Transistorkühlung durch Leiterplatte

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Transistorkühlung durch Leiterplatte
Suche nach: leiterplatte (1674)

    







BID = 324922

photonic

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Beiträge: 1301
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Ich bin wiedermal daran einen möglichst kleinen Umrichter für Brushless-DC Motoren zu bauen. Dabei soll alles möglichst klein und leicht sein, daher habe ich daran gedacht die Endstufe mit D2Pak Mosfets zu bauen. Weiss jemand einen Anhaltspunkt wieviel Leistung ich in einem solchen Transistor verheizen darf, wenn er nur durch die Leiterplatte gekühlt wird? Die 6 Transistoren wollte ich dicht an dicht verbauen.

Das Problem ist halt dass sehr niedriges RDSon ordentlich Geld kostet und ich nicht unnütz gute Transistoren kaufen möchte.

BID = 324947

photonic

Schreibmaschine



Beiträge: 1301
Wohnort: Zürich, Schweiz

 

  


Das aktuell vorgesehene Design verheizt 2.5W pro Transistor oder umgerechnet etwa 1.5W/cm2. Kann so etwas auf Dauer gut gehen oder passiert das: ?

Eine Leiterplattentemperatur von 80°C ist gerade noch so zu tolerieren.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: photonic am 22 Apr 2006 17:45 ]

BID = 324955

perl

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Das wird zu heiß werden. 6*2,5=15W ist die Leistung eines kleinen Lötkolbens. Zuviel für eine Fläche von 3x3cm.

Bei einer angenommenen Umgebungstemperatur von 30°C brauchtest du einen Wärmewiderstand von 3,3 K/W und nun schau mal in den Katalog wie groß derartige Kühlkörper sind.
Vielleicht kannst du aber etwas retten, indem du die Transistoren im Kühlluftstrom des Motors anbringst.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



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BID = 324969

photonic

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Beiträge: 1301
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Danke für den Tipp mit dem Lötkolben, der Gedanke stimmt mich nachdenklich. Ich habe soeben akzeptable Kühlkörper für TO263 gefunden mit 22 K/W. Da die Transistoren eine junction temperature von 175 °C abkönnen müsste das reichen da ja die Platine auch noch etwas wegkühlt.

Die zusätzlichen 20 Gramm die damit zusammenkommen müssen zwecks Betriebssicherheit halt drinliegen. Lieber 50 Gramm funktionierend als 30 Gramm abgebrannt. Ein KTY kommt zur Sicherheit auch noch auf die Platine um die Ansteuerumg im schlimmsten Fall abzuschalten bevor schlimmeres passiert.

BID = 324975

perl

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Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Ein Flugmotor also soll das werden. Bist du denn sicher, daß du die Wärmeentwicklung richtig berechnet hast ? Normalerweise leiten ja nicht alle Transistoren gleichzeitig.
Ich habe hier übrigens noch eine Handvoll PHD69N03 (DPAK). Würde das etwas bringen ?

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BID = 324986

photonic

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Beiträge: 1301
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Danke fürs Angebot mit den Transistoren!

Ich hab FDB6670AL ausgesucht, die sind noch eine kleine Ecke kühler mit 6.5 mOhm und bei meinem Händler recht günstig.

Der Umrichter soll 30 A vom Akku vertragen, das macht bei einem eingeschalten Transistor ca. 6W Heizleistung, was auf das zeitliche Mittel etwa 2W Abwärme pro Transistor ergibt. Durch die PWM ergeben sich noch zusätzliche Verluste beim Umschalten sowie Abwärme durch den Strom in den Freilaufdioden.

Die 15W Verlustleistung sind IMHO schon eine realistische Schätzung, wenn auch nur für kurze Zeit so viel Leistung abverlangt wird. Kühlung durch beschränkte Einschaltdauer ist aber irgendwie eine Murkslösung, ich hatte einmal einen Flugregler der mit 60A angeschrieben war, aber nach kurzer Zeit wegen Übertemperatur die Leistung reduzierte (beim Betrieb mit viel weniger als 60A). So etwas sollte es eigentlich nicht geben.

Ich bestell die Kühlkörper auf jeden Fall einmal mit und probiere es einmal ohne um zu sehen wie warm es in realistischem Betrieb tatsächlich wird. Wenn die Kühlung durch eingeleiteten "Fahrtwind" reicht lass ich sie dann weg.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: photonic am 22 Apr 2006 19:43 ]

BID = 325001

perl

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Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Der Umrichter soll 30 A vom Akku vertragen,



Das wären im Mittel also 10A pro Phase.
Unter der Voraussetzung, daß 2/3 der Zeit eimgeschaltet ist, 15A. Macht 152 * 0,0065 * 2/3 = 0,98W pro Transistor.

Nicht ganz ernst gemeint: Befrei die Platine gründlich von Flußmittelrückständen, dann kannst du mit mit ein paar ml Aqua dest. Siedewasserkühlung machen.

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photonic

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Siedewasserkühlung ist gut!

Bei der verwendeten six-step Ansteuerung sind aber jeweils nur zwei Transistoren gleichzeitig eingeschalten, einer auf der high-side und einer auf der low-side. So kriegen beide die vollen 30A ab und können es nicht mit einem nebenstehenden Kollegen teilen. So verdoppelt sich die Verlustleistung leider.

Sobald ich das Teil aufgebaut habe und Messungen habe schreib ich was dabei herausgekommen ist.


Zitat :

Befrei die Platine gründlich von Flußmittelrückständen




Gibte es dafür eigentlich ein bewährtes Hausmittel? So richtig rein habe ich das bisher nur mit teurem Reinigungsspray bekommen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: photonic am 22 Apr 2006 20:35 ]

BID = 325054

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
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Wegen der gebräuchlichen NoClean-Flußmittel gebe mir damit normalweise nicht viel Mühe.
Das wohl immer noch als Hauptbestandteil verwendete Kolophonium löst sich in Alkoholen wie Isopropanol oder Spiritus. Dabei bleiben gewöhnlich aber irgendwelche weißen Salze (Anilin*HCl o.ä. ?) übrig.
Vielleicht kann man die auch lösen wenn im Alkohol etwas Wasser enthalten ist, das habe ich aber nicht ausprobiert.
Wenns wirklich sauber werden muß, nehme ich Ultraschall.

US macht üblicherweise keine Probleme, nur kann man damit angeblich von GaAs-Chips auch die Bonddrähte "wegreinigen". Aber wem sag ich das.

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photonic

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Normalerweise lass ich das Flussmittel einfach drauf, die Platine würde einfach etwas besser aussehen ohne.


Zitat :
nur kann man damit angeblich von GaAs-Chips auch die Bonddrähte "wegreinigen"




Oh ja, mit Ultraschall hab ich schon einiges unabsichtlich zerstört. So als meine bisherige Erfahrungsfaustregel ist ein Ultraschallbad von der Leistung her etwa dann potentiell destruktiv, wenn der produzierte Lärm unangenehm laut ist und man nicht freiwillig länger als nötig danebensteht...

d.h. gutes US-Bad = Laut


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