100A Leistungsschalter

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hi,

ich sucher nach einer guenstigen Moeglichkeit, 100A bei max. 30V Gleichspannung per Halbleiter (MOS-FET?) zu schalten. Ideen bisher: Entweder mit einem MOS-FET Transistor entsprechner Leistung (als Block mit 4 Schraubanschluessen) oder separat, also ein paar Standard MOS-FETs zu gebrauchen und diese parallel zu schalten. Die Schaltfrequenz liegt zwischen 2 HZ und 0.2 Hz (0.5 sec eingeschaltet bis 5 sec. eingesch.)

Brauchen MOS-FETs (N-Kanal) einen Reihenwiderstand wie es bei Transitoren ueblich ist?

Welche der beiden Loesungen ist optimaler?

Kaemen IGBTs in Frage?

Gibt es andere Moeglichkeiten? Thyristoren kommen wohl nicht in Frage, da man diese nicht ausschalten kann.

Gruss

Li

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Hi,

ich sucher nach einer guenstigen Moeglichkeit, 100A bei max.
30V Gleichspannung per Halbleiter (MOS-FET?) zu schalten.
Ideen bisher: Entweder mit einem MOS-FET Transistor
entsprechner Leistung (als Block mit 4 Schraubanschluessen)
oder separat, also ein paar Standard MOS-FETs zu gebrauchen
und diese parallel zu schalten. Die Schaltfrequenz liegt
zwischen 2 HZ und 0.2 Hz (0.5 sec eingeschaltet bis 5 sec.
eingesch.)

Brauchen MOS-FETs (N-Kanal) einen Reihenwiderstand wie es bei
Transitoren ueblich ist?

Welche der beiden Loesungen ist optimaler?

Kaemen IGBTs in Frage?

Gibt es andere Moeglichkeiten? Thyristoren kommen wohl nicht
in Frage, da man diese nicht ausschalten kann.

Moinmoin!

Doch- siehe weiter unten unter Gleichstrommotor. Es wird durch eine Kondensatorumpulsung vollbracht, die unter dem Fachbegriff „Gleichstromsteller“ zu finden ist. In der Leistungselektronik kann die Schaltungsvariante sogar bis zum 4-Quadrantenantrieb (Kreisstromprinzip) verwendet werden.

Cheers
F-M

Gruss

Li

3

Hallo Li,

ich sucher nach einer guenstigen Moeglichkeit, 100A bei max.
30V Gleichspannung per Halbleiter (MOS-FET?) zu schalten.
Ideen bisher: Entweder mit einem MOS-FET Transistor
entsprechner Leistung (als Block mit 4 Schraubanschluessen)

Die gibt es bereits im TO220-Gehäuse, z.B. IRF 1404 (40V, 160 A, 4 mOhm)

oder separat, also ein paar Standard MOS-FETs zu gebrauchen
und diese parallel zu schalten. Die Schaltfrequenz liegt
zwischen 2 HZ und 0.2 Hz (0.5 sec eingeschaltet bis 5 sec.
eingesch.)

Das macht Sinn, um die Verlustleistung bei so hohen Strömen zu reduzieren.

Brauchen MOS-FETs (N-Kanal) einen Reihenwiderstand wie es bei
Transitoren ueblich ist?

Nein, sie werden direkt parallelgeschaltet, dafür brauch jeder einzelne einen Gatewiderstand zur Unterdrückung von HF-Schwingungen. Ich empfehle, den Gatewiderstand relativ hochohmig auszulegen, um die Schaltflanken stark zu verlangsamen. das reduziert Induktionsspannungen in den Zuleitungsinduktivitäten.

Welche der beiden Loesungen ist optimaler?

Parallelschalten ist billiger.

Kaemen IGBTs in Frage?

Nein, da Verlustspannung zu hoch. Die lohnen sich erst bei höheren Betriebsspannungen.

Gibt es andere Moeglichkeiten?

ja, z.B. Relais

Thyristoren kommen wohl nicht
in Frage, da man diese nicht ausschalten kann.

das geht zwar schon, aber

  1. ist auch hier die Verlustspannung zu hoch (siehe IGBTs) und
  2. wäre der Schaltungsaufwand für die Kommutierung (Abschaltung) zu hoch.

Jörg

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ich sucher nach einer guenstigen Moeglichkeit, 100A bei max.
30V Gleichspannung per Halbleiter (MOS-FET?) zu schalten.
Ideen bisher: Entweder mit einem MOS-FET Transistor
entsprechner Leistung (als Block mit 4 Schraubanschluessen)

Die gibt es bereits im TO220-Gehäuse, z.B. IRF 1404 (40V, 160
A, 4 mOhm)

Oder auch mehr, schon richtig, aber bei einem TO220 Gehaeuse und den Beinchen brennen bei 100A garantiert 2 von 3en ab. Der Strom, der als Dauerstrom darueber geht kann so gross nicht sein, da beim BUZ z.B. der Querschnitt bei 0.85 mm x 0.5 mm = 0.425 mm^2 liegt.

oder separat, also ein paar Standard MOS-FETs zu gebrauchen
und diese parallel zu schalten. Die Schaltfrequenz liegt
zwischen 2 HZ und 0.2 Hz (0.5 sec eingeschaltet bis 5 sec.
eingesch.)

Das macht Sinn, um die Verlustleistung bei so hohen Strömen zu
reduzieren.

Brauchen MOS-FETs (N-Kanal) einen Reihenwiderstand wie es bei
Transitoren ueblich ist?

Nein, sie werden direkt parallelgeschaltet, dafür brauch jeder
einzelne einen Gatewiderstand zur Unterdrückung von
HF-Schwingungen. Ich empfehle, den Gatewiderstand relativ
hochohmig auszulegen, um die Schaltflanken stark zu
verlangsamen. das reduziert Induktionsspannungen in den
Zuleitungsinduktivitäten.

Welche der beiden Loesungen ist optimaler?

Parallelschalten ist billiger.

Aber koenne die wirklich wie es in Datenblaettern steht, einen Dauerstrom von teilweise ueber 500A aushalten? Ist das nicht irgendwo immer ein pulsierender Gleichstrom gemeint, z. b. mit einer Pulsdauer von 20us bei 1ms Pause? Schonmal ausprobiert?
Ich kann mir kaum vorstellen, dass ein BTS555 165A kann, Dauerstrom, zumal in den Abbildungen in den Datasheets am Ausgang immer eine Induktivitaet dranhaengt.
Aber bei ca. 2mOhm R_on bleiben bei 60A nur 7.2 Watt an Verlustleistung am BTS haenen. Ich glaube der ganzen Sache noch nicht so ganz.

Gerade habe ich mal gekukkt in den Datanblaettern. Irgendwoher habe ich mal einige SUP75N08 ausgeschlachtet, so 100 Stueck. Lt. Datasheet kann einer dieser TO220 MOSFETS 55A bzw. 75A schalten (kalt o. heiss). Mal 5 oder so prallel, Stromsenke auf 60A, Netzgeraet dran, einschalten und …?

Li

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Die gibt es bereits im TO220-Gehäuse, z.B. IRF 1404 (40V, 160
A, 4 mOhm)

Oder auch mehr, schon richtig, aber bei einem TO220 Gehaeuse
und den Beinchen brennen bei 100A garantiert 2 von 3en ab. Der
Strom, der als Dauerstrom darueber geht kann so gross nicht
sein, da beim BUZ z.B. der Querschnitt bei 0.85 mm x 0.5 mm =
0.425 mm^2 liegt.

täusche Dich da mal nicht. Die Beinchen sind am Gehäuse 1,1mm breit, was ca. 0,55 mm² entspricht. Jetzt rechne mal aus: Cu hat bei 1mm² einen Widerstand von ca. 18 mOhm/m, macht bei 0,55 mm² 33 mOhm/m. Die Beinchen wird man recht weit oben anschließen, sodass sie max 1 cm lang sind, was einem Beinchenwiderstand von 0,33 mOhm entspricht. Das ist immer noch weniger als 1/10 des Kanalwiderstandes vom IRF 1404 und bei 100 A entstehen gerade mal 3,3 W Verlustleistung. Diese läßt sich über die dickeren Leitungen, die an die Beinchen angelötet sind und über das Gehäuse bequem abführen. Da brennt sicher kein Beinchen ab.

Parallelschalten ist billiger.

Aber koenne die wirklich wie es in Datenblaettern steht, einen
Dauerstrom von teilweise ueber 500A aushalten? Ist das nicht
irgendwo immer ein pulsierender Gleichstrom gemeint, z. b. mit
einer Pulsdauer von 20us bei 1ms Pause? Schonmal ausprobiert?

Wenn Du mal genauer ins Datenblatt siehst, wirst Du feststellen, dass die Transistoren im Impulsbetrieb noch wesentlich höhere Ströme aushalten. Die im Datenblatt angegebenen Dauerströme ergeben sich aus Kanalwiderstand und max. Verlustleistung bei ca 25°C oder einer anderen definierten Gehäusetemperatur. Wenn sich der Transistor erwärmt nimmt der Kanalwiderstand zu und die max. Verlustleistung ab und damit reduziert sich natürlich auch der max. Dauerstrom.

Ich kann mir kaum vorstellen, dass ein BTS555 165A kann,
Dauerstrom, zumal in den Abbildungen in den Datasheets am
Ausgang immer eine Induktivitaet dranhaengt.

Das hat mit dem Dauerstrom nichts zu tun. Das soll wohl nur zeigen, dass induktive Lasten ohne weitere Schutzmaßnahmen erlaubt sind.

Aber bei ca. 2mOhm R_on bleiben bei 60A nur 7.2 Watt an
Verlustleistung am BTS haenen. Ich glaube der ganzen Sache
noch nicht so ganz.

Na also, warum sollte es dann nicht gehen ?

Gerade habe ich mal gekukkt in den Datanblaettern. Irgendwoher
habe ich mal einige SUP75N08 ausgeschlachtet, so 100 Stueck.
Lt. Datasheet kann einer dieser TO220 MOSFETS 55A bzw. 75A
schalten (kalt o. heiss). Mal 5 oder so prallel, Stromsenke
auf 60A, Netzgeraet dran, einschalten und …?

für 5 Stück ist das sicher kein Problem.

Jörg