PWM mit p-mosfets für 500W KFZ-Kühlerlüfter

[PsiQ]

Hallo Leute!

Problem:
Audi Kühlerlüfter 500W (jawoll 5 0 0)
Da sitzt original n -vorwiderstand- dran, damit der lüfter 3 stufen hat, statt nur orkan.
(Den werd ich mir am samstag mal anschauen,bisher nur daten
stufe 1 0,14Ohm+0,37Ohm+Motor(ca0,3)
stufe 2 0,14+Motor
stufe 3 nur Motor

Der doppelvorwiderstand ist defekt.. anschlüsse weggegammelt nach 18Jahre unterm hauptkühler
ersatz original kostet 85euro, datt is man luxus

sodelle. hab da mal mit den 100Watt widerständen von conrad was zusammengebaut in eagle, was ausreichend watt aushält und auf den widerstand ca passt.
das wären dann aber auch wieder ca 65 euro, lohnt das basteln also nicht.

wenn ich da aber ne lösung für 15-20euro hinbekomme, wäre das nett, auch in zukunft für andere altaudifahrer zum !einfachen! nachbauen.

nun hab ich mal bisschen im conrad-business geblättert.

Funde+Fragen:
als steuerteil fürs PWM:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=175986

Ausführung: MOS-Dimmer
Typ: BTS 629 A
Betriebsspannung: 4 - 30 V
Gehäuse: TO 220
Dimmer 12 V/2 A
TEmp: -40 bis +150°C
Dieser Baustein ermöglicht stufenloses Regeln des Laststromes (z.B. Lampe o. ä.) bis 2 A. Durch Impuls-Breiten-Modulation wird eine Minimierung der externen Beschaltung erreicht. Interne Strombegrenzung, Temperatursicherung (150 ºC) und Unter- bzw. Überspannungsabschaltung (4 - 17 V) sorgen für lange Lebensdauer und vielseitige Anwendungen.

und 2 oder 3-Mosfets die damit angesteuert werden:

http://www.conrad.de/goto.php?artikel=162406
IRF 5210 Id=-40A ; RDSon=0,06Ohm

oder
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=162399
IRF 4905 Id=-74A ; RDSon=0,02Ohm


Ich will den "dimmer" also nur als ansteuerstufe benutzen, möglichst simpel
...
geht das so?
Ich hab noch nix mit p-mosfets gemacht.(schau mir jetzt die datenblätter an)
wenn ichs richtig verstanden habe, dann leiten die, solange das gate auf 0 gezogen wird.
ich muß das pwm was der dimmer ausgibt also andersrum nutzen:
90%dimmer entsprechen 10% an
10%dimmer wären 90% an.. -KORREKT?

Die Schaltung wie ich das mit den vorhandenen tempschaltern 2 stufig ansteuern möchte mach ich gleich.

!!Geht das soweit mit den mosfets??
also 3 mosfets mit Kühlkblech parallel, dahinter der motor?
-n-fets gehen nicht, weil ich dann das komplette lüftungssystem umkabeln müsste ( lastrelais etcpp, ausserdem wäre dann dauernd plus dran,zu umständlich)

schaltplan kommt wenn fertig..

Danke fürs mitdenken!
Schönen Abend noch!

edit:
die stufe 1 und 2 laufen über den widerstand, 2 relais, 2 tempschalter
die 3.stufe läuft separat über 3.thermoschalter und relais ohne widerstand.
also auch wenn 1 und 2 kaputt sind (wie jetzt) kühlt der motor noch runter..

[sigo]

Deine Überlegungen sind soweit richtig.
Du musst nur verhindern, dass das Gate jemals mehr als ca. -20V sieht. Dann sind die Fets sofort kaputt. Und auch kurze Spannungspitzen reichen da. Die gibts bei einem alten Auto immer..

Ich würde die Lampe in der Dimmerschaltung durch einen 100 Ohm Widerstand ersetzen. Der muss dann leider 3W haben. Damit schalten die MOSFETs dann mit einem 100Ohm Widerstand im Gate ein. Das ist nicht gerade superschell, es könnte aber reichen. Das hängt vor allem von der PWM-Frequenz ab. Normalerweise wären hier 10Ohm als Gatewiderstand angemessen. Das geht aber so nicht, wegen der Leistung.
Ansonsten eben einen größeren Widerstand nehmen, z.B. so, dass du mit 0,5W oder 1W auskommst und dann eine Transistorstufe (Transistor oder Kleinsignal FET) dazwischen..

Dann hast du eine invertierte PWM, wie du richtig schreibst.
Theoretisch könntest du die Fets dann schon an den PWM-Ausgang schalten und betreiben. Ich würde den FETS am Ausgang noch eine Schutzbeschaltung (Power-Schottky-Diode(n) und eine 40V-Z-Diode in Reihe mit Widerstand vom Drain zum Gate. Sobald die Spannung am ausgeschalteten Fet mal auf >40V geht, schaltet der FET ein, und schützt sich dadurch selbst, indem er die Spannungspitze kurzschließt..denn die 55V dürfen NIE erreicht werden.

Der Fet dürfte recht schnell ausschalten, da im BTS ja ein FET sitzt.
Das Einschalttempo bestimmt der o.g. Widerstand.

Du musst also dazwischen noch was machen. z.B. eine Gegentakt-Stufe aus Transistoren oder einen MOSFET-Treiber. Und eben die Gatespannung begrenzen.

Sigo

[shaun]

Statt des als Treiber etwas ungeeigneten Dimmer-IC solltest Du vielleicht doch eine PWM-Schaltung selbst entwerfen (das Thema hatten wir doch neulich schonmal...?!). Wichtig ist auf jeden Fall, dass das Gate in jedem Fall aktiv getrieben wird, sowohl beim Aufladen als auch beim Entladen, sonst werden die Verluste zu groß. Der 20mOhm-FET hätte bei 40A 0,8V Spannungsabfall, macht 32W. Da er ja "dimmen" soll, demnach also nicht immer leitet, reduziert sich diese Angabe um das Tastverhältnis. Auch wenn 20mOhm schon recht wenig für einen P-Kanäler ist, neige ich ja immer noch zu N-Kanal in Leistungsanwendungen. Ein Umbau wäre nicht zwingend notwendig, Du musst ja nur irgendwie das Gate gegenüber der Versorgunsgsspannung anheben. Aber bei 20mOhm würde ich mir darüber vielleicht wirklich keinen Kopf mehr machen.

[PsiQ]

wollte keine eigene pwm schaltung davorsetzen, weil das möglichst einfach nachzubauen sein sollte, aber ich merk grad schon, fürn seltenlöter is das schon nixmehr...

naja, wie gesagt, über die 2 (3) mosfets parallel sollten niemals die 40A fließen, weil für die 100% schaltung ist ja immernoch der thermoschalter mit lastrelais drin.

original werden die gesamten fehlenden 50% leistung in hitze verbraten, sollte also mit 40watt abwärme statt ca 150watt durchaus funktionieren, werde also bei den p-mosfets bleiben, wenn so günstig möglich.

Ich hab jetzt mal vorerst den schaltplan im Anhang gestückelt...
die z-dioden fehlen...
pullups hab ich 1M dran, damits auf alle fälle aus ist, wenn die schaltung nicht taktet, den pulldown hab ich noch net..

Die ganze Schaltung soll nachher einfach an die beiden strompins von stufe 1 und 2 ran, anstatt dem widerstand, damit man garnichts sonst umkabeln muß.. evtl n massekabel ran, sonst nichts. "einfach"

an die n-fets hab ich auch schon gedacht, und nen kleinen stepup ic auf 24V/50mA rausgesucht, aber der muß dann auch wieder rein (evtl doppelt), und ist nochn bauteil was kostet ..

PS.:
ist immer noch das mit dem regelbaren pwm-lüfter wie schon gefragt, nur ein anderer ansatz:
fertigteile, 2 stufen, keine "stufenlose" regelung.. efinach, billig.. *seufz*

hab aber beim suchen was nettes mit PWM für "solche zwecke" gefunden:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=183113
da müsste man nur die tastrate halbieren und nen treiber dahinter,
dann wärs auch ok ..
aber dann würde der lüfter im auto auch fast ständig rumeumeln..

[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]

[PsiQ]

Schutz-Beschaltung mosfet .. ? -Siehe Anhang

der 10Ohm widerstand ist dazu gedacht, dass die gates der 2 mosfets gleich geladen werden..
so im gedanken von "für jede diode nen eigenen vorwiderstand"

Mit obigem dimmer-ic wäre wenigstens schon ne übertemperatur regelung drin, wenn ich den mit aufs blech schraube, der geht bei 150°C runter, die mosfets gehen angeblich auch noch bei 175°C net kaputt..
(dann muß aber das signal invertiert werden, sonst wird nämlich weniger = mehr an den p-fet)

*grübel*

mir gehen grad zu dem ding soviele schaltungsteile im hirn rum, dass grad nur noch kuddelmuddel rauskommt..
naja, bald is wochenende..


was mir grad einfällt:
ich würde an den motor gerne ne freilaufdiode machen,
weil das pwm ja net original ist...
langt da sone 15A dual-shottky,hab ich rumliegen ?
oder sollte es ne 30A sein?
oder eifnach nochmal sone suppressor diode dran.. ?

[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]

[PsiQ]

jetzt noch die "inverter"-widerstand-schaltungs-dings:
siehe Anhang ..

der widerstand kostet bei Reichelt nur 63cent ..also net tragisch..

hmm.. also "an" gehen se dann schonmal.. äh- verdammt, aber nie mehr aus wenn der dimmer net läuft...
der pullup zum ausschalten von oben ist dann fürn arsch..

Naja!
=>Grundsätzlich wurscht, da das ganze eh nur Saft hat, wenn einer der tempschalter schaltet, aber unschön..

ABER
=> Invertiert isses dann nicht wirklich, also geht die tempüberwachung nicht, bzw falschrum..

[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]

[PsiQ]

ich glaub so wärs besser.. ??
inverter mit buz11 ( hab ich auch noch rumliegen )

siehe Anhang..

frage ist nur wo den widerstand hin, davor oder danach..
oder beidseitig n halber.. ? damit der n-fet noch durchschaltet..

PS.:
So, alles ausm hirn, -vorerst-, jetzt gibts Brain-shutdown zum erholen..

edit: pulldown am n-fet vergessen .. ts ts ts..

edit2: nanu, das ding da unten im Anhang is ja plötzlich fast fertig ..

[Aktueller Schaltplan/Layout siehe letzter Beitrag]

[shaun]

Kleine Heizung bauen? Schmeiss mal den BUZ raus und bau einen Inverter aus einem (BC548 o.ä.) und eine Gegentaktendstufe aus zwei kleinen Transen (BC337/327 oder so) dazwischen, verpasse dem BTS eine Last, wenn er denn braucht, Gatewiderstand minimal, Z-Diode zwischen G und S (da wo Du sie eingezeichnet hast sorgt sie dafür, dass alle Transienten minus 15V auch ja den MOSFET killen!) und natürlich eine Freilaufdiode an den Ausgang. Die 15A-Diode sollte wohl reichen, aber achte mal drauf, wie warm die u.U. wird!

[sigo]

Die Freilaufdiode am Relais sollte eine Power-Schottky-Diode sein. Es gibt sie oft als Doppeldiode 2x20A (z.B. MBR20100ct oder MBR2045CT; davon hab ich noch diverse hier) im TO220-Package. Dann gleich beide parallelschalten..
Ansonsten stimme ich Schaun zu bez. kleiner TransistorGegenstacktendstufe.

Die Suppressordiode muss natürlich zwischen G und S also in dem Fall vom Gate zum "+" des MOSFETs. Wie Shaun schon schreibt.
UND: Du hast den Fet falsch eingezeichnet. Du solltest ihn spiegeln. Du hast Drain und Source falsch herum eingezeichnet. Der Fet muss waagerecht nach oben geklappt werden (Source hängt an +12V). Wenn du den Schaltplan dann auf den Kopf stellst, siehst du den FET wieder "normal" wie eine N-Kanalfet.


Zusätzlich würde ich noch einen 1kOhm - Widerstand in Reihe mit einer 36V-Z-Diode zwischen Drain und Gate schalten. Sodass der Fet bei Spannung von ca. 40-45V anfängt zu leiten. Spätestens bei 50V wird er dann Transienten kurzschließen, bevor er durchschlägt...
Alternative: 42V - Suppressordiode über den Fet (parallel zur Schottky-Diode). Das ist aber meist teurer.

Finally wird der BTS629 sehr wahrscheinlich eine Last brauchen. Also besagten Widerstand von OUT nach Masse. (Wert probieren, wahrscheinlich wenige 100 OHm, Belastbarkeit beachten).

Bin gepsannt.

Sigo

[PsiQ]

ahja ahja ..
das mach ich dann morgen,
heute hat mein großvater ( 80J) nen Vortrag gehalten, den ich mit ihm in Powerpoint zusammengebastelt habe (bilder zu seinem text, video etc)..
das war mir genug streß für heute
nu is der streß der letzten 2 Wochen weg, und erstmal "chillen" dran..

Danke!! -für eure Beiträge..
wirds doch noch was mit der Weltherrschaft..




so denn..