Doch irgendwie bin ich nun durch das Datenblatt wieder verunsichert.

Oder soll "Total Device Dissipation @ Ta=25 Grad" vielleicht heißen, bei der maximalen Belastung verbraucht der MOSFET bei der Temperatur von 25 Grad 350mW selber?

Oslo ich habe die Schaltung schon aufgebaut und ausprobiert (konnt halt nicht warten) und sie funktioniert. Der MOSFET wird auch nicht warm!

Bei anderen Lüftersteuerungen im Internet werden oft wesentlich größere Typen verbaut!

Bin jetzt total durcheinander wäre Nett, wenn es mir mal einer näher erklären könnte.

Danke

[PICture]

Hallo Kugel5!

Als Ptot ist immer die maximale gesamte Leistung definiert, die in dem Bauteil in die Wärme umgewandelt werden darf, ohne es zu zerstören.

Für einen Transistor im Schaltbetrieb addieren sich drei Werte: wenn er gesperrt ist, wenn er leitet und in der Übergangsphase. Wenn die Übergangsphase zwischen Sperren und Leiten sehr kurz ist, als wichtigste bleibt das Leiten.

Die Leistung ist selbsverständlich immer P = U * I bzw. P = R * I². In den Formeln U ist die Spannung zwischen Kollektor und Emmiter bzw. Drain und Source, I ist der Strom, der durch den Transistor fliesst und R ist der Widerstand der Kollektor-Emmiter bzw. Source-Drain Strecke.

In deinem Fall wichtig ist nur die Leistung beim Leiten und sie ist gleich P = Rdson * I². Weil die Rdson Werte für MOSFETs im vergleich zu bipolaren Transistoren sehr niedrig sind, werden sie nicht warm. Die Schaltungen im Internet (so wie du selber festgestellt hast) sind nicht immer optimal.

MfG

[Kugel5]

Hi PICture,

bin trotzdem immer noch verunsichert. Kann ich nun den BS170 nehmen oder doch nicht?

Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann rechnet man:

(P=U * I) P= 12V * 0,200 A = 2,4 Watt
bzw.
(P=Rdson * (I*I)) ergibt P= 5 Ohm * (0,200 A * 0,200 A) = 0,2 Watt???

Welche Rechnung stimmt nun ](*,) ???

Würde ich die untere nehmen, dann liege ich bei "Total Device Dissipation @ Ta=25 Grad" unter den angegebenen 350 mW. Nur stimmt das auch oder rechne ich mir das nur "schön", damit es stimmt?

Danke jedenfalls schon mal.

[PICture]

Die erste Rechnung ergibt die gesamte Leistung des Lüfters.

Die zweite Rechnung ist richtig für den Transistor und sie stimmt.

MfG

[Kugel5]

Hi PICture,

entschuldige, dass ich erst jetzt wieder antworte aber eine Erkältung hatte mich voll aus der Bahn geworfen.

Du sagst, dass meine Rechnung stimmt aber entweder bin ich immer noch zu angeschlagen oder habe noch das Brett vor dem Kopf. Bitte nehme es mir endlich weg ](*,)

Wenn meine Rechnung, wie Du sagst richtig ist, dann verstehe ich nicht warum, wenn in mit der maximalen Belastbarkeit rechne, die Werte des Mosfets bei weiten überschreite.

Ich gehe davon aus, dass Du auch der Meinung bist, dass ich den BS170 verwenden kann.

Bsp.: der Mosfet ist mit 60 V / 500 mA / 350 mW angegeben / RDSon 5 Ohm


P=Rdson * (Imax*Imax) ergibt
P= 5 Ohm * (0,500 A * 0,500 A) = 1,25 Watt

zulässig bei 25 Grad wären aber doch nur 0,350 Watt, somit könnte man ihn ja gar nicht mit 500 mA betreiben oder verstehe ich da was falsch?

Ich bin bei meiner vorherigen Berechnung von I = 0,200 A ausgegangen, da der Lüfter ja lt. Aufruck diesen Strom benötigt. Ist denn diese Überlegung richtig für die Dimensionierung des MOSFETs?

Halt mich bitte nicht für absolute Bescheuert, aber irgendwie stehe ich auf den Schlauch, gerade wegen der Bsp. Rechnung mit der maximalen Strombelastbarkeit und die vom Hersteller nach unten korrigierte "Total Device Dissipation".

Danke schon einmal für Deine Geduld.

[McJenso]

Hallo,

die 5 Ohm sind der maximiale Wert, den der Fet haben darf. Typisch sind 1,8. Es ist nicht verkehr auch den worst case zu betrachten. Für meine privaten Basteleien bin ich da allerdings auch recht tollerant. Die 500mA finden sich in der Kategorie Maximum Ratings. Es gibt auch einen Hinweis zu dem Strom. "NOTE: The Power Dissipation of the package may result in a lower continuous drain current." Das heißt, dass die Verlustleistung dieser Baugruppe zu einem geringeren Dauerstrom führen kann. Wie du erkannt hast, ist das hier der Fall. Warum das so gemacht wird, kann ich dir nicht sicher beantworten. Ich vermute das der Fet Stromspitzen bis max 500mA wegstecken kann.
Wie willst du den MOSFET ansteuern?

Gruß

Jens

[PICture]

Hallo!

@ Kugel5

Deine beide Rechnungen stimmen. Für 200 mA ist Ptot unter zullässigen 0,35 W und für max Rdson kann der MOSFET verwendet werden.

Für 500 mA für gleiche max Rdson überschreitet die Verlustleistung die zulässige 0,35 W und dafür wird ein MOSFET mit grösseren Ptot benötigt.

So wie der McJenso geschrieben hat, das ist "worst case" (schlimmster Fall) Rechnung. In der Praxis wird meistens die wirkliche Leistung die im Bauteil in die Wärme umgewandelt wird einfach als P = U * I berechnet, wobei U und I sind direkt auf dem Bauteil gemessene Werte.

MfG

[Kugel5]

Hallo McJenso,

also ich wollte den FET, so wie in der der wiki beschrieben ansteuern.
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Feldeffekttransistor

das Schaltbild mit den BS170. Die Schaltung ist ja fast das, was ich machen will. Also einfach am Ausgang des Mega8 die Gate (dadurch hat der Mega8 keine Belastung) Source an die gemeinsame Masse und bei Drain halt den Motor und die Freilaufdiode (wie im Bild ersichtlich).

Wie ich schon sagte, ich habe im Inet schon einige Schaltungen gesehen aber meist verwenden die "größere" Typen, meist in TO-220 Gehäuse. Deshalb fragte ich mich "Warum eigentlich?". Warum soll ich mit 2A oder 5A festen Mosfets ein Lüfter per PWM ansteuern, wenn der ca. 200-300 mA zieht, da müsste doch ein 500 mA Typ reichen. Also in die Bastelkiste geschaut und ein paar BS170 noch gefunden, Datenblatt bei Reichelt runtergeladen und ... ja geht bis 60 Volt (ich brauch ja nur max. 12V) und 500 mA (brauch fuer den Lüfter nur 200 mA) also prima müßte gehen. Doch dann stieß ich halt auf den ominösen Begriff "Total Device Dissipation @ Ta=25 Grad = 350 mW". Und an dieser Stelle war mein Latain am Ende.

Deshalb habe ich hier um Rat gefragt, da ja auch Ptot (ich denke mal es ist das selbe) in den Datenblättern enthalten ist und ich irgenwie immer dann ins straucheln komme, weil wie ich erst gerechnet habe Verbraucher = P = U * I und das sollte halt die Belastbarkeit des Transistors oder Mosfets oder was weis ich sein.

Aber lt. PICture rechne ich das bei Mosfets ja anders. Aber wie ich schon schrieb driftet das ja wenn ich die max. Belastbarkeit des Mosfets nehme zu weit von den ab, was der Hersteller unter "Total Device Dissipation @ Ta=25 Grad" schreibt.
Also ist das nur Augenwischerei was manche Hersteller schreiben??? So ungefähr .... unsere Mosfets sind für 500 mA ausgelegt aber bitte nur bis 350 mW belasten! ... was soll denn das???

Danke für Deine Antwort

[Besserwessi]

Zu Werbezwecken werden halt auch mal die Daten angegeben die am besten aussehen. Der Anfänger sucht dann schon mal den falschen Transistor aus. Ist leider so, aber daran gewöhnt man sich.

Bei Ptot muss man auch noch beachten das das oft bei eher unrealistischen Bedingungen (z.b. 25 Grad Umgebung oder gar Gehäusetemperatur angegeben wird). Gerade bei Leistungstransistoren kann man oft nur die Hälfte von Ptot wirklich nutzen. Transistoren muß man daher oft ca. 2-5 mal größer wählen als man augrund der groben Daten meint.

[McJenso]

Hallo McJenso,

also ich wollte den FET, so wie in der der wiki beschrieben ansteuern.
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Feldeffekttransistor

das Schaltbild mit den BS170. Die Schaltung ist ja fast das, was ich machen will. Also einfach am Ausgang des Mega8 die Gate (dadurch hat der Mega8 keine Belastung) Source an die gemeinsame Masse und bei Drain halt den Motor und die Freilaufdiode (wie im Bild ersichtlich).


Nee, so wird das nix. Vom Prinzip her ist die Schaltung richtig. Die Freilaufdiode ist gut. Aber, schau noch einmal genau in das Datenblatt. Dort gibt es eine Spannungsangabe zu dem Rdson Wert. Ich meine es ist was um die 10 V. Wenn du den Fet jetzt mit dem Mega8 ansteuerst (5V) wird Rdson deutlich höher sein. Damit steigt dann leider die Verlustleistung am Fet. Da du jetzt noch mit nem PW-Signal kommst, und der Fet beim Schalten zusätzliche Energie abführen muss, wird er das nicht lange mitmachen. Entweder du suchst dir 1. einen Logiclevel(LL)-MOSFET oder 2. du nimst eine Treiberstufe. Oder 3. der Fet muss gnadenlos überdimensioniert sein. 8-[
Ich würde 1. vorziehen die Fets kosten nicht die Welt. Mir fällt allerdings auf Anhieb auch keiner in TO92 ein.

Gruß

Jens