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Abschaltung bei Batterie Unterspannung

Wie hoch ist dein Strom über den Fet?

Die Negative Spannung musst du nur gegenüber dem Source schaffen. Die Source hängt auf +12V, und wird über T2 und D1 gegen Gnd gezogen. Am Transistor und an der Diode fällt Spannung ab, müsste also das gate so ca. auf 0,7 - 1,2 V gegen Masse gemessen bringen.
Jetzt bestehen mehrere Möglichkeiten:
Dein Strom ist zu hoch als das der Fet das ohne Kühlkörper noch schafft.
Deine Batteriespannung geht in die Knie - also z.B. auf 10V. Dann bringst du deine Vgs nur mehr auf -8,8V (Schätzwert). Damit steigt der Innenwiederstand und die Verlustleistung.

Deswegen habe ich eine N-Kanal Lösung gebaut. Der IR3803 ist bei 5V schon voll durchgesteuert und hat einen Rds On der kaum mehr erwähnenswert ist.

Alex
 
Das wäre schön, wenn du Alexander dazu bekommen könntest, ein wenig den Plan zu erläutern, und was man für 12V ändern müsste.

Gesamtstrom müsste bei mir bei maximal etwa 7A liegen, also weit entfernt von den 23A, die der FET eigentlich kann. In der Beschreibung des FETs steht allerdings drin, dass er für "applications at power Dissipation Levels of approximately 50 watts" gedacht ist.

Mit 7A und 100% durchgesteuert komme ich auf eine Verlustleistung von etwa 5,7W ... und das alles ohne Kühlkörper ... kein Wunder dass der FET den Hitzetod stirbt. Ich werde mal schauen, ob der eine Kühlkörper, den ich hier rumliegen habe, passt :)

Gruß,
Jem
 
Hi,

bei deiner Verlustleistungsüberlegung liegst du falsch.

P = I*I * R
Damit hast du P=7*7*0,2 = 9,8Watt

23A kann der Fet aber nur mit passendem Kühlkörper.
Ohne Kühlkörper ist der RthJA für die Relevant - also zu Ambient - nicht der zu Case. Der liegt bei 62°C/W. Was bei 10Watt doch sehr stattliche Werte ergibt. Wundert mich, dass der eine Stunde durchhält, vielleicht hast du aber auch keine 7A Dauerstrom.

lg
Alex
 
Ups, da hat ja während dem Schreiben meines Posts ein anderer Alexander hilfreich zur Seite gestanden.

Bei V_GS = -10V beträgt der R_DS_on = 0,117 Ohm ==> 5,7W Verlustleistung, der FET hat einen R_thJA = 62 K/W, somit hätte der FET eine Temperatur (bei 40°C Umgebungstemperatur) von 395°C gehabt :)

Ich brauche einen Kühler, der einen R_th von unter 10,2 K/W hat, damit der FET bei 60°C Umgebungstemperatur (Mäherinnentemperatur in der Sonne) eine Temperatur von unter 125°C behält.

Mein einer Kühler den ich habe, hat leider mit R_th = 36 K/W einen leicht zu großen thermischen Widerstand ... ich bin auf der Suche nun, einen passenden zu finden, der auch noch räumlich passt ... :dry:

Gruß,
Jem

Edit: Der Dauerstrom liegt bei 3,6 bis 4,2A.
 
@Alexander: Bezüglich deiner Schaltung mit den 2 N-FETs, da habe ich die Frage, wie bekommt der Arduino im ausgeschalteten Zustand den Pin PF2 auf High? Wenn ich mir das so anschaue, hat das T2-Gate im ausgeschalteten Zustand der Schaltung einen eher undefinierten Zustand (Gate hat keinen Bezug zu Masse oder V+). Einzig das Gate von T1 hat sicheren Bezug zu V+ (über R1) und ist damit eingeschaltet. Damit wäre aber die ganze Schaltung eingeschaltet ... Oder täusche ich mich da? Auch sehr verwirrend ...

Gruß,
Jem
 
Hi Jem

ich denke, ich hatte das schon beschrieben, aber ich erkläre es gerne nochmal. Die Erklärung ist dann auch gleichzeitig der Grund, warum dein Schaltungsvorschlag nicht funktioniert.

Durch den N-Kanal Fet in der Masseleitung hast du bei gesperrtem Fet das Problem, dass das Potential der gesamten Schaltung auf + Potential liegt. In dem Moment ist ein Arduino nicht versorgt, sprich, im Endeffekt liegt nun nur die + Leitung der Versorgung an. Dadurch hast du schlussendlich an jedem Pin des Arduino +Versorgung.
Deswegen der zweite N-Kanal Fet, der als Inverter arbeitet. Sprich, wenn die Schaltung nach + floatet, fängt der vorgeschaltene Fet zu leiten an und zieht damit das Gate des eigentlichen Leistungsfets auf Masse. Dieser sperrt nun zuverlässig.
Wenn du Dann den ersten Fet auf Masse ziehst (mit dem Taster) sperrt dieser und das Gate des Leistungsfets geht nach +. Dadurch wird dieser voll durchgesteuert (ist ein 5V Typ). Nun bekommt alles danach wieder Massebezug. Der Arduino setzt nun seinen Steuerpin auf Gnd (das ja jetzt wirklich vorhanden ist) und sperrt den Inverterfet solange es gewünscht ist. Sobald der Pin nun auf High geschalten wird, fängt der Inverterfet zu leiten an, Sperrt damit den Leistungsfet - der Arduino verliert seinen Massebezug, floated nach + und Sperrt die ganze Geschichte wieder dauerhaft.
Ich hatte die N-Kanal Lösung primär gebaut, weil ich von diesem Typ noch einige rumliegen hatte.

Zu deinem Problem - im Endeffekt würde es reichen einen besseren P-Kanal Fet zu suchen. Ein kleinerer RdsOn würde dein Problem dann auch ohne Kühlkörper lösen können.
 
Hehe, ja ich hatte deine erste Beschreibung auch schon gelesen, aber trotzdem hat der Arduino-Pin kein V+-Potential, wenn er ausgeschaltet ist (zumindest wenn man gegen Masse der Batterie misst, an der ja Source vom FET dran hängt). Was macht dann der T2 bei dir in der Schaltung? Und wieso funktioniert es dann deiner Meinung nach in meiner Schaltung nicht, da sie ja, bis auf das ich einen Transistor genommen habe und keinen FET, sehr ähnlich ist.

Bei mir wird der Source-Pin vom FET auf Masse gezogen und auch entladen, wenn alles aus sein soll (da kann also nichts am FET nach + floaten). Damit sperrt doch der FET sicher, oder nicht? Hast du bei dir ja genauso gemacht. Und wenn das FET-Gate auf V+ durch den Taster gelegt wird, schaltet der FET voll durch und der Arduino wird mit Strom versorgt und der Pin steuert den Transistor an, der dann das Gate auf V+ lässt.

Der einzige Unterschied ist halt, dass du den hinteren FET standardmäßig voll durchsteuerst und ich sperre.

Von den IRLIZ44N hab ich auch noch mehrere Handvoll von meinem Brushlesscontroller-Projekt rumliegen, deswegen würde ich den nehmen. Aber zur Sicherheit, um die Pins vom Arduino durchzubrennen, habe ich den Transistor als "Quasi-Treiber" vorgeschaltet.

Hast du deine Schaltung mit einem Arduino an PF2 denn schon aufgebaut und läufts?

Gruß,
Jem
 
Um den R_DS(on) zu senken habe ich mir den IRF5210 ausgesucht, was hälst du von dem als Ersatz zum IRF9540N ? Bei diesem FET kann ich dann den 36K/W-Kühler aufstecken, dass müsste räumlich und von der Temperatur gerade so passen.

Ansonsten werde ich mit den IRLIZ44N deine Schaltung und dann meine Schlatung ausprobieren :) Je nachdem, ob deine funktioniert oder nicht, hehe :)

Gruß,
Jem
 
Dein Ersatztyp machts dir auf jeden Fall leichter, bei 7A hast aber immer noch 3Watt Verlustleistung die du abführen musst. Aber ich habe auf die schnelle auch keinen guten P-Kanal Fet mit niedrigem RDSon im Köcher.
Deswegen werden bei Motorreglern eigentlich immer HBrücken mit N-Kanal Mosfets und entsprechenden High Side Treibern verbaut (z.B. IR2104S - habe ich in den Motortreibern für die Antriebsmotoren in Kombination mit PSMN4R0-40YS - auch die sind heillos überdimensioniert, waren aber auch noch von einem anderen Projekt über). Niederohmige N-Kanal Mosfets gibts wie Sand am Meer. IRL3803 hatte ich gerne weil der Ttl Kompatibel ist, einigermaßen günstig zu haben ist, einen super RDS on hat und TH - früher machte ich noch nicht soviel in SMD.

Was deine Schaltung betrifft - probieren geht über studieren. Nicht immer, aber manches muss man einfach ausprobieren um es glauben / verstehen zu können. Eventuell klappts sogar mit dem Transistor - allerdings nicht so wie du es gezeichnet hast. T1 und R2 müssen getauscht werden. Oder ein PNP wird notwendig.

Aber - kleine Warnung - pass auf, dass du nicht am Ende doch 12V auf den Arduino Eingangs/Ausgangspin bringst. Die Chance ist groß, dass er dir das nicht verzeiht. Eventuell werden dann auch noch Dioden notwendig.


Selbstverständich habe ich meine Schaltung aufgebaut, die läuft seit einigen Wochen perfekt mit kühlem Fet - was aber bei dessen RDS On auch klar ist.

P = 7 * 7 * 0.006 = 0,294W * Rthja 62°/W = 18°C Erwärmung in deinem Fall
Ich brauche aber keine 7A - ich bin bei ca. 3-4A daher nur +6°C Erwärmuung

Das mein T2 auch ein IR3803 ist, liegt ganz einfach daran, dass ich davon jede Menge zuhause hatte. Der T2 dient nur als Inverter wegen dem besagten Potentialproblems - da fließt nur ganz ganz wenig Strom - ein Wald und Wiesen N-Kanal Fet hätte gereicht. War aber zu faul meine Bestände nach einem passenden zu durchsuchen und bestellen wollte ich auch nix.
Ich fahre übrigens auch mit 12V - (3S Lipo) 7 Stunden am Stück, dann erst muss meiner zum Laden. So er 10V erreicht, schaltet er sich über eben besagte Schaltung selbstständig Stromlos.
 
Und dein Arduino gibt wirklich stromlos ein V+-Signal am Pin aus? Bei mir definitiv nicht ... gerade nachgemessen, 0,1mV zeigt mein Fluke an. Oder wo muss ich hier messen? Pin/Masse ist das Bezugspotential für das T2-Gate oder?

Aber ich lasse mich gerne belehren und deshalb baue ich dann erstmal deine Schalung mit dem IRLIZ44N auf, weil ich die noch rumliegen habe. Auch wenn die auch gekühlt werden wollen, einfach nur um zu staunen :)

Die P-FETs muss ich erst bestellen, das dauert mir zu lange ...

Gruß,
Jem
 
Dann bin ich ja mal auf deine Ergebnisse / Erkenntnisse gespannt. Ich bin leider grad Beruflich unterwegs und kann momentan nichts nachmessen - ich werde dass dann aber am WE zuhause gern auch nochmal genau analysieren ;-). Miss aber auf jeden Fall den Eingangstrom in deine Schaltung um eben einen halbleitenden Zustand zu erkennen.
Meine Urversion mit nur einem IRL3803 hat auf jeden Fall nicht funkioniert - denn im Endeffekt würde der dann ja dann alleine schon reichen um ihn mit einem High Signal am Leiten zu halten...

wer weiß, vielleicht muss ich ja am Schluss "Ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil" sagen :silly:
 
Also, was soll ich sagen, ....

Der Ausgang vom Arduino floatet wirklich gegen V+ ... Wahnsinn.

Gemessene Werte gegen Batteriemasse:
Vbatt = 13,4V
Vpin = 12,9V wenn Masse weggeschaltet nach deiner Schaltung
Vpin = 0V wenn Arduino bootet und somit Pin auf Low gesetzt ist
Vpin = 5V wenn Arduino Pin auf High setzt

Manchmal muss man es echt ausprobieren, um es zu glauben. Fehler vom vorherigen Messvorgang war, dass ich nicht nur die Masse weggeschaltet hatte, sondern auch V+ ... logischerweise war dann der Pin auch auf 0V.

Gruß,
Jem
 
Deine Schaltung funktioniert, nur müsste ich jetzt den Arduino umprogrammieren, sodass während des Betriebes der Pin auf LOW ist und zum Abschalten der Pin auf HIGH geschaltet wird.

Bekommen wir das nicht nochmal invertiert? Dann bräuchte man von einer Ardumower-Version zur anderen den Code nicht mehr anpacken (außer der Konfiguration ...). Da stehe ich voll drauf, seitdem ich letzten Sommer bei jeder neuen Version zahlreiche Dateien ändern musste, habe ich mir sogar für den von mir verwendeten Brushless-ESC mit ACS-Stromsensor einen Emulator gebaut, damit der Ardumower nicht umprogrammiert werden muss, weil alles genauso ist wie beim MC33926-Treiber.

Gruß,
Jem
 
Ich kenne das, manches muss man einfach selbst durch Experimente bestätigen / widerlegen.

Was die Invertierung betrifft - ohne jetzt lange drüber nachzudenken- einfach eine weitere Fet Inverterstufe vorsetzen sollte reichen.
 
Ach verdammt, ich glaube, dass das nicht geht, da der Ausgang vom Arduino ausgeschaltet ja gegen V+ floatet B) :)

Invertiert würde er dann ja einschalten ...
 
Hier mal ein Vergleich der verschiedenen Strombelastbarkeiten (2x N-MOSFET für Lowside-Switch und 2x P-MOSFET für Highside-Switch).

Ich denke, auch die 24V-Nutzer sollten beim 9540 ein wenig aufpassen. In meiner Tabelle ist als T_max 125°C angegeben, aufgrund sonstiger Unsicherheiten sollte eigentlich dieser Wert nicht deutlich überschritten werden. Bei 175°C macht dann der MOSFET in der Regel die Grätsche.

Gruß,
Jem
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