MOSFETs parallel im Sättigungsbetrieb

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Autor
MOSFETs parallel im Sättigungsbetrieb

    







BID = 736963

ffeichtinger

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Hallo

Ich möchte mir eine Heizung für mein Atzbad basteln. Dazu hätte ich 8 IRF610 herumliegen, die hätte ich dann auf eine gemeinsame Aluminiumplatte (3mm) geschraubt, die FETs hätten dann alle einen Abstand von etwa 5cm zueinander.

Die kommen dann alle parallel an 12V zwischen Drain und Source und bekommen auch eine gemeinsame G-S-Spannung, mit der ich dann die Heizleistung einstellen kann.

Ich dachte mir, dass ich maximal 12W pro FET umsetzen werde, also 1A Drainstrom.
Insgesamt also 8A bzw. 96W.

Die Frage ist nun: Kann ich die bedenkenlos alle parallel schalten, oder kann es passieren, dass ein einzelner FET thermisch 'davonläuft'?

Man hört ja immer: "MOSFETs haben einen positiven Temperaturkoeffizienten und können deshalb bedenkenlos parallel geschaltet werden."

Aber soweit mir das in Erinnerung ist gilt das nur im linearen Bereich der Transferkennlinie, also wenn ganz eingeschaltet ist. Im Sättigungsbereich, also im quadratischen Bereich der Transferkennlinie, sieht die Sache etwas anders aus.

Ich könnte natürlich Leistungswiderstände hinzufügen um die Sache zu stabilisieren, das möchte ich aber nicht, die müssten dann auch wieder auf die selbe Platte und kostet wieder...

Geht das auch so?

Im Anhang die Transferkennlinie meines FETs.

mfg Fritz


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BID = 736969

QuirinO

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Ich bin kein Experte bei FETs aber ich kann ganz stumpf den Graphen interpretieren. Wenn du die Gate-Source Spannung konstant und über etwa 7V hältst, so sinkt mit Steigender Temperatur der Drain Strom und damit die Leistung am FET.

Wenn das der zu interpretierende Graph ist, so tritt dein Problem nur bei Gate Spannungen unter etwa 7 V auf...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 29 Dez 2010 19:59 ]

BID = 736975

ffeichtinger

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Zitat :

Wenn du die Gate-Source Spannung konstant und über etwa 7V hältst...


Ja, dann bin ich im linearen Bereich, schon klar, nur fließt da halt schon ein Strom von etwa 3A, das sind bei 12V 36W, das ist zuviel für einen FET.

Außerdem soll die Sache nachher mit einem Temperaturregler ausgestattet werden, immer volle Hülse geht nicht.

mfg Fritz

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BID = 736979

QuirinO

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Unterhalb 7V ist der Zusammenhang ja leider genau umgekehrt und die dinger werden dir tatsächlich thermisch davonlaufen. Eine Lösung die mir einfallen würde wäre ein einfacher Regelkreis mit Temperatursensor an jedem einzelnen FET. Ein PN-Übergang kann als Temperatursensor missbraucht werden, die daran abfallende Spannung ist annähernd linear zur Temperatur. Ist in einem Fet nicht irgendwo ein PN-Übergang, den man missbrauchen könnte? Substratanschluss zu Drain oder so?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 29 Dez 2010 20:24 ]

BID = 736988

ffeichtinger

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Hmmm, der Substratanschluss ist bei Leistungs MOSFETs IMHO immer mit Source verbunden und steht deshalb nicht zur Verfügung.

Eigentlich wollte ich nach Möglichkeit ohne Regelung für jeden FET auskommen, sonst kann ich mir ja gleich Leistungswiderstände kaufen und die zum Heizen nehmen. Es wäre nur toll gewesen wenn es direkt mit den FETs selbst auch ginge, da ich sie gerade übrig habe.

mfg Fritz

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BID = 736991

QuirinO

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Warten wir mal die Antworten der anderen ab...

BID = 737007

powersupply

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Beiträge: 2920
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Hallo

Wie wäre es denn mit mehreren Widerständen als Heizung und einem PWM-gesteuerten FET?

powersupply

BID = 737010

perl

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Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Kann ich die bedenkenlos alle parallel schalten, oder kann es passieren, dass ein einzelner FET thermisch 'davonläuft'?
Wie ich seit einiger Zeit weiß, kann tatsächlich sogar ein einzelner nur für den Schalterbetrieb qualifizierter MOSFET thermisch weglaufen, wenn man ihn im Linearbetrieb benutzt.
Wohlgemerkt: Es ist gar nicht notwendig einen zweiten parallelzuschalten, denn das (und noch ein paar hundertausend weitere) hat intern der Hersteller schon getan.

Wirklich unproblematisch parallelzuschalten sind die Teile nur im Schalterbetrieb, wo sie übersteuert werden und der positive Tk des R_on stabilisierend wirkt.

Als Heizquelle kann man aber auch H4-Autolampen verwenden, die in der Werkstatt oder Tankstelle fortgeworfen werden. Darin ist regelmäßig nur der Faden für das Abblendlicht defekt, während der 60W-Fernlichtfaden praktisch wie neu ist.

BID = 737031

ffeichtinger

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Beiträge: 1050
Wohnort: Traunkirchen im Salzkammergut


Zitat :

Als Heizquelle kann man aber auch H4-Autolampen verwenden, die in der Werkstatt oder Tankstelle fortgeworfen werden. Darin ist regelmäßig nur der Faden für das Abblendlicht defekt, während der 60W-Fernlichtfaden praktisch wie neu ist.


Das ist mal eine gute Idee. Auf diese Weise könnte ich die Ätzflüssigkeit bzw. die Platine direkt von oben heizen, und muss nicht auf die Wärmeleitung durch die Kunststoffwanne und die Konvektion vertrauen. Und genug Licht beim Ätzen hab ich auch

Werden diese 60W auch zu einem großen Teil abgestrahlt, oder bleibt das im Glas hängen? Ist es besser die Birnen mit einem Reflektor über dem Becken auf zu hängen oder direkt ins Ätzbad zu tauchen?

Vielen Dank für diesen tollen Tipp.

Mit MOSFETs direkt heizen scheidet also aus.

mfg Fritz

_________________

BID = 737034

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Werden diese 60W auch zu einem großen Teil abgestrahlt, oder bleibt das im Glas hängen?
Da ist viel Strahlung dabei, denn das spektrale Maximum von Halogenlampen liegt im nahen Infrarot, welches noch zum großen Teil durch das Glas hindurchgeht.
Es bleibt aber auch einiges "im Glas hängen", wie du sagst, und sorgt dafür, daß der Kolben sehr heiß wird. Das muß auch so sein, denn eine hohe Kolbentemperatur ist wesentlich für das Funktionieren des Wolframkreislaufs in diesen Lampen.
Dich stört das nicht, denn dann strahlt eben der heiße Glaskolben einen Teil der Wärme ab.
Als Reflektor ist Aluminium ganz passabel, Kupfer ist besser, bleibt aber nicht blank, und noch besser ist Gold. Bei den aktuellen Goldpreisen ist das aber eher etwas für Snobs.

Weil der Wolframkreislauf eine hohe Kolbentemperatur erfordert, mag es eine Halogenlampe nicht, wenn man sie mit Unterspannung betreibt, oder gar in Flüssigkeit eintaucht.
Sie wird dann durch das Wolfram, das sioch auf der Innenwand des Kolbens niederschlägt, schnell schwarz und der Glühdraht wird auch bald durchbrennen.
Andererseits: Dieses Experiment kostet ja nichts.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 29 Dez 2010 23:35 ]

BID = 737036

wulf

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Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen

Hallo,
ich habe mir eine Zweikammerätzküvette gebastelt und in eine Kammer eine Aluplatte mit darauf verteilten Heizwiderständen montiert und diese mit leichtem Motorenöl aufgefüllt.
Gesteuert wird das ganze mit zwei Zweipunktreglern. Einer überprüft dass die Aluplattee nicht über 70°C warm wird und der zweite Regler hat den Sensor direkt im Ätzbad und regelt dessen Temepratur.
Die Heizleistung ist 120W oder 160W (bin grad nicht sicher, müsste nochmal nachschauen), ein primär (mit SSR) geschalteter Ringkerntrafo versorgt die Widerstände.

Grüße
Simon

_________________
Simon
IW3BWH

[ Diese Nachricht wurde geändert von: wulf am 29 Dez 2010 23:42 ]

BID = 738353

Lupin III.

Schriftsteller

Beiträge: 616
Wohnort: Salzburg

(Siehe auch Wulfs Beitrag)
Warum überhaupt eine Regelung im Linearbereich? Verwende den MOSFET als Schalter, dann reicht ein einziger, und der braucht eventuell nicht mal einen Kühlkörper. Ein PTC/NTC, ein Komparator mit etwas Hysterese und das wars.
Da es ja nicht darum geht, die Temperatur auf 1/10 °C genau zu halten, sollte diese "Langsam-PWM" vollkommen reichen.

BID = 738356

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Warum überhaupt eine Regelung im Linearbereich?
Weil er die Transistoren selbst zum Heizen benutzen wollte.

BID = 738429

schimpl

Gelegenheitsposter



Beiträge: 81
Wohnort: Grünburg

Warum Mosfets missbrauch wenn es viel einfacher geht. Ich glaube letztes oder vor letztes Jahr war das im ELO Heft. Einfach eine Streifenaster Platine vorne und hinten die Leitungen verlöten (im ZIKZAK !!!)

Vorn und hinten 12V ran. Die haben da gllaube ich 4A durchgejagt. Billiger gehts nicht.

Mfg schimpl



BID = 738481

ffeichtinger

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Beiträge: 1050
Wohnort: Traunkirchen im Salzkammergut


Zitat :

Vorn und hinten 12V ran


Vorne und hinten? Sind das dann 24V oder 0V ?

Die Idee hört sich schon interessant an. Ich frage mich nur ob es auch gelingt die Wärme durch das Platinenträgermaterial und die Kunststoffwanne ausreichend abzuführen.

Ich bin nach kurzer Berechnung zu der Überzeugung gelangt, dass meine Heizung wohl mehr als 100W braucht besser eher 200W, sonst kann ich lange warten bis die Sache warm wird. (Ja, ich erinnere mich noch etwas an Thermodynamik.)

mfg Fritz

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