PIC=>Mosfet treiber => Mosfets (erledigt)

[steg14]

Zu deiner Frage Berechnung der Schaltzeiten:
die Rechnung mit der "Total Gate Charge" ist besser als die Rechnung mit
der "Input Capacitance". Ganz genau ist beides nicht.
Kannst mal hier lesen:
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/mosfet.pdf
Schaltverluste berechnet übrigens näherungsweise mit:
1/6 Umax * Imax * f * (ton + toff)

Thema Heizung: Wie Hans schon sagte, ganz langsam schalten. Ich denke am Sitz wird sich auch eine PWM-Frequenz von 1Hz nicht auswirken.
Dann würde ich auch keinen Treiber nehmen - Gate direkt an einen MOSFET der aber bei 5V (oder noch weniger) 100% durchschaltet (Kennlinien ansehen).

[waste]

Hallo PsiQ,

die Berechnung der Lade-/Entladezeit von Mosfetgates ist nicht so einfach, da die Kapazitäten nicht konstant sind, sondern spannungsabhängig und der Strom ins Gate auch nicht konstant ist. Zudem hat die Millerkapazität (Drain-Gate-Kapazität) einen großen Einfluss auf die Schaltzeit. Wenn man es genau wissen will, dann nur mit einem Simulator wie z.B. LTspice.

Geht es nur um die Schaltzeit des Transistors, dann kann man grob eine Rechnung mit der Gate-Drain-Ladung Qgd anstellen. Die ist nämlich hauptsächlich verantwortlich für die Schaltzeit. Allerdings ist die auch spannungsabhängig, der angegebene Wert im Datenblatt gilt auch nur für die dort angegebene Drain-Source-Spannung.
Mit t=Q/I kann man die Schaltzeit grob errechnen. Bei I=10mA und Q=78nC ergibt das eine Schaltzeit t=7,8µs. So gesehen doch wieder einfach. Ist aber nur ein Anhaltspunkt.

Der Vollständigkeit halber hier noch eine Korrektur zu deiner Rechnung, auch wenn sie hinfällig ist.

Wenn ich das richtig verstehe muß ich da in der Formel
C=Q/U bzw C=(I*t)/U
den wert für C einsetzen ..
Formel umgeschrieben: (C*U)/I = t
Vorgegebene Werte:
I=10mA =0,01A
U=5V
C=140nC =0,000.000.140 C (??)

Hier hast du Ladung Q mit Kapazität C verwechselt. Wenn, dann hättest hier eine Kapazität einsetzen müssen, aber wie schon gesagt, ist das nicht so sinnvoll.

Gruß Waste

[PsiQ]

Hier hast du Ladung Q mit Kapazität C verwechselt. Wenn, dann hättest hier eine Kapazität einsetzen müssen, aber wie schon gesagt, ist das nicht so sinnvoll.

hmm hatte ich ja befürchtet siehe:

Oder ist datt alles falsch, weil C Coulombs sein sollen, und das dann irgendne andere formel ist?

passen tuts von den Werten auch wenn die 5000pF statt der 140nC reinkommen, aber watt is nur richtig ?

hm, dass da was falsch war hatte ich befürchtet

d.h. also ist C=kapazität=Farad =1[C]/V = 1Coulomb pro Volt .
und das Coulomb ist (I*t)

also merke ich mir:
t~=Qgd/I
komme dann auf deine 7,4µS runde das mal auf 10 auf
mal 2 = 20µS (laden,entladen)
mal 700 =14000µS , runde das auf 20mS

und stelle fest..
das das gate jedenfalls "ganz" ge-und entladen wird

richtig?

also kann ich den mosfet irl3803 direkt am pic betreiben
(ist ja extra ein logic level fet, den hab ich quasi schon ausgesucht gehabt ,10 datenblätter nach Rds-on bei 5V abgesucht,nur den namen vergessen )
(auch) wenn ich den strom durch nen widerstand 5V/330Ohm=0,015A = auf ~15mA begrenze..



Frage am Rande:
Ich wollte an den Gatepin noch einen 1M-Ohm Widerstand nach GND hängen, damit der mosfet nicht undefiniert an oder aus ist, wenn der PIC nicht läuft- stört das in die rechnung?.. der widerstand hat ja auch ne geringe kapazität..genau wie der vorwiderstand fürs gate.. (ups?) .. ?

[Hans Dorn]

Jep,

hänge auf jeden Fall noch einen Widerstand nach GND, sonst raucht der FET früher oder später ab!

Gruß Hans

P.S: Selbst bei 9mOhm RdsOn bleiben bei 30A noch 10W im FET hängen, also Kühlkörper nicht vergessen....

[PsiQ]

wie kommst du auf die 10W ?

also ich hab mal grundlegend:
30A * 0,01Ohm = 0,3Watt dauernd
PLUS
Schaltverluste ?
1/6 Umax * Imax * f * (ton + toff) ton+toff= schaltzeitx2 ? = 20µS
1/6*14V*30A*700Hz*0,00002S = 0,98Watt

Das wären bei mir insgesamt <2 Watt?
hä?
ich schau jetzt noch das pdf an, dann ins bett

edit: äm, moment, da is was falsch..
P=U*I*t
R=U/I .. äääh..
ich geh ins bett..

[Hans Dorn]

Heh

P = R*I*I

Bei 15A sieht's schon wesentlich freundlicher aus....

Gruß Hans

[waste]

Hallo PsiQ

Wohlgemerkt, Schaltzeit ist nicht gleich Ladezeit des Gates. Die Schaltzeit ist nur die Zeit in der sich am Ausgang die Spannung ändert. Die Ladezeit des Gates ist länger, etwa doppelt so lang wie die Schaltzeit. Im Datenblatt des IRL3803 ist das unter Fig 13a „Basic Gate Charge Waveform“ sehr gut zu sehen. In der ersten Phase Qgs wird nur das Gate geladen, ohne dass sich am Ausgang was ändert. In der zweiten Phase Qgd (wenn die Schaltschwelle erreicht ist) wird der Ausgang durchgeschaltet, das ist die Schaltzeit. Hier bleibt die Gatespannung wegen der Gegenkopplung des Miller-C ziemlich konstant. Danach steigt die Spannung weiter, das Gate wird weiter geladen.

Eigentlich interessiert aber nur die Schaltzeit, weil da die Schaltverluste auftreten.

Und noch was! Bei 330 Ohm Vorwiderstand wird der Gatestrom während der Schaltzeit keine 10mA erreichen, da der FET erst ab etwa 3V Gatespannung schaltet. D.h. am Vorwiderstand liegen dann weniger als 2V an. Zusätzlich hat der PIC auch noch einen Innenwiderstand. Ich würde da auf 100 Ohm runtergehen oder sogar ganz weglassen. Dass dann kurzzeitig, für ein paar µs, ein höherer Strom als 25mA auftreten kann, ist nicht so schlimm.

Waste

[PsiQ]

Dass dann kurzzeitig, für ein paar µs, ein höherer Strom als 25mA auftreten kann, ist nicht so schlimm.

Da hätte ich aber ein schlechtes Gewissen , weil die "kurze" stromüberlastung ja ständig wieder stattfindet... ..
naja, wenns mal läuft probier ichs am oszi, dann seh ich ja bis wieviel ohm der noch voll durchschaltet..


Nächste Frage:
Kühlkörper:
grundlegend mal, ich stürz mich dann noch auf die Formeln

wenn ein kühlkörper z.B. 7K/W hat, bedeutet das, dass er um 7K bzw 7°C pro Watt wärmer wird als die Umgebung, ja?

W hab ich als J/s angesehen..

wären bei mir bei 10W dann 10*7K = 70K ..
bei ner temperatur von 40°C im gehäuse wären das 110°C ..kann doch net sein
mööp? -autsch

mal googeln/ im forum suchen..

[waste]

Dass dann kurzzeitig, für ein paar µs, ein höherer Strom als 25mA auftreten kann, ist nicht so schlimm.

Da hätte ich aber ein schlechtes Gewissen , weil die "kurze" stromüberlastung ja ständig wieder stattfindet... ..

Brauchst kein schlechtes Gewissen haben, ich habe nochmal nachgeschaut, der PIC hat selber ca. 100 Ohm und mit den 100 Ohm extern kann gar nicht mehr als 25mA fließen.

wenn ein kühlkörper z.B. 7K/W hat, bedeutet das, dass er um 7K bzw 7°C pro Watt wärmer wird als die Umgebung, ja?

ja, so ist es.

10W sind nicht wenig, da braucht es schon einen etwas größeren Kühlkörper.

Waste

[Yossarian]

Hallo
der Gesamtwärmewiderstand ist die Summe aus Wärmewiderstand Sperrschicht-Gehäuse des Halbleiters, Wärmeübergangswiderstand Halbleiter-Kühlkörper (abhängig von der Oberfläche, Leitpaste, Isolierfolie) und Wärmewiderstand des Kühlkörpers.
Der zulässige Wärmewiderstand ist gleich (zul. Chiptemp. - Umgebubgstemp) / max. Verlustleistung
z.B. Rth = (120°-30°)/10W = 9K/W
Wärmeleitfolie 0,5K/W und Rth des Transistors 1,15 K/W ergibt einen zulässigen Rth des Kühlkörpers von 7,35K/W.Reserve sollte mit einberechnet werden,also Rth < 7 K/W wählen.

Mit freundlichen Grüßen
Benno