Transistor gesucht, Darlington npn, mind. 250 Watt

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

ich suche einen Darlington-Transistor, npn, die Leistung sollte über 250 Watt liegen, Gehäuse MT-200 oder ein ähnlich großes Gehäuse. Grenzwerte sollten bei 50 Volt und 16 Ampere liegen oder höher.

Die „verbratbare“ Leistung sollte sehr hoch sein, da ich diesen Transistor zum Heizen verwenden möchte, 220 Watt sind das unterste Limit. Aufgebaut auf einen entsprechenden Kühlkörper wird in der Schaltung die Temperatur in einem kleinen isolierten Raum auf 40 bis 120°C konstant gehalten auf 0,5°C genau.

Gefunden habe ich „MJ 11032 ONS“, leider in TO-3. Ist der im analogen Betrieb anwendbar? Oder gibt es andere Transistoren, die besser geeignet sind?

LG Dukan

#2

Hallo,

Die „verbratbare“ Leistung sollte sehr hoch sein, da ich
diesen Transistor zum Heizen verwenden möchte,

abgesehen davon, dass die Abgabeleistung eines Transistors nicht einfach eine Angabe in einem Datenblatt ist, sondern vor allem von den äußeren Bedingungen abhängt: was genau spricht gegen die Verwendung von Widerständen zum Heizen?
Deine ‚Lösung‘ hört sich erstmal heftig seltsam an. Erklär mal, worum es eigentlich geht.
Gruß
Rübe

#3

Hallo Dukan,

Rübes erste Aussage stimmt. Wenn im theoretischen Optimalfall das Gehäuse deines Transistors max. 120° heiß wird, kann er nur noch - wieder theoretisch - nur noch gut 1/3 seiner Nennleistung verbraten. Also würdest du einen 600 W-Transistor brauchen, und das auch nur im theoretischen Idealfall (idealer Kühlkörper, Kühlkörpertemperatur

#4

Hallo,

Rübes Gegenfrage kann ich aber nicht zustimmen. Auch ich habe
geregelte Heizungen mit Transistoren als Heizelemente
realisiert.

Ich auch. Aber für 120° gibt es bessere Methoden. Und für 250W auch.
Gruß
Rübe

#5

Danke für die Hinweise.

Der kleine Raum ist nicht wärmeisoliert, da geht viel weg. Aber spielt jetzt nicht die Rolle. Ich werde wohl doch mehrere Transistoren einsetzen. Zum einen verteilt sich die Leistung besser, zum anderen wird die Sicherheit für die Bauelemente höher (thermisch). Die Eckwerte, also 120°C, ist der Extremfall, wird so kaum auftreten. Aber könnte…
Mit MOSFET habe ich noch nichts gebaut, muß mich da mal schlau machen. Der Vorschlag mit den Widerständen zum Heizen werde ich auch mal überdenken, doch dann wird die Sache extrem träge.

LG Dukan

#6

Hallo,

Zum einen verteilt sich die Leistung
besser,

kann man auch mittels thermischen Leitern (vulgo: Kühlblech) hinbekommen. Oder mit einem Ventilator (dann an die 120° denken).

Der Vorschlag mit den Widerständen zum Heizen werde
ich auch mal überdenken, doch dann wird die Sache extrem
träge.

Träge ist die Wärmekapazität der Beteiligten. Ob das ein Transistor auf einem Kühlblech oder ein Widerstand ist ändert nichts prinzipielles. Interessanter ist die Wärmeverteilung (statisch und dynamisch) in der Kammer und die Geometrie - speziell die Anordnung der Heizung(en) und des Temperaturfühlers.

Und warum genau ist die Kammer nicht isoliert? Das ist doch die einfachste Maßnahme, um Leistung und Temperaturüberhöhung der Heizung zu sparen und für bessere Gleichverteilung der Wärme zu sorgen.

Aber solange Du nicht damit rausrückst, wozu das ganze Ding eigentlich sein soll, wird es schwierig mit sinnvollen Ratschlägen.
Gruß
Rübe

#7

Hallo Rübe,

ich habe mich vorerst für 6x TIP142 entschieden. Die arbeiten parallel und ich bin auf der sicheren Seite. Vielleicht ist es eben gut die Punkte für die „Heizung“ zu verteilen, als alles auf einen Transistorchip zu konzentrieren.

Was die Anwendung betrifft… Strömende Flüssigkeiten werden erhitzt. Der entprechende Kühlkörper (oder besser Wärmeübertrager) muß noch gefräst werden, damit er passt. Mir gings um die notwendige Umsetzung der Leistung, die ich rechnerisch brauche und wie ichs hinbekomme. Was die Technik drumrum betrifft - Versuch macht klug. Alternativen wären auch Peltier-Elemente gewesen, aber da war der Preis zu hoch. Widerstände sind noch im Bereich des Denkbaren, mal sehen. Jedoch muß ich die ansteuern, was auch dicke Transistoren erfordert, da kann ich auch gleich mit denen heizen. Eventuell per Schalttransistor und Pulsbetrieb, nur steigt dann der Aufwand in der Ansteuerelektronik…

Irgendwie dort die Mitte finden.

LG Dukan

#8

Hallo,
ich halte also fest: was das werden soll, ist geheim und wird nicht verraten. Okay, ist ja auch Dein Problem.

Bleibt dann natürlich auch Deins. Ich bin raus.
Gruß
Rübe

#9

Hallo,
auch ich habe den Eindruck, dein Konzept geht von merkwürdigen Vorstellungen aus.

Was die Anwendung betrifft… Strömende Flüssigkeiten werden
erhitzt. Der entprechende Kühlkörper (oder besser
Wärmeübertrager) muß noch gefräst werden, damit er passt.

Aha, also hast du einen massiven Metallkörper mit erheblicher Wärmekapazität
und dazu ein Medium mit guter Wärmekapazität.
Und da beklagst du die Tragheit mit Heiz-Widerständen ?
Kann ich ehrlich nicht nachvollziehen.

Mir gings um die notwendige Umsetzung der Leistung, die ich
rechnerisch brauche und wie ichs hinbekomme.

Die Benutzung von Heizwiderständen ist ja auch extrem kompliziert.
Deshalb gibt es diese Lösung in der Technik ja auch höchst selten.

Peltier-Elemente gewesen, aber da war der Preis zu hoch.

Na warum auch einfache Lösungen. Gibt ja auch noch andere Varianten.
Erwärmung über Mikrowellen, per UV-Strahlung, per Induktion, Laser usw.
Bisschen High-Tec muß schon sein, nicht wahr.

Jedoch muß ich die ansteuern, was auch dicke Transistoren erfordert

Hä???
250W in einem Transistor umzusetzen, erscheint dir als trivial,
aber paar A mit einem Transistor zu schalten wäre aufwendig?

Da braucht es keine dicken Transistoren.
Die 300W schalte ich dir mit einem FET in Viertel Fingernagelgröße ohne Kühlkörper und sonstigen Fixfax drum herum…

da kann ich auch gleich mit denen heizen.

Mach nur.

Eventuell per Schalttransistor und Pulsbetrieb, nur steigt dann der
Aufwand in der Ansteuerelektronik…

Was ist den das Budged?

Meinst du, dass deine Experimente mit fetten Heiztransistoren am Ende billiger kommen, als tausendfach bewährte Lösungen mit einem preiswerten Regler?

Und Transistoren an der Grenze des zulässigen Arbeitsbereiches zu nutzen ist nicht aufwendig? Mach nur, das bleibt dann womöglich eine ewigen Baustelle.
.
Dein ganze Konzept ist klassische Overingenerring, nur dass es dabei an den Grundlagen und Erfahrung schon reichlich mangelt.
Gruß Uwi

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#10

Wenn ich umfassende Kenntnisse in Elektronik hätte, würde ich hier nicht fragen und auf bekannte Lösungen zurückgreifen. Na gut, lasse ich das Fragen in dieser Richtung eben…

Gruß Dukan

#11

Hallo Dukan,

Du bist im falschen Temperaturbereich!

250W verteilt auf deine 6x TIP142:

Sind mal 42W/Transistor.
Die Umgebungstemperatur soll 120°C betragen.

Aus dem Datenblatt gilt:
http://www.st.com/web/en/resource/technical/document…

Tj (max) = 150°C
Rthjc = 1 K/W

Daraus errechnet sich, dass der Kristall 42K heisser ist als das Gehäuse. Dabei fehlt jetzt noch der Wärmeübergang zwischen Gehäuse und Kühlkörper.

Und nun die Binsenwahrheit:

120°C + 42K = 162°C
162°C > 150°C = Transistor tot!

Je nachdem wie der Transistor montiert wird und wie der Kühlkörper aufgebsaut ist, kommen da noch 10K bis 20K obendrauf !
Dann musst du noch daran denken, dass die Regelung, beim Hochfahren, noch etwas überschwingt.

Bis etwa 80°C käme deine Idee noch hin, aber 120°C sind einfach zu viel für den Transistor!

MfG Peter(TOO)

#12

Hallo,

Wenn ich umfassende Kenntnisse in Elektronik hätte, würde ich
hier nicht fragen und auf bekannte Lösungen zurückgreifen.

wenn man weiß, das man keine ausreichenden Kenntnisse hat, dann läßt man sich beraten.
Dazu passt dann aber die Fragestellung nicht. Denn mit dieser suchst du nicht nach einem vernünftigen Konzept, sondern nur nach dem Mauseloch in der tiefen Sackgasse, in die du dich freiwillig begeben hast.

Zielführend wäre also, die Frage anders zu stellen und dazu ausreichend Informationen zu den Randbedingungen geben.

Nun gut, aus den gegebenen Randbedingungen war von Anfang an rel. klar, dass es sich um ein verkorkstes Konzept handeln muss und die angefragte techn. Lösung praktisch nicht umsetzbar ist.

Na gut, lasse ich das Fragen in dieser Richtung eben…

Niemand zwing dich zu Fragen. Jetzt aber schmollend davon zu ziehen, wird dir immer noch keine Lösung bringen.

Was aber die Fachkompetenz in diesem Forum angeht, so hättest du eine feine Auswahl. Hier sind nämlich einige sehr erfahrene Ing. zugange, die solche Sachen schon öfters gemacht haben und wissen wie es geht.
Geregelte Heizungen sind auch für mich eine eher regelmäßige Aufgabenstellung in industriell genutzten Messgeräten.
Gruß Uwi

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#13

Danke!
Das ist wirklich eine hilfreiche Antwort. Danke.

Also gibts nur die Möglichkeit mit Widerständen zu arbeiten (weil die mehr als 150°C vertragen) oder die Endtemperatur zu verringern. Uwi sagte, Widerstandsberechnung sei einfach. Na ja, welcher Widerstand bei welchen Strom und welchem Aufbau „erzeugt“ wieviel Wärme? So einfach isses doch nicht.

Alternative wäre jetzt ein fertiges Schaltnetzteil zu verwenden, welches steuerbar ist (24 Volt/10 Ampere). Und die Heizwiderstände empirisch zu ermitteln. Alles andere, also den vorhandenen Trafo zu nutzen und irgend eine Schaltelektronik anzubauen, ist aufwendiger.
Den Kühlkörper habe ich jetzt (wie stelle ich Bilder ein?). Das ist ein Alu-Kühler eines alten Prozessors, unten eine 65x60mm große und 6,5mm dicke Aluplatte, drüber sehr viele und feine Rippen, 40mm hoch. Das kommt in einen viereckigen Kasten, der links und rechts die Anschlüsse für die Flüssigkeit hat.

Werde schon eine Lösung finden. Ich danke euch!

LG Dukan

#14

*bildnachreich*
Dieser Kühlkörper soll es sein. Er wird eben in sein Gehäuse dicht eingefasst, die Alufläche unten ist draußen zur Aufnahme der Heizquelle. Für den Kühlkörper ist die Leistung von 250 Watt sehr viel, jedoch strömt die Flüssigkeit langsam um die Rippen (dünnes Öl).

http://www.directupload.net/file/d/3689/gm44si6d_jpg…

Der Fühler für die Temperatur soll vor und nach dem „Heizkasten“ sein in den Zuleitungen. Der Durchfluss ist konstant knapp 200ml/min.
Wie gesagt, ich habe nur empirische Werte angenommen für alles. Das alles exakt zu berechnen überschreitet mein Wissen.

LG Dukan

#15

Hallo Uwi,

verstanden und ok. Habe noch paar Infos gepostet. Danke für deine Ausführungen.

Gruß
Dukan

#16

Hallali!

Bis auf die Tatsache, dass du Dukan etwas freundlicher hättest wachrütteln können, stimme ich dir vollumfänglich zu.
Fingerfreundliche 24V DC mit 10A schaltet man simpel, dazu Heizwiderstände nach Belieben.
Kann man auch selber frickeln, Konstantandraht kostet nun wirklich nix und wenn es sich mit dem Medium verträgt, kann man auf Blankdrahtheizung umschwenken. Dann haut man die Leistung quasi direkt ins Medium, ist ja in Durchlauferhitzern seit Jahrezehnten bewährt.

#17

Hallo,

Also gibts nur die Möglichkeit mit Widerständen zu arbeiten
(weil die mehr als 150°C vertragen) oder die Endtemperatur zu verringern.

Es gibt fast immer verschiedene Möglichkeiten.
Heizen mit Widerständen ist aber in den allermeisten Fällen die einfachste und sinnvollste Variante.

Ich habe vor nicht langer Zeit etwa ähnliches gebastelt.
Ein kleine Thermostat für Temp. bis gut 200 °C.
Dazu habe ich einen Alublock genommen, der eh seit Jahren auf dem Schreibtisch als Briefbeschwerer stand, da ein Loch reingebohrt und rundum paar ordentliche Leistungswiderstände dran geschraubt.
http://www.reichelt.de/50-Watt-axial/50W-METALL-12/3…&

Das ganze rundum in Wärmedämmung eingepackt (mineralische Watte).
Betrieben z.B. mit kleinen Regler und einem Netzteil 24V.
Als Temperaturfühler einfaches Thermoelement Typ K.

Uwi sagte, Widerstandsberechnung sei einfach. Na
ja, welcher Widerstand bei welchen Strom und welchem Aufbau
„erzeugt“ wieviel Wärme? So einfach isses doch nicht.

Wo ist jetzt das Problem?
Wenn die Spannung bekannt ist, weil man sinnigerweise ein geregeltes Schaltnetzteil verwendet, kann man die Widerstandswerte leicht ausrechnen.

Außerdem habe ich geschrieben, das die Ansteuerung vom Heizstrom der Widerstände z.B. 10…15A an z.B. 24V per FET rel. einfach ist.

Alternative wäre jetzt ein fertiges Schaltnetzteil zu
verwenden, welches steuerbar ist (24 Volt/10 Ampere).

Das ist eine Möglichkeit, aber anders als du denkst.

Ansonsten nimmt man ein ausreichend leistungsfähiges Konstantspannungs-Netzteil und dazu einen gängigen Temperaturregler.
Letzteres gibt es fertig zu kaufen. Man kann sich aus was basteln, aber dazu fehlen dir offensichtlich die Kenntnisse.
http://www.conrad.de/ce/de/product/196994/VOLTCRAFT-…

Und die Heizwiderstände empirisch zu ermitteln.

Was ist denn daran so schwierig -> P = R x I²

Alles andere, also den
vorhandenen Trafo zu nutzen und irgend eine Schaltelektronik
anzubauen, ist aufwendiger.

???
Bisher hast du nix von einem vorhandenen Trafo geschrieben und
was du unbedingt nach nutzen willst.

Den Kühlkörper habe ich jetzt (wie stelle ich Bilder ein?).
Das ist ein Alu-Kühler eines alten Prozessors, unten eine
65x60mm große und 6,5mm dicke Aluplatte, drüber sehr viele und
feine Rippen, 40mm hoch. Das kommt in einen viereckigen
Kasten, der links und rechts die Anschlüsse für die
Flüssigkeit hat.

Welche Flüssigkeit und welche Durchflussrate willst du da haben?

Werde schon eine Lösung finden. Ich danke euch!

Mach nur.
Wenn du nicht schreibst, was du konkret schon hast und was du gedenkst nach zu nutzen, dann bringt das nix.
Gruß Uwi

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#18

Hallo Dukan,

Für den Kühlkörper ist die Leistung von 250
Watt sehr viel, jedoch strömt die Flüssigkeit langsam um die
Rippen (dünnes Öl).

Den Kühlkörper kannst di dir auch sparen!

Einfach Widerstandsdraht nehmen und diesen direkt ins Öl eintauchen.

MfG Peter(TOO)

#19

Hallo,

Einfach Widerstandsdraht nehmen und diesen direkt ins Öl
eintauchen.

Ja, aber unter Umständen will man das doch nicht.
Dann könnte man auch Heizpatronen oder ähnliches in die Flüssigkeit eintauchen.
Beispiele
http://www.elkume.at/new-page/heizpatronen.html
http://www.tuerk-hillinger.de/de-DE/produkte/produkte/

Gruß Uwi