Handhabung & Technik Suche Mosfets und passenden Treiber.

Dieses Thema im Forum "Professionelle Technik, Sicherheit, Handhabung" wurde erstellt von Pyrobla, 12. März 2007.

  1. Hi,

    ich möchte meine zündanlage langsam mal von Relais auf Mosfets umrüsten. Könnt uhr mir Mosfets und Treiber nennen, mit denen ihr gute Erfahrungen gemacht habt.

    Es soll mit 12V zündspannung gearbeitet werden.

    Ansteuerung erfolgt über einen Mega 16 von Atmel.

    mfg pyrobla
     
  2. Hallo

    Ich verwende IRF 540. Die sind sicherlich ausreichend dimensioniert. Als Treiber ULN 2803. Die ULN weil ich ursprünglich relais verwenden wollte...
     
  3. Hallo,

    über die "Profet"s von Infineon ist hier schon positiv berichtet worden - Kurzschlußfest (begrenzend auf einige A, je nach Wunsch), Schutz gegen thermische Überlastung, geschützt gegen elektrostatische Aufladung, µC kompatibler Eingang (geschaltet wird z.B. mit 2mA).

    Gruß,

    ivhp
     
  4. Yepp, ivhp bringt es wie immer auf den Punkt. Ein paar Details noch: diese sogenannten 'High Side Switches' (es gibt auch 'Low') liegen in einer (Kfz-)üblichen Schaltung zwischen Batterieplus und Verbraucher, letzterer liegt mit Minus an Masse. Die Steuerspannung (also hier 5 V aus TTL oder auch CMOS-Logik) ist dabei auf Masse bezogen.

    Rein praktisch ein elektronisches Relais, allerdings ohne Potentialtrennung.

    Wichtig: es gibt mittlerweile auch Versionen, welche betriebsmäßig den Strom begrenzen können, ältere Varianten machen das 'nur' als Notbehelf, sprich man sollte ihnen das nicht ständig zumuten. besonders interessant sind dabei die Typen, bei denen man durch einen Widerstand die Strombegrenzung wählen kann. Die Montage auf Kühlkörper ist empfehlenswert, wenn die Kühlfahne des Schalters mit dem Eingang verbunden ist, kann man den als Schiene ausführen...

    Frage: kennt jemand spontan welche, die eine zeitverzögerte Überstromabschaltung haben? Damit könnte man die Wärmemenge begrenzen und die SMD-Versionen nutzen...
     
  5. @mmeffects

    Der IRF 540 ist sicher ausreichend dimensioniert für was?
    Eine bekannte Zündanlage gibt z.B. keine Angaben über die Strombelastbarkeit ihrer elektronischen Schalter, sondern nur eine Angabe über den verfügbaren Zündstrom. Dies ist natürlich von der Art der Zündquelle abhängig.

    Eigene Berechungen haben ergeben, daß sich mit den gegebenen Streuungen der U- und A- Zünder, zusammen mit den Kabelwiderständen, eine ziemlich nebulöse Zahl für die maximal erforderliche Strombelastbarkeit des Schaltelements ergibt, von allfälligen Parallelschaltungen der Zünder gar nicht die Rede.
    Man kann hier nur worst-case Prognosen machen. Das Glück ist, daß wahrscheinlich alle Zünder vor dem Erreichen der geregelten Grenzwerte zünden (Zündstrom und < 10ms).

    Wenn man davon ausgeht, daß gerne der BTS432 verwendet wird (allerdings von Infineon abgekündigt...) ist man mit den 22 A des IRF540 jedoch gut dabei.
    Die Schattenseite ist, daß dieser sich nicht ohne Kunstgriffe als High-Side Switch konfigurieren läßt und daß er keinerlei Schutzmechanismen beinhaltet.

    Und die sind bei solch schwanigen Stromprognosen (alles von open circuit bis Kurzschluß...) doch recht angenehm.:)


    @Pyrobla

    Es gibt High-Side Switches (und entsprechende Low-Side Switches) u.a. von Infineon, SGS-Thomson (ST), International Rectifier und wahrscheinlich von anderen auch noch. Treiber braucht´s dafür keine. Der Eingang kann direkt ohne zwischengeschaltete Elektronik vom µC gesteuert werden. Brilliante Bauteile.

    @stefan-1

    Der VN460SP von ST wär vielleicht interessant, der hat einige hundert µs delay.

    Einige der o.g. Typen haben ja einen Sense-Widerstand Ausgang, der einen Strom proportional zum "Hauptstrom" liefert, und die Abschaltcharakteristik ist somit (abgesehen von den eingebauten absolut grenzwertigen und brutalen Schutzmechanismen) dem µC überlassen.

    Vielleicht wäre es nicht übertrieben, den Strom auf diese Weise zu überwachen und ggf. zu beeinflussen (PWM Modulation).
    Wenns wen interessiert, hier mehr zu diesem Thema: http://www.infineon.com/upload/Document/cmc_upload/documents/031/371/ANPS065D.pdf

    zum Thema Kühlung:

    meinem Verständnis nach brauchts keinen Kühlkörper außer einer gewissen Kupferfläche unter dem Chip. Die Verlustleistung ist durch die kurze Schaltzeit nochmal kleiner.

    In o.g. Dokument heißt es folgendes:

    Die Ein- und Mehrkanal- Leistungsschalter sind so dimensioniert, dass das Modul mit standard FR4-Leiterplattenmaterial aufgebaut und in einem Plastikgehäuse untergebracht werden kann. (...)

    Wir nennen diese Strategie (...) “Silizium statt Kühlkörper”.
    -------

    -helmut
     
  6. Jetzt kommen mir allerdings doch noch Fragen auf.

    Mal angenommen ich würde eine Züdanlage basierend auf dem von mmeffects genannten Mosfet bauen, wie realisiere ich dann am besten die galvanische Trennung von Steuer und Zünkreis ?

    Welche Mosfets würden sich denn direkt mit nem µc ansteuern lassen ?
     
  7. Hallo,

    wie schon erwähnt lassen sich unter anderem die Profets von Infineon direkt vom µC aus ansteuern. Es hängt aber immer vom verwendeten µC und dem Fet im einzelnen ab - da hilft nur ein Blick ins Datenblatt. Z.B. benötigen die BTS621 von Infineon 2mA - das kann so ziemlich jeder µC liefern, die Atmels verkraften pro Pin gut 20mA (bis zu einigen Pins gleichzeitig), das genügt sehr vielen FETs.

    Willst Du eine komplette Trennung von Steuer und Zündkreis bieten sich z.B. Optokoppler an - µC steuert Optokoppler, dieser steuert FET an. In diesem Fall muss der µC genug Strom liefern können um die LED im Optokoppler anzusprechen (Das schaffen die Atmels wieder gut) und was das FET benötogt ist (relativ) egal.

    Es heisst aber auch ein weiterer Baustein je Zündkreis und ist gerade bei den Profets, die über eine Absicherung gegen elektrostatische Aufladung verfügen, meiner Meinung nach nicht zwingend nötig (wobei das natürlich auf die Anwendung und den Grund, warum Du galvanische Trennung haben möchtest, ankommt).

    Anders sieht es mit dem Schutz gegen Kurzschlußfestigkeit aus - das find ich, wie auqataur schon erwähnt hat, gerade bei einer Zündanlage ein wichtiges Argument - 2 blanke Zünddrähte, eine Zündpille die einen Kurzschluß hat etc. sind nicht auszuschliessen und das fällt beim Durchmessen i.d.R. (je nach Schaltung) ja nicht auf - und solange es Bauteile gibt, die einen Schutz dafür gleich mitbringen, ist es durchaus eine Überlegung wert, die auch einzusetzen.

    Gruß,

    ivhp
     
  8. Also im Prinzip sollte es auch eine solche Schaltung ohne galvanische Trennung tun oder ?

    [​IMG]

    Achso bei wie viel Spannung schaltet denn der IRF 540 ? Finde da im Datenblatt nichts.
     
  9. Mit Delay meinte ich eine echte Verzögerung der Schutzschaltungen (speziell der für Überstrom und Kurzschluß) wie man es aus der Gebäudeinstallation unter dem Begriff Selektivität kennt. Hier würde sie dazu dienen, der 'untergeordneten Sicherung' (Zündbrücke) die ihr zustehende 'Ansprechzeit' von 10 ms zu gewähren, während der der erkannte Kurzschluß bzw. Überstrom ignoriert wird.

    Eine externe Auswertung und Abschaltung sollte man nicht in Software realisieren, wenn dann nur in Form einiger zusätzlicher Bauteile je Zündkreis. Kann aber auch kaputtgehen - ein Alles-in-einem-Schalter ist schneller ausgetauscht, erst recht, wenn man ein normales Gehäuse (4 bzw. 5-beinige TO-220-Variante) verwendet, da lötet es sich einfach entspannter :) .
     
  10. Wenn ich mich auf die schnelle da gerade nicht verguckt hab im Datenblatt:

    Code:
    VGS Gate Threshold Voltage min 2.0 ––– max 4.0 V 
    Also sollte man sicherheitshalber >4V anlegen damit die FETs sicher schalten. Maximalwert:

    Code:
    Max. ratings: VGS Gate-to-Source Voltage ± 20
    und unter 20V bleiben... ;).
     
  11. Dann war das doch der richtige wert. Nur die 4V hörten sich erstmal nach so viel an.

    Ist mein Schaltplan denn soweit richtig '?
     
  12. Evtl. einen Widerstand Gate auf Masse/Source vorsehen, damit der FET auch wieder schnell zumacht (Ausräumwiderstand).

    Zum Schaltplan: soweit passt das schon, man muß den FET nicht unbedingt zum Highside-Switch ummodeln. Ein dickes Warnschild sollte aber schon sein, um jeden Benutzer darauf hinzuweisen, daß die Plusklemme die gemeinsame Klemme aller Zündkreise ist. Sicherheitshalber sollte man aber, der allgemeinen 'Minus-an-Masse-Mentalität' geschuldet, das Gehäuse von den Zündkreisen komplett isolieren.
     
  13. Da geb ich Dir recht. Der Controller könnte zu beschäftigt sein, um passend zu reagieren.
    Ich bin ja ein Anhänger alter Röhrenverstärker. Ein Blick in die Innerein und du siehst, wo´s brennt (oder gebrannt hat:))

    Dennoch gewinnen SMD Schaltungen langsam ihre Anerkennung bei mir. Die Bohrerei geht dir bei größeren Stückzahlen ganz schön auf den Semmel.
    Bei SMD GEhäusen kannst du den Flansch als Kühlfahne an Platinenfläche anlöten, oder über die Beinchen geht die Hitze weg. Im ersteren Fall wird´s aber happig wenn einer getauscht werden soll...

    Nuthin´is perfect...

    -aquataur
     
  14. Na gut, dann aber gleich noch eine Großpackung Varistoren, Transils usw. im Zündpult verschwinden lassen (natürlich als SMD ;) ).
     
  15. So, ich habe jetzt mal eine Ätzvorlage erstellt.

    Basierend auf dem IRF 540 und de ULN 2803.

    [​IMG]

    Bitte nicht von den Beschriftungen der Bauteile verwirren lassen.

    Kann jemand von euch das ganze nochmal überprüfen, bevor ich das Teil zum ätzen gebe ?
     
  16. Hallo Pyrobla,

    nur auf die Schnelle einige Anmerkungen zu Deinem PCB Layoutentwurf, wobei ich kein Profi auf diesen Gebiet bin.


    1. Wenn nicht notwendig sollte man 90° Abzeigungen nicht bevorzugen, besser sind z.B. 2 x 45°.

    2. Die Versorgungsleitungen die Horizontal in den IC gehen, möglich in der Mitte platzieren, macht das Löten um einiges einfachen/sicher. Auch sollten sie vielleicht Breiter sein als die übrigen Signalleitungen.

    3. Digital IC Schaltungen sollten eigentlich mit einem kleinen Entstörkondensator je IC ausgestattet sein, kann aber auch im IC Sockel sein (teurer).

    4. Das versetzen der innere IC's und Steckverbindung um ein Grid-Raster nach Rechts würde einige Winkel einsparen.

    5. Ist es Hilfreich IC Nr. bzw. ggf. Raster Nr. mit auszudrucken, so dass andere konkrete Verbesserungen aller Leiterbahn von IC Nr. x Pin y würde ich so machen geben können.


    Hoffe geholfen zu haben.

    Magnus
     
  17. Danke schonmal.

    IC ist der Atm Mega 16. Mosfet und treiber stehen in meinem letzten post.
     
  18. jo ich will auch langsam meinen koffer v 2bauen^^ aber mir streubt sich der gedanke minus zu schalten und plus dauer anzuegen^^ und dazu will ich noch den minus mit relais trotzdem noch wegschalten können halt alle über2 relais gegeneinander gedreht^^ sollte mal der controller beim einschalten rumachen das nix losgeht^^
     
  19. wie sicher sind den die mosfet schalten die auch nicht zufällig wenn man ein zünder dran hat und die batterie anschaltet? und kann man die net so schalten plus-mosfe- zünder-minus?
     
  20. Nein, die schalten nicht zufällig, ganz und gar nicht (zumindest wenn man bei der Ansteuerung nicht was falsch gemacht hat ;) ) Eine zuverlässigere und dauerhaft einsetzbarere Endstufe als FETs dürfte man für Zündanlagen kaum finden - mechanisch unempfindlich und Kurzschluß-unkritisch im Ggs zu Relais, bleiben nicht "durchgeschaltet" wie Triacs, setzen aufgrund der Kondensator-Eigenschaft eine Minimalmenge an Energie voraus, damit sie überhaupt schalten können.
    Ein kaputtes oder kaputtgehendes Bauteil kann und wird es davon abgesehen immer geben, auch bei FETs - beim scharf schalten hat in der unmittelbaren Nähe der Feuerwerkskörper niemand was verloren...

    Hängt ganz davon ab was Du nimmst...High side switch will das genau so wie Du es beschreibst, Low side switch halt andersrum.
     
  21. sodas mein alter koffer mit relais sehr zuverlässig und erschütterungs imun usw^^
    [​IMG]
    [​IMG]

    so in etwa stell ich mir die neue schaltung in etwa vor^^

    [​IMG]

    hab irgendwas gelesen das die max 5A durchlassen sollen?
    die treiber bleiben dann auch die gleichen?
     
  22. welche kann man da nehmen wie heissen die ? typn nummer mässig ? gibs darfür wieder ein andere anderen treiber für oder kann man den gleichen benutzn?
     
  23. so ich hab mal ne Zünd und ne Controllplatine entworfen net über die Bauteilbeschreibung wundern
    X1 ist der anschluss vom Controller zur zündsteuerung
    x2 ist versorgung 24V zum zünden 5 V für die Ahndzündtaster GND Led Rot und Grün für einmal durchgangsprüfung und gleichzeitig opb scharf oder safe
    x3 1pin versorgung und an alle anderen die hand zündtaster
    x4 die zündausgänge und minus
    so an das controllerboard werd ich mich die nexten tage noch machen und versorgungs und umschalbord werd ich auch noch machen^^

    zündcontrollplatine.jpg
     
  24. #24 Pyrobla, 6. Sep. 2007
    Zuletzt bearbeitet: 6. Sep. 2007
  25. Hat mal jemand ne High Side Switch wo man direkt mit controller ansteuern kann und auf Ca 10 A begrenzt ist?
     
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