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Stone(R)

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Leipzig,
06.04.2020,
21:57
 

Einschaltstrombegrenzung (Elektronik)

Hallo!

Ich habe eine Schaltung, welche mit einem BTS141 funktioniert, aber ein IRF1010E ständig durchbrennt.
Woran könnte das liegen?
Der IRF1010E sollte wegen des geringen Widerstand verwendet werden.

xy(R)

E-Mail

06.04.2020,
22:27

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» Ich habe eine Schaltung, welche mit einem BTS141 funktioniert, aber ein
» IRF1010E ständig durchbrennt.
» Woran könnte das liegen?
» Der IRF1010E sollte wegen des geringen Widerstand verwendet werden.
»
»

Du betreibst den MOSFET ausserhalb seiner SOA.

Eine Einschaltstrombegrenzung macht man auch nicht so.

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
06.04.2020,
22:50

@ xy

Einschaltstrombegrenzung

» Du betreibst den MOSFET ausserhalb seiner SOA.
»
» Eine Einschaltstrombegrenzung macht man auch nicht so.

Welchen SOA Bereich meist du?
Beide sind für 60V ausgelegt.

Die Einschaltstrombegrenzung / Schalter soll von extern gesteuert werden.( soft AN und AUS)
Eine ähnliche Schaltung: http://www.netzmafia.de/skripten/hardware/Verpolschutz/index.html

xy(R)

E-Mail

06.04.2020,
23:25

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» » Du betreibst den MOSFET ausserhalb seiner SOA.
» »
» » Eine Einschaltstrombegrenzung macht man auch nicht so.
»
» Welchen SOA Bereich meist du?
» Beide sind für 60V ausgelegt.

Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.


» Die Einschaltstrombegrenzung / Schalter soll von extern gesteuert werden.(
» soft AN und AUS)
» Eine ähnliche Schaltung:
» http://www.netzmafia.de/skripten/hardware/Verpolschutz/index.html

Man findet viel Mist im Netz....

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
07.04.2020,
08:22

@ xy

Einschaltstrombegrenzung

» » Beide sind für 60V ausgelegt.
»
» Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.
»
Welchen SOA Bereich meist du?

xy(R)

E-Mail

07.04.2020,
09:05

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» » » Beide sind für 60V ausgelegt.
» »
» » Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.
» »
» Welchen SOA Bereich meist du?

Der MOSFET befindet sich längere Zeit im linearen Bereich, also muss man stets unter der DC-Grenze bleiben, und die ist bei vielen MOSFETs gar nicht spezifiziert.

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
07.04.2020,
12:45

@ xy

Einschaltstrombegrenzung

» » » » Beide sind für 60V ausgelegt.
» » »
» » » Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.
» » »
» » Welchen SOA Bereich meist du?
»
» Der MOSFET befindet sich längere Zeit im linearen Bereich, also muss man
» stets unter der DC-Grenze bleiben, und die ist bei vielen MOSFETs gar nicht
» spezifiziert.

Vom irf1010e habe ich mal die SOA angefügt.
Ist es richtig, dass bei 42V und 3A die max. Dauer vom Sperren um Durchsteuern 10ms betragen darf?
Wenn, wie in meinem Fall, die Einschaltdauer bis zu 0,2s betragen soll, liegt der max.
Id weit unter 3A.
Sollte ich den 47µF auf 220µF erhöhen? Dann wär der Stromanstieg geringer.
https://www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/die-bedeutung-des-sicheren-arbeitsbereichs-137492.html




Sel(R)

E-Mail

Radebeul,
07.04.2020,
12:59
(editiert von Sel
am 07.04.2020 um 13:00)


@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» » Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.
» »
» Welchen SOA Bereich meist du?

Gugg doch mal ins Datenblatt: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRF1010E-DataSheet-vNA-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355da5fa41883

Oder gugg das hier an:


Hier wird DC-Betrieb (linear) nichtmal erwähnt. Also darfst du den Mosfet nicht so betreiben. Außerdem würden die Werte für Strom sehr sehr gering ausfallen.


Und hier erkennst du, das die Kurve für den Strom sehr weit nach unten geht, wenn du den Mosfet linear betreibst.

LG Sel

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
07.04.2020,
13:02
(editiert von cmyk61
am 07.04.2020 um 13:08)


@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

Dir ist schon klar, dass diese SOA für einmalige Ereignisse (single pulse) gedacht ist?
Derart knapp an den Grenzwerten zu dimensionieren ist zudem höchst riskant.

Gruß
Ralf

» » » » » Beide sind für 60V ausgelegt.
» » » »
» » » » Die SOA ist mehr als nur die maximale Sperrspannung.
» » » »
» » » Welchen SOA Bereich meist du?
» »
» » Der MOSFET befindet sich längere Zeit im linearen Bereich, also muss man
» » stets unter der DC-Grenze bleiben, und die ist bei vielen MOSFETs gar
» nicht
» » spezifiziert.
»
» Vom irf1010e habe ich mal die SOA angefügt.
» Ist es richtig, dass bei 42V und 3A die max. Dauer vom Sperren um
» Durchsteuern 10ms betragen darf?
» Wenn, wie in meinem Fall, die Einschaltdauer bis zu 0,2s betragen soll,
» liegt der max.
» Id weit unter 3A.
» Sollte ich den 47µF auf 220µF erhöhen? Dann wär der Stromanstieg geringer.
» https://www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/die-bedeutung-des-sicheren-arbeitsbereichs-137492.html
»
»
»
»
»

simi7(R)

D Südbrandenburg,
07.04.2020,
20:40

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» Sollte ich den 47µF auf 220µF erhöhen? Dann wär der Stromanstieg geringer.

Damit er noch langsamer durchsteuert?

Hartwig(R)

07.04.2020,
22:18

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

Hallo,
Die Einschaltstrombegrenzung im Link beruht hauptsächlich auf der Strombegrenzung im Einschaltmoment durch den Widerstand R2 = 100Ohm. Nachdem der Einschaltstrom abgeklungen ist, schließt der MOSFET den Widerstand kurz - der MOSFET ersetzt also praktisch einen Schalter, z.B. ein Relais. Der ideale Schalter kennt nur den Zustand "ein" oder "aus", im beiden Fällen kommt es am Schalter im Idealfall zu keinen Verlusten. Das gilt sinngemäß auch für den MOSFET, der dann allerdings unendlich schnell schalten müsste (was er in der Schaltung im Link keinesfalls kann, weshalb die Schaltung ihre Grenzen hat:)
In Deiner Variante ist das aber ganz anders - der MOSFET muß den Einschaltstrom selbst begrenzen, indem er durch die Aufladung der Elkos langsam aufgesteuert wird, im Gegensatz zum reinen Schaltbetrieb also dabei erheblich belastet wird. In der Beispielschaltung ist die Ansteuerung des MOSFET keinesfalls optimal, (da ja nicht schnell geschaltet wird) - was aber vielleicht ok ist, da der Einschaltstromstoß ja zuvor von R2 abgefangen wurde. Indem Du jetzt die Ladefunktion der Elkos zur Steuerung der Strombegrenzung mittels MOSFET einsetzt (der arme MOSFET muss die Leistung von R2 verkraften), machst Du sozusagen den Schwachpunkt der Schaltung im Link zur Grundfunktion Deiner Schaltung.. So mußt Du bei der Dimensionierung dafür sorgen, daß die die beim Einschaltpeak entstehende Verlustleistung auch abgeführt werden kann. Je Länger der Schaltvorgang dauert (je größer also die durch die Elkos vorgegebene Zeitkonstante wird), desto mehr hat der MOSFET zu verkraften.
Grüße
Hartwig

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
08.04.2020,
19:04

@ Hartwig

Einschaltstrombegrenzung

» Hallo,
» Die Einschaltstrombegrenzung im Link beruht hauptsächlich auf der
» Strombegrenzung im Einschaltmoment durch den Widerstand R2 = 100Ohm.
» Nachdem der Einschaltstrom abgeklungen ist, schließt der MOSFET den
» Widerstand kurz - der MOSFET ersetzt also praktisch einen Schalter, z.B.
» ein Relais. Der ideale Schalter kennt nur den Zustand "ein" oder "aus", im
» beiden Fällen kommt es am Schalter im Idealfall zu keinen Verlusten. Das
» gilt sinngemäß auch für den MOSFET, der dann allerdings unendlich schnell
» schalten müsste (was er in der Schaltung im Link keinesfalls kann, weshalb
» die Schaltung ihre Grenzen hat:)
» In Deiner Variante ist das aber ganz anders - der MOSFET muß den
» Einschaltstrom selbst begrenzen, indem er durch die Aufladung der Elkos
» langsam aufgesteuert wird, im Gegensatz zum reinen Schaltbetrieb also dabei
» erheblich belastet wird. In der Beispielschaltung ist die Ansteuerung des
» MOSFET keinesfalls optimal, (da ja nicht schnell geschaltet wird) - was
» aber vielleicht ok ist, da der Einschaltstromstoß ja zuvor von R2
» abgefangen wurde. Indem Du jetzt die Ladefunktion der Elkos zur Steuerung
» der Strombegrenzung mittels MOSFET einsetzt (der arme MOSFET muss die
» Leistung von R2 verkraften), machst Du sozusagen den Schwachpunkt der
» Schaltung im Link zur Grundfunktion Deiner Schaltung.. So mußt Du bei der
» Dimensionierung dafür sorgen, daß die die beim Einschaltpeak entstehende
» Verlustleistung auch abgeführt werden kann. Je Länger der Schaltvorgang
» dauert (je größer also die durch die Elkos vorgegebene Zeitkonstante wird),
» desto mehr hat der MOSFET zu verkraften.
» Grüße
» Hartwig

Danke für die Antworten!
Eine kleine Beschreibung für den Zweck der Schaltung kommt jetzt.
Es soll ein 250W Microwechselrichter mit einem 36V(max42V) Akku betrieben werden.
Wird hart zugeschaltet, wird der interne C zu schnell aufgeladen.
Darum sollte Soft ein- und ausgeschaltet werden.( Würde mit einem Step down funktionieren,
aber zu hoher Dropout, und Verluste)
Zusätzlich sollte der WR sofort einspeisen.( normalerweise dauert es so ca. 2min nachdem der Akku angeschlossen wurde.)
Daher habe ich noch eine Konstantstromquelle mit 100mA angehangen, die den WR im Standby hält.
Mit einem BTS141 (PROFET) funktioniert meine Schaltung. Soft AN und AUS. Die Konstantsromquelle wird dabei einfach überbrückt.
Nur wird der BTS141 sehr warm, und ich wollte doch keinen Kühlkörper verbauen.( oder 2 BTS141 verbauen?)
Habt ihr andere Lösungsansätze?
Ich würde mich freuen.
Danke

xy(R)

E-Mail

08.04.2020,
20:07

@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» ( Würde mit einem Step down funktionieren,
» aber zu hoher Dropout, und Verluste)

Das muss ja nicht so sein.

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
08.04.2020,
21:26

@ xy

Einschaltstrombegrenzung

» » ( Würde mit einem Step down funktionieren,
» » aber zu hoher Dropout, und Verluste)
»
» Das muss ja nicht so sein.

Vorschläge?

Mit dem TS2581 habe ich schon eine Schaltung aufgebaut. Nur das mit der SMD-Löten ist nicht meins.
Der IC ist nur bis 40V zugelassen, hat aber ein Tastverhältnis von 0 bis 100%.
Somit kann der P-Mos voll durchgesteuert werden und es fällt nur an der Spule etwas Spannung ab.
Gibt es Alternativen mit mind. 60V und lötbarer Größe?

Danke

xy(R)

E-Mail

09.04.2020,
12:17
(editiert von xy
am 09.04.2020 um 12:24)


@ Stone

Einschaltstrombegrenzung

» » » ( Würde mit einem Step down funktionieren,
» » » aber zu hoher Dropout, und Verluste)
» »
» » Das muss ja nicht so sein.
»
» Vorschläge?

"diskret", mit zwei Komparatoren.


» Gibt es Alternativen mit mind. 60V und lötbarer Größe?

Die 60V muss ja nur der Schalttransistor abkönnen, und der Linearregler zur Versorgung der Steuerung.

Ich schau mal ob ich was soweit fertiges finden kann.

Edit: Mit einem UC3842 sollte es auch gehen.

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
12.01.2021,
16:29

@ xy

Einschaltstrombegrenzung

» Der MOSFET befindet sich längere Zeit im linearen Bereich, also muss man
» stets unter der DC-Grenze bleiben, und die ist bei vielen MOSFETs gar nicht
» spezifiziert.

Hallo!
Nach langer Zeit habe ich mal wieder Zeit für mein Hobby.
Eine richtige Lösung für die Soft-Start und Soft-Stop Schaltung habe ich immer noch nicht.
Um nicht noch stundenlang an einem StepDown zu basteln, habe ich mir überlegt einen
IXTK170P10P zu verwenden. Der kann bei 42V bis zu 17A auch DC betrieben werden.
Der Wechselrichter hat eine max. Stromaufnahme von 8A, und wird mit max. 42V betrieben.
Somit wäre eine Start- und StopRampe von ca. 1s möglich.
Ein positiver Nebeneffekt ist der niedrige Rds.
Jetzt meine Frage.
Wird es mit dem IXTK170P10P funktionieren?
Und falls ja, gibt es bestimmte Sachen zu beachten, damit 16€ nicht einfach so in Rauch aufgehen?

Danke

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20210112162857.pdf