Transistorschalter so möglich?

hftt · Mi, 18.04.07, 15:14

So. Ich habe die Schaltung nach folgendem Plan aufgebaut, zum Testen aber nur eine von den vier P4 angeschlossen:

Der verwendete MOSFET hat einen RDS(on) von 0,02 Ohm eine Gate Threshold Voltage von min 2,0 Volt und schaltet auch sauber durch. Nur komme ich nicht über einen Betriebsstrom von rund 200mA hinaus. Und das obwohl ich bereits den Vorwiderstand an der LED weggelassen habe. Beim parallelen Anschließen von zwei MOSFETs sind es zwar schon rund 400mA aber seltsam ist das schon.
Die Akkus sind voll, haben eine Ruhespannung von 3,92 Volt und unter Last (bei 1000mA) geht die Spannung auf 3,83 zurück. Also eigentlich für den 1000mA-Betrieb einer P4 ausreichend Futter. Woran kann das jetzt noch liegen, das ich nicht auf den vollen Strom komme???

physikphreak · Mi, 18.04.07, 15:35

Manche FETs begrenzen den Strom, der zwischen Drain und Source fließt. Dafür dass das dein Problem ist spricht eindeutig die Tatsache dass beim parallelschalten zweier Transistoren der doppelte Strom fliesst. Du musst dir also andere FETs suchen.

hftt · Mi, 18.04.07, 15:54

Wie kommen dann die Angaben im Datenblatt von 54A @ 10V bzw. 200W zustande? Ich dachte bei diesen Leistungsreserven werden die Dinger nicht so heiß, dass unbedingt die optimale Kühlung dran muß.
Müsste ich also nach einem fET suchen welcher bei geplanten 4000mA so etwa bei 5A bis 7A liegt? Oder bekommt man einfacher heraus, welcher geeignet ist?

Jan-et · Mi, 18.04.07, 16:01

kann es sein das steuerstromkreis und arbeitsstromkreis vertauscht sicnd die 200mA passen doch eher zum steuerstromkreis

die taschenlampe was benutzt du da 4leds welcher reflektor kontest du mal sagen was du genau vorhast so mit bilder würde mich sehr interressiern

hftt · Mi, 18.04.07, 16:21

1. Vertauscht ist nix. habe das Datenblatt hier vorliegen.

2. ein genaues How² kommt noch. mit Bildern. (ich baue eine tauchlampe um.)

physikphreak · Mi, 18.04.07, 16:24

Jan-et hat geschrieben:kann es sein das steuerstromkreis und arbeitsstromkreis vertauscht sicnd die 200mA passen doch eher zum steuerstromkreis

Es ist ein Feldeffekttransistor
@hftt: vielleicht braucht er mehr Steuerspannung, ich kenne mich da nicht soo aus

hftt · Mi, 18.04.07, 16:36

@physikphreak: willst du mal übers Datenblatt schauen? Dann kann ich Dir die pdf-Datei ja mal schicken.

physikphreak · Mi, 18.04.07, 16:48

Ich kenne mich leider auch nicht wirklich damit aus, ich fürchte mein Halbwissen hilft dir da wenig weiter.
Allerdings suche ich ebenfalls einen FET, der möglichst wenig Leistung verbrät, und bei ein paar Volt ein Ampere schalten kann.
Vielleicht kann uns da mal jemand einen Tip geben

Ragnar Roeck · Mi, 18.04.07, 18:26

Dein FET schaltet nicht richtig durch, da die Spannung zu gering ist. Daher auch die Hitzeprobleme, die bei komplettem durchschalten oder sperren nicht auftauchen. Im Datenblatt geht die Kurve leider nur bis 4V runter, aber man kann sehen, dass unter 4V der Strom rapide sinken wird. Wie es wohl gehen wird, habe ich mal in Deinem anderen Thread beschreiben.

hftt · Mi, 18.04.07, 19:23

So. Der Transi IRLZ34N ist bestellt. Sobald ich den habe gibts den nächsten Versuch mit hoffentlich positiven Ausgang.

hftt · Sa, 21.04.07, 20:22

Nach dem Tip von Ragnar Roeck habe ich jetzt die Schaltung mit dem IRLZ34N getestet. Funktioniert einwandfrei.

der Schaltungsaufbau sieht so aus:

: 1596_IRLZ34N3_1.jpg (25.66 KiB) 20259 mal betrachtet

Bei vier parallel angeschlossenen P4 OHNE Vorwiderstand fließen laut Multimeter 3100mA. Also läuft jede LED mit knapp 800mA. Den Vorwiderstand für die LEDs habe ich weggelassen, da 1. selbst mit 0,2 Ohm pro LED diese schon merklich dunkler wurde und 2. ja der MOSFET schon einen eigenen Widerstand (von 0,06 Ohm)hat.

Ragnar Roeck · Sa, 21.04.07, 22:42

Ich dachte eigentlich die Schaltung sollte so aussehen:

: 1498_Namenlos_1.gif (4.55 KiB) 20260 mal betrachtet

Nur halt mit 4 LEDs.

hftt · So, 22.04.07, 08:03

Da hat sich tatsächlich der Fehlerteufel eingeschlichen. Das Gate liegt natürlich auf +. Wenn ich S auf - lege funktionierts nicht. Habe also getestet und rausgekommen ist das hier: (nen höheren R für G-D hatte ich nicht, funktioniert aber auch)

: 1596_nKanal_2.jpg (26.56 KiB) 20259 mal betrachtet

Fasti · So, 22.04.07, 15:29

Oh mann, bloß nicht den Vorwiderstand vor jeder LED weglassen! Du kannst somit nie genau wissen, welche LED welchen Strom abbekommt! Eine kann 700mA bekommen, die andere schon 1300, in Summe sinds zwar auch nur 2 A aber die eine wird schnell kaputtgehen und Sekundenbruchteile später die 2te. Ich habe hier im Forum schon unter Gleichrichter beschrieben warum das so ist. DIODEN NIEMALS PARALLELSCHALTEN OHNE ENTSPRECHENDE VORKEHRUNGEN.

Grüße

Christian

hftt · So, 22.04.07, 21:44

@fasti:

Hab ich gelesen. Werde deshalb morgen nochmal alle LEDs einzeln durchmessen. D.h. welche LED zieht im parallelen Betrieb wieviel Strom. Dann teste ich nochmal die Leuchtstärke mit 0,11 Ohm Vorwiderstand und ohne Vorwiderstand. Sollte die Leuchtstärke identisch sein und die LEDs unterschiedlichen Strom ziehen, dann mache ich den R davor. Sollten die aber doch merklich dunkler sein dann probiere ich noch nen zweiten Transistor parallel + Vorwiderstand. Sollte das alles nichts bringen und die LEDs den gleichen Strom ziehen, dann lasse ich den Vorwiderstand weg. No Risk, no Fun

hftt · Mo, 23.04.07, 15:52

Der Schaltplan von oben ist dann nochmal geändert. Jetzt sind die entsprechenden Vorwiderstände der LEDs mit drin. Pro LED 0,11 Ohm / 2 Watt. So richtig wahrnehmbare Verminderung der Leuchtkraft gab es mit Vor-R nicht. Obwohl ich bei dem Geringen Spannungsunterschied von Stromquelle und LED-Spannung so meine Bedenken hatte. Ist ja so ziemlich an der Grenze. Durchgemessen hatte ich vorher auch. Die LEDs haben alle vier bis aufs mA den gleichen Strom gezogen! Sieht so aus als wären die wirklich 1a Quali.
Leider komme ich mit dem Zusammenbau der Lampe jetzt nicht weiter, da der Reedschalter defekt ist. Glas geht aber auch leicht kaputt ....

Mirfaelltkeinerein · Mo, 23.04.07, 15:54

IRF4905? Den kenn' ich doch. Habe ich auch schon verwendet. Allerdings für etwas ... ähm ... höher bestromte Anwendungen. Bei den 3.7V, die du zur Verfügung hast, wird der wirklich noch nicht ordentlich aufgesteuert.

Was mich ein bisschen wundert ist, dass du die Bipolrtransistor-Variante so schnell verworfen hast. Transistoren, die einige Ampere vertragen gibt's doch genug und die Basisspannung liegt nur um ca. 0,7V (beziehungsweise Akkuspannung-0,7V bei der pnp-Variante, die du brauchst, wenn der Transistor im positiven Zweig vor den LEDs liegen soll).

(Übrigens: die angegebene Verlustleistung ist die maximale Verlustleistung, nicht die, die unter allen Umständen verbraten wird.)

hftt · Mo, 23.04.07, 19:30

Was wäre denn ein Bipolarer Transistor gewesen? Gehört habe ich das schon mal. Weiß also das ein Bipolarer kein Einwohner von Köln ist. Aber dann hört es auch schon auf.

Mirfaelltkeinerein · Di, 24.04.07, 08:18

Na ja, ein Bipolartransistor ist ein 'normaler' Transistor (npn- oder pnp-Transistor), sozusagen ein Nicht-FET. Der Name kommt daher, dass bei der Funktion zwei unterschiedliche Ladungsträger eine Rolle spielen, nämlich die negativ geladenen Elektronen und die positiv geladenen Löcher im Halbleiter. Bei einem FET spielt nur eine Ladungsträgersorte eine Rolle, deshalb ist ein FET ein unipolarer Transistor.
Die Typenbezeichnungen fangen z.B. mit BC, BD oder 2N an. Für meine Dummy-LED zum Test von Stromquellen für die Luxeons habe ich einen BD441 (npn) verwendet, der verträgt einen Kollektorstrom von 4A. Der komplementäre pnp-Typ wäre der BD442. Beide halten Spannungen bis zu 80V aus. Es gibt auch 60V-Typen, die heißen dann BD439 (npn) bzw. BD440 (pnp).
Der Vorteil von Bipolartransistoren gegenüber FETs ist, dass sie eine niedrigere Steuerspannung benötigen als FETs, der Nachteil ist, dass sie einen Steuerstrom ziehen und zumindest bei 'kleinen' Leistungen eine höhere Verlustleistung haben (zumindest häufig).

hftt · Di, 24.04.07, 08:21

und wieder etwas dazu gelernt!

Fasti · Mi, 25.04.07, 20:58

Hi!

Der Nachteil von Bipolaren ist die minimale Kollektor-Emitter Spannung, welche meist in einem Bereich rund um 1 V liegt. Deshalb produzieren die auch mehr Abwärme. Zum Vergleich: Bei einem FET mit 20mOhm voll durchgesteuert wird bei 1A gerade mal 20mW verbraten oder auch die Spannung nach dem FET nur um 20mV reduziert. Bei einem Leistungstransistor bipolarer Bauweise wird bei 1A und Ucemin 1V schon 1 Watt verbraten und die Spannung nach dem Transistor auch noch um 1 V reduziert. Es mag Bipolare geben, die weniger Ucemin haben, jedoch ist auch noch zu berücksichtigen, dass Leistungstransistoren eine relativ geringe Verstärkung von nur 20-80 haben und diese auch noch vom Collektrostrom abhängt. Um den Transistor in Sättigung zu bekommen um minmales Uce zu kriegen, muss meist die Basis mit 1/10 des Collectorstroms angesteuert werden, bei 1A zB 100mA, was auch nicht immer förderlich ist.
Also in dieser Anwendung sehe ich aufgrund des geringen Spannungsunterschieds von Eingangs zu Ausgangsspannung keine Möglichkeit Bipolare Transistoren zu benutzen, wenngleich sie sicher für andere Anwendungen hervorragend geeignet sind.

Grüße

Christian

Mirfaelltkeinerein · Do, 26.04.07, 09:48

Naja, man braucht halt eine wesentlich geringere SteuerSPANNUNG (ca. 0,7V) um einen Bipolartransistor durchzusteuern, was halt für Anwendungen bei niedrigen Spannungspegeln notwendig sein kann. Ich will jetzt nicht darauf drängen, dass ein Bipolartransistor (Abkürzung übrigens BJT: Bipolar Junction Transistor) eingesetzt werden muss oder auch nur soll, bitte nicht falsch verstehen.

Du sagst richtig, dass Bipolartransistoren bei anderen Anwendungen hervoragend geeignet sind. Das liegt z.B. daran, dass die Verlustleistungskennlinien von FETs und BJTs unterschiedlich aussehen und bei hohen Strömen der BJT wieder Vorteile hat (weil eben der Spannungsabfall bei ca. 1V bleibt, während sich der FET wie ein Widerstand verhält und der Spannungsabfall mit zunehmenden Strömen linear zunimmt, bei dem 20mOhm-Beispiel wäre ein Spannungsabfall von 1V bei 50A erreicht). Allerdings verwendet man da lieber sog. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor). Das ist, einfach ausgedrückt, ein BJT, dessen Basis über einen FET angesteuert wird.

hftt · So, 29.04.07, 04:14

Ich habe dann in letzter Minute den Fet durch Relais ersetzt. Ein Kollege hat mir noch zwei Stück (1,5V/ 3A DC) gegeben. Die beiden in Reihe und die Arbeitskontakte parallel funktioniert auch einwandfrei. Die vier P4 mit jeweils 0,11Ohm Vor-R ziehen mit dem Fet zusammen 2100mA und an den Relais 2600mA. das sind zwar "nur" 500mA mehr , aber wenn man bedenkt, das bei 4 x P4 parallel geschaltet bis 4000mA möglich sind, dann war es mir das wert. Die Fet's nehme ich dann halt für ein anderes Projekt.

Das How² für die Tauchlampe folgt in Kürze.