Welchen Mosfet für Autogebläse

[T4Sven]

Hallo Leute, bei meinem Astra ist mir der Gebläsevorwiderstand über die klippe gesprungen.

Ein neuer kostet im I-net schon 40€ also dachte ich mir machst eine nette PWM schaltung mit nem ne555.

Stufenlos, kostengünstig und spaß mal wieder was sinnvolles zu basteln :-)

Funktioniert hat es ca. 15 sec. Dann herschte Weltuntergang im Gebläseraum :)
bei 12V (Motor aus) hat er sich gut erwärmt ca.50-70 Grad (Natürlich mit Kühlkörper) als ich den Motor startete (14V) dauerte es nur noch sekunden bis die Rauchwolke aufstieg.
der Mosfet ist dem Hitzetot gestorben und hat den ne555 gleich mal mitgenommen.

Zur Schaltung , simple ne555 http://www.google.de/imgres?um=1&hl=de&tbo=d&biw=1280&bih=923&tbm=isch&tbnid=CIPbJG-kkIcthM:&imgrefurl=http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2348434.html&docid=y1ISReouiHm6QM&imgurl=http://obrazki.elektroda.pl/8818346400_1343649058.gif&w=453&h=237&ei=m5vXUJLCHoLRtAaKloGYAQ&zoom=1&iact=rc&dur=324&sig=115486601408381661939&page=1&tbnh=137&tbnw=263&start=0&ndsp=30&ved=1t:429,r:7,s:0,i:106&tx=108&ty=67

Frequenz hab ich auf 2Khz, Mosfet einen IRFZ44N, dem Gate hab ich einen 100 Ohm Widerstand gegeben. Der Lüfter zieht bei Vollast ca. 10A

Die Frequenz hab ich schon probehalber runtergeschraubt mit gleichem ergebniss, auch den Widerstand am Gate hab ich erhöht obwohl der Fet ja am Gate bis 20V aushält. Egal wie, er wird sehr schnell sehr heiß.

Ist der Mosfet falsch gewählt ? Was für einen empfehlt ihr von den gängigen Mosfets?

Danke Gruß Sven

[Klebwax]

Frequenz hab ich auf 2Khz, Mosfet einen IRFZ44N, dem Gate hab ich einen 100 Ohm Widerstand gegeben.....
Die Frequenz hab ich schon probehalber runtergeschraubt mit gleichem ergebniss, auch den Widerstand am Gate hab ich erhöht obwohl der Fet ja am Gate bis 20V aushält.

Dir ist schon klar, was der Unterschied zwischen einem Bipolaren und einem Feldeffekt Transistor ist?

Was bringt dich zu der Idee, daß ein Widerstand zum Gate die Spannung am Gate beeinflussen kann? Der Widerstand zwischen Gate und Source kann leicht die Größe von 10 MOhm und mehr betragen, rechne dir da mal das Spannungsteilerverhältniss mit 100 Ohm aus.

Im durchgeschalteten FET sollten nur geringe Verluste entstehen. Bei 10 mOhm und 10A sind das ca. 1W. Das erfordert nicht mal einen Kühlkörper. Das Problem entsteht beim Schalten. Das Gate ist ein ziemlich großer Kondensator. Das können leicht einige nF sein (Ich bin jetzt zu faul, den Wert für deinen FET nachzulesen). Zusammen mit dem Gatewiderstand bildet das ein RC-Glied, daß dafür sorgt, daß der FET länger als nötig nur halb durchgeschaltet ist. Dabei muß der FET naturgemäß viel Leistung verheizen und wird natürlich heiß. Die Zeitkonstante dieses RC-Gliedes ist proportional zu R und C, je größer also R, desto langsamer (schlechter) wird es. Wenn du schnell schaltest, kann es sein, daß du den FET garnicht richtig durchsteuerst. Bevor jetzt der Ratschlag mit einem Gatetreiber kommt, auch der kann die Zeitkonstante eines RC-Gliedes nicht änden, oder das Ohmsche Gesetz außer Kraft setzen.

Ob das jetzt dein Problem ist, kann ich nicht sagen. Bau mal die Schaltung im Labor auf, nimm eine rein Ohmsche Last mit 1 bis 2 A, und bring sie zum Funktionieren, ohne daß der FET warm wird. Dann steigere dich auf 10A. Dann eine induktive Last auch so mit 1 bis 2A und optimiere das Schaltverhalten. Dann kannst du den 10A Motor nehmen, wobei du berücksichtigen solltest (sowohl bei der Wahl des FETs als auch beim Schaltungsaufbau), daß der Motor beim Anlaufen schon mal 50 oder mehr Ampere zieht.

MfG Klebwax

[HeXPloreR]

...und Frohe Weihnachten Alle zusammen.

[T4Sven]

Ich bin noch nicht ganz so fit in der Matherie, ich muß noch ziemlich viel ausprobieren und nachlesen .....

Hab gelesen der Widerstand zwischen ne555 und dem Gate soll Schwingungen verhindern.

Ein Laboraufbau hab ich schon, bei kleineren lasten kein Problem sobald jedoch der Strom steigt (Motor mit 7A) wird der FET warm bzw. immer heißer.

[021aet04]

Was soll da Schwingen? Mit einem Vorwiderstand am Gate verhinderst du nur einen zu großen Strom (Kondensator wirkt beim Einschalten wie ein Kurzschluss). Der Vorwiderstand wirkt also als Strombegrenzung. Der normale 555 kann bis zu 200mA Sink und Source schalten. Die CMOS Variante etwas weniger. Somit würde ich so knapp als möglich an die Grenze gehen oder einen Fettreiber nehmen (oder Fet mit geringer Gatekapazität). Di solltest auch noch einen Pulldown Widerstand verwenden, damit der Fet im Spannungslosen Zustand auf keinen Fall durchschaltet (der Fet könnte z.B. halb durchschalten und wirkt als Vorwiderstand).

Du kannst noch versuchen die PWM Frequenz z.B. in den Hz Bereich verlagern und schauen ob der Fet auch noch heiß wird (der Gatevorwiderstand ist somit zu groß).
Einfacher wäre aber den Gatewiderstand zu tauschen.

Als Sicherung gegen Überhitzung kannst du auch noch einen Temparaturabhängigen Widerstand mit dem Fet verbinden (thermisch gekoppelt) und mit diesem die Resetleitung auf Masse ziehen (der 555 schaltet bei Übertemp. des Fet ab).

MfG Hannes

[Manf]

Dann schauen wir mal in die Datenblätter.
Bei 10A und 25°C hat der Transistor 0,13V Spannungsabfall bei 100°C sind es 0,2V bei 175°C 0,3V. Das sind dann 1,3W oder 2W bzw. 3W.
Ohne Kühlkörper hat er 62 K/W, er kommt also bei Tu 40°C schon auf 120°C bis 160°C und 220°C. Beim Wärmewiderstand 62 K/W und dem Strom 10A ist er etwas über der thermischen Stabilitätsgrenze.

Die kritische Stelle beim Schalten ist die Entladung der Gatekapazität, speziell der spezifischen Ladung von 15nC die bei Ugs=5V zu entladen sind.
Das Low-Potential des NE555 geht bei Last auf 2V, am Gatewiderstand liegen damit 3V. Mit 100Ohm ergeben sich 30mA und eine Entladezeit für die spezifische Ladung von 0,5µs. Bei 10A und 12V (obere Abschätzung) wären das 120W*0,5µs pro 500µs. 120mW sind vergleichsweise nicht viel, auch wenn man die gesamte Gateladung von 45nC betrachtet und den Einschaltvorgang dazu nimmt kommt man kaum über 0,5W.

Insgesamt ist wohl der Wärmewiderstand des Transistors zu hoch (Kühlblech). Bei 12V ist er wohl noch knapp unter der Grenze, bei laufendem Motor mit >12V reicht es dann wohl nicht mehr.

[BASTIUniversal]

Hallo Sven,

hast du die Schaltung direkt am Kfz-Bordnetz hängen? Hängt die Schaltung wenigstens an der (originalen) Gebäsesicherung?

Für meinen Geschmack fehlt da der Schutz vor Spannungsspitzen und Störungen (Burst, Surge, ESD und wie sie alle heißen) komplett. Das würde eventuell auch erklären, warum die Schaltung erst bei laufendem Motor den Geist aufgibt.
Durch die vielen induktiven Lasten, die bei laufendem Motor angesteuert werden (Einspritzventile, Zündspule, Anlasser, div. Magnetventile, usw.), können durchaus viele Störungen auftreten. Wenn der Akku seine besten Tage schon hinter sich hat, verstärkt sich das noch.

Gruß
Basti

[PICture]

Hallo!

@ T4Sven

Man müsste auch störende magnetische und elektrische Felder aus vom BASTIUniversal erwähnten Storungsquellen und dem Gebläsemotor selbst berücksichtigen. Bei 50 k Poti könnte sogar komplete Abschirmung des beschalteten 555 in dichtem Metallgehäuse notwendig sein. Der MOSFET reagiert eben nur auf die Steuerspannung auf seinem Gate und es könnte auch geschirmtes nur einseitig mit Masse verbundenes Kabel nötig sein. In von dir gelingter Beschreibung bietet der Author um Hilfe, weil die PWM sich mit dem Poti nicht wie gewünscht einstellen lässt. ;)

[T4Sven]

Das Die schaltung nicht linear zum poti regelt stimmt schon, stört mich aber nicht besonders bis zur hälfte passiert eigendlich garnichts erst dann verändert sich die drehzahl, bei einer geringeren Frequenz ist das aber besser aber wie gesagt störts mich nicht. Stören würde mich eher ein brummen bei nidriger Frequenz.

Im übrigen hab ichs jetzt hinbekommen, langzeittest steht noch aus.

Hab den Vorwiderstand zum Gate ganz raus, hab vor die schaltung einen 3300uF Kondensator um Spannungsspitzen abzufangen eingeplanzt.

Und hab zu guter letzt 2 statt 1 Mosfet verwendet. ist vieleicht nicht sinn der Sache aber es Funktioniert :-) .

Mit dieser Kombination bleiben die kühlkörper fast kalt bis lauwarm.

Danke für die Tipps und noch schöne Feiertage zusammen :-)