MOSFET parallel schalten

Hallo Leute,
ich möchte für eine geregelte Konstantstromsenke (in der Größenordnung 10A, 50W) mehrere MOSFET parallel schalten, sodass ein einzelner weniger Verlustleistung umsetzen muss. Jetzt hab ich gelesen, dass das Parallelschalten von MOSFETs im Linearbetrieb nicht so toll ist.
Bei Bipolar-Transistoren macht man das ja mit kleinen Emitter-Widerständen, die für eine gleichmäßige Stromverteilung sorgen. Funktioniert das bei MOSFETs auch (heißen dann halt Source-Widerstände)?

Also an alle MOSFET einen eigenen Gate-Widerstand, die Drains verbinden, vor jede Source einen kleinen Shunt (kann ich ja dann gleich zum Messen verwenden) und diese Shunts alle verbinden?! oder muss ich für jeden MOSFET eine eigene Regelstufe spendieren?
Gibt es eigentlich spezielle „Linear-MOSFETs“ oder kann ich die 0815-Schalt-MOSFETs auch verwenden?

Gruß von Stephan

Also an alle MOSFET einen eigenen Gate-Widerstand, die Drains
verbinden,

Wie meinst du das??? Die Gate mit der Drain verbinden???
Weis nicht ob das was bringt.

bei mosfets gibt es nähmlich keinen „basisstrom“ (Gatestrom)!
Wiederstände zur „Basistromregulierung“ an der Gate (oder so) nützen eh nicht viel! Es kommt auf die Spannung an der Gate an!!!
Spannungsteiler an der Gate könten funktionieren (Weis nicht ob die das was nützt?)

Wie siet deine Schaltung aus???
Vieleicht kann ich die dann helfen!

Ich glaube du hast da was falsch verstanden, wie ein MOSFET funktioniert weiß ich auch…

Ich meinte das so: jedes Gate bekommt einen eigenen Vorwiderstand, die werden dann verbunden und gehen zur Ansteuerung. Dann werden alle Drains miteinander verbunden, von da gehts zur Last. Dann kommt an jede Source ein kleiner Widerstand (100mOhm) und die werden dann auch miteinander verbunden und gehen nach Masse (bzw. zur Last).

Den Gate-Widerstand brauch ich aber, weil das Gate eine Kapazität hat, der dient zur Strombegrenzung beim Umladen des Gates (muss auch nicht groß sein, ca. 100 Ohm). Und könnte und wahrscheinlich hilft mir leider net, ich möcht ja meine MOSFETs nicht reihenweise braten…

achso

Hallo,

…Konstantstromsenke (in der Größenordnung 10A, 50W)
mehrere MOSFET parallel schalten…

Wozu genau? Das sollte doch ganz problemlos mit einem einzigen funktionieren. Notfalls einen PC-Lüfter auf’s Kühlblech schrauben. Was ein kleiner DoubleCore schafft, sollte doch ein LeistungsMosFet erst recht schaffen.
Gruß
loderunner

Das sollte doch ganz problemlos mit einem einzigen funktionieren.
Notfalls einen PC-Lüfter auf’s Kühlblech schrauben.

hmmm… mal ne kleine rechnung:

ein kühlkörper mit lüfter hat ca. 1K/W, der Transistor von der Sperrschicht zum Gehäuse ca. 2K/W, dazu noch 0,5k/W für die Isolierscheibe, macht 3,5K/W von der Sperrschicht bis zur Umgebung, meine Sperrschicht ist also bei 50W ca. 175K wärmer als die Umgebungsluft.

Das Problem ist, dass meine Raumtemperatur schon 20°C ist, und 195°C Sperrschichttemperatur sind halt 20 zuviel… der wird mir also durchbrennen. So problemlos geht das also nicht! Und mit nem „Kühlblech“ schon gar nicht, für 1K/W ist ein ausgewachsener Kühllörper angesagt! Hast du eine Vorstellung was 50W Wärmestrom sind?

Deshalb mehrere (z.B. 3). Damit bekomme ich bei gleichen Daten eine Sperrschicht-Temperatur von molligen 78°C. Das ist mir schon lieber…
Außerdem hab ich auch schon über 'ne Erweiterung auf 100W nachgedacht, dann hätte ich auch bei höheren Spannungen noch Luft. Und da muss ich dann schon auf mind. 4 aufteilen.
Der Dual-Core verbrät seine Leistung auch auf einer viel größeren Fläche, die noch dazu sehr viel besser mit dem Kühlkörper gekoppelt werden kann. Und wie beim Pentium 4 zu sehen ist die Kühlung bei guten 100W dann schon eine echte Herausforderung!

Hallo,

ich möchte für eine geregelte Konstantstromsenke (in der
Größenordnung 10A, 50W) mehrere MOSFET parallel schalten,

wenn du das rein analog machst, wird natürlich unter Umständen
die gesamte Leistung im Transistor verbraten.
Wie sähe es denn mit einem Schaltregler in Stromquellenschaltung aus?
So als Beispiel siehe hier:
http://uwiatwerweisswas.dyndns.org/Uwi/ELEKTRONIK/St…

Wozu soll die Stromquelle dienen?

sodass ein einzelner weniger Verlustleistung umsetzen muss.
Jetzt hab ich gelesen, dass das Parallelschalten von MOSFETs
im Linearbetrieb nicht so toll ist.

Ich würde eher denken, im Schaltbetrieb gibt es da Probleme mit
unterschiedlichen Spitzenströmen wegen geringfügigen Unterschieden
bei den Schaltzeiten.
Im analogen Betrieb muß man sicher auf die Stromverteilung Obacht geben.
Da kann man natürlich auch mit Source-Widerständen gegenkoppeln,
so wie man es bei Bipolartrans. mit Emitterwiderst. macht.
Außerdem kann man die Exemplare auf gleiches Ugs selektieren,
dann kann man die Gegenkopplung klein halten.

Bei Bipolar-Transistoren macht man das ja mit kleinen
Emitter-Widerständen, die für eine gleichmäßige
Stromverteilung sorgen. Funktioniert das bei MOSFETs auch
(heißen dann halt Source-Widerstände)?

Ja, die Wirkung ist nur nicht so groß, weil die Kennlinie nicht
so steil ist wie beim Bipolartrans. Die Widerstände müßte etwas wohl
größer sein und du hast dadurch mehr Verlustleistung aud den Widerst.

Also an alle MOSFET einen eigenen Gate-Widerstand, die Drains
verbinden, vor jede Source einen kleinen Shunt (kann ich ja
dann gleich zum Messen verwenden) und diese Shunts alle verbinden?!

Würde ich mal so probieren. Wobei ich denke, die separaten
Gatewiderstände wären nicht mal nötig.
Wenn du einmal Sourcewiderstände drin hast, kannst du damit auch
gleich noch eine Strombegrenzung als Schutzschaltung mit realisieren,
die bei Überschreiten den eingestellten Grenzstromes die Gatespannung
runterzieht. Eine thermische Schutzschaltung bietet sich evtl.
auch noch an.

oder muss ich für jeden MOSFET eine eigene Regelstufe spendieren?

denke nicht.

Gibt es eigentlich spezielle „Linear-MOSFETs“ oder kann ich
die 0815-Schalt-MOSFETs auch verwenden?

Du bräuchtest doch eher einen Leistungs-FET mit niedrigem Wärmewiderstand,
so daß du dir den Aufwand mit Parallelschaltung sparen kannst.
Da gibt es doch deutlich stärkere Teile als für 100W nötig wäre.
https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNaviga…
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf1…
Gruß Uwi

Hallo,

ein kühlkörper mit lüfter hat ca. 1K/W, der Transistor von der
Sperrschicht zum Gehäuse ca. 2K/W, dazu noch 0,5k/W für die
Isolierscheibe, macht 3,5K/W von der Sperrschicht bis zur
Umgebung, meine Sperrschicht ist also bei 50W ca. 175K wärmer
als die Umgebungsluft.

Die Rechnung solltest Du mal anhand der realen Daten überprüfen. Leider hast Du nichts konkretes angegeben, aber die Werte können nicht stimmen. Oder Du solltest einen anderen Kühlkörper, einen andern Mosfet und eine andere Isolierscheibe (wozu überhaupt eine?) aussuchen.
Nach Deiner Rechnung gäbe es gar keine Möglichkeit, 50W mit einem Mosfet zu ‚verbraten‘. Das kann aber offensichtlich nicht sein.
Gruß
loderunner

ich glaub du hast mich falsch verstanden, ich möcht keine stromquelle sondern eine stromsenke bauen, also wo der strom verheizt wird, als belastung für eine quelle.
im prinzip sowas wie ne elektronische last, nur nicht so kompliziert, ich brauch nur konstantstrom. dass fast die gesamte leistung in den MOSFETs verbraten wird, ist also so gedacht.
ich wüsste auch nicht wie das als schaltregler funktionieren soll, da müsste ich ja ins netz rückspeisen, wenn ich die leistung nicht verheize.
der nachteil von den „dicken“ FETs ist halt die hohe Gateladung, wenn ich jetzt den Laststrom schnell auf einen anderen Wert bringen will, muss ich kräftig strom in meinen FET treiben, mehr als ein OpAmp (als Regler) zur Verfügung stellen könnte. Wenn ich nen FET (z.B. IRF1405 mit Id=169A) mit 200nC in 1000ns abschlten will, brauch ich halt schonmal schlappe 200mA Strom ins Gate. Und ich meine, dass ein MOSFET mit z.B. 50A (IRFZ44N, hat nur 50nC) doch in die Kategorie Leistungs-MOSFET gehört…
Und warum soll ich denn die Verlustleistung nicht aufteilen? Bei nem Kran nimmt man ja auch mehrere Drahtseile (als Flaschenzug) anstatt ein riesig dickes…

Mir gings eigentlich nur darum, ob die Sache mit den Source-Widerständen eine Zukunft hat oder ob ich damit nur FETs töte und eine Einzelregelung besser wäre.

was wären denn reale Daten? ok… der FET, den ich rausgesucht hab (IRFZ44N) hat nur 1,5K/W…
Angegeben ist bei dem eine maximale Verlustleistung von 94W. Das heißt, der Chip wird um 141K wärmer als das Gehäuse, das macht eine Gehäusetemperatur von maximal 34°C. Dann bräuchtest du bei 20°C Umgebungstemperatur einen Kühlkörper mit 0,14K/W (Iso-Scheibe lassen wir mal weg). Und den zeigst du mir mal! Dann bleibt aber auch keine Luft, falls es im sommer mal wärmer wird! Die maximale Verlustleistung, die die angeben ist märchenhaft und nur zum Verkaufen! Ein Blick in die SOA verrät dir, dass der das auch nur bei nem 10ms-Impuls durchhält.
Habs mal kurz für nen „dicken“ IRF1405 (169A, 330W) durchgerechnet, da bräuchte man nen Kühlkörper mit 0,02K/W um die 330W wegzukriegen!

aber die Werte können nicht stimmen

Und wie is es dann richtig? Dass es nicht stimmt kann ja jeder sagen…

Nach Deiner Rechnung gäbe es gar keine Möglichkeit, 50W mit einem Mosfet zu ‚verbraten‘.
Das kann aber offensichtlich nicht sein.

Warum?
Neue Rechnung: 50W verbraten, Umgebungstemperatur 20°C, benötigter Wärmewiderstand vom Chip bis zur Luft: 3,1K/W. (100W -> 1,55K/W)
Geht schon, mit genügend großem Kühlkörper und kleinem FET-Wärmewiderstand.
Aber ich möchte meine FETs nicht im physikalischen Grenzbereich betreiben!

Ich wollt eigentlich nur wissen, ob ich zum Parallelschalten seperate Regelungen brauch oder ob’s mit nem Source-Widerstand auch geht, und nicht ob ich’s auch mit einem FET hinkrieg!

der FET, den ich rausgesucht hab (IRFZ44N) hat nur 1,5K/W…
Angegeben ist bei dem eine maximale Verlustleistung von 94W.

Von denen Du nur 50W benötigst. Ergibt dann 50W*1,5K/W=75K

Das heißt, der Chip wird um 141K wärmer als das Gehäuse, das
macht eine Gehäusetemperatur von maximal 34°C. Dann bräuchtest
du bei 20°C Umgebungstemperatur einen Kühlkörper mit 0,14K/W
(Iso-Scheibe lassen wir mal weg). Und den zeigst du mir mal!

Kein Problem. Such Dir einen bei http://www.fischerelektronik.de aus. Der SK540 liegt je nach Länge bei 0,062K/W bis 0,125K/W. Und das ganz ohne Lüfter. Mit Lüfter kannst Du da noch einiges mehr verbraten. Und statt Isoscheibe dann eine passende Wärmeleitfolie aussuchen, die liegen bei 0,37W/mK, was bei 50W 18,5K entspricht.

Was glaubst Du denn, wie ein Pentiumnachfolger seine 150W mit einem wesentlich kleineren Kühler los wird? Bei einer Temperatur im PC-Gehäuse von über 40°C?
Gruß
loderunner

Hallo StephanB86,

es liegt in der Natur der MOSFET, dass ein Parallelschalten kein Problem ist. In der Regel sind Leistungs- MOSFETs nichts anderes als tausende parallel geschaltete kleine MOSFETs.
Der MOSFET hat einen positiven Temperaturkoeffizient. Das heißt, bei steigender Temperatur wird der Widerstand der Drain Source Strecke größer. Nach einer Einschwingphase und vernünftiger Verdrahtung wird durch alle Mosfets der gleiche Strom fließen.

Gruß
Axel

Danke Axel!
Das wollt ich wissen. Dann kann ich mich doch ein wenig sorgenfreier ans Werk machen.
Ich dachte immer es is genau umgekehrt, wenn mit steigender Temperatur der Widerstand höher wird, wird ja auch die Verlustleistung höher…
Aber deine Erklärung leuchtet mir ein. vielen Dank nochmal!
Über Erfolg oder Misserfolg lasse ich mal was hören…

Hallo,

ich glaub du hast mich falsch verstanden, ich möcht keine
stromquelle sondern eine stromsenke bauen, also wo der strom
verheizt wird, als belastung für eine quelle.

Alles klar, habe ich tatsächlich als „Stromquelle“ gelesen.

ich wüsste auch nicht wie das als schaltregler funktionieren soll

Ist schon ok, da macht einfach Verheizen Sinn.

der nachteil von den „dicken“ FETs ist halt die hohe
Gateladung, wenn ich jetzt den Laststrom schnell auf einen
anderen Wert bringen will, muss ich kräftig strom in meinen
FET treiben, mehr als ein OpAmp (als Regler) zur Verfügung
stellen könnte.

Das kommt doch auch auf den OPV an. Wenn du einen Leistungs-OPV
als Treiber nimmst, kannst du auch locker paar A ins Gate jagen.
Der OPV sollte dann natürlich eine recht hohe Slewrate haben.

Wenn ich nen FET (z.B. IRF1405 mit Id=169A)
mit 200nC in 1000ns abschlten will, brauch ich halt schonmal
schlappe 200mA Strom ins Gate.

Dass es schnell gehen soll, hattest du ja bisher nirgens geschrieben, oder?
In 1us abschalten geht sicher zu machen, wenn der FET selbst so
schnell ist.
In 1us einen anderen Strom einregeln, das scheint mir sehr anspruchsvoll.
Über solche Anforderungen hast du auch bisher nix bemerkt.
Ich bin von einer gemächlichen analogen Regelung ausgegangen.

Und ich meine, dass ein MOSFET mit z.B. 50A (IRFZ44N, hat nur 50nC)
doch in die Kategorie Leistungs-MOSFET gehört…

Es bleibt doch dir überlassen, den geeigneten Typ raus zu suchen.
In dem Fall eben auch auf niedrige Gatekapzität optimiert.
Da mußt du dann natürlich auf große Reserve bei der Strombelastbarkeit
eher verzichten, weil die natürlich wieder Gatekap. zur Folge hat.

Und warum soll ich denn die Verlustleistung nicht aufteilen?

Dann mach das doch?

Du hast doch gefragt, ob das sinnvoll machbar ist und nicht nur von mir
kam der Hinweis, dass man auch einfach einen größeren FET nehmen kann,
anstatt mehrerer kleiner FET und sich somit Probleme bei der
externen Stromaufteilung und gleichmäßigen Ansteuerung spart, weil
eben separate BE meist nicht so gleichmäßige Kennlinien haben.

In Summe wird aber die Gatekapazität der kleinen FET ähnlich groß werden,
wie die eines äquivalenten großen. Wo ist da also der Vorteil?

Bei den großen FET ist es ja sowieso auch so, dass auf dem Chip
viele kleinere FET parallel geschaltet sind (hier aber wegen des
einheitlichen Herstellprozesses mit sehr gleichmäßigen Kennlinien).

Mir gings eigentlich nur darum, ob die Sache mit den
Source-Widerständen eine Zukunft hat oder ob ich damit nur
FETs töte und eine Einzelregelung besser wäre.

Ich denke, mit der richtigen Herangehensweise kann man beides
gut zum Ziel führen. Das Splitten macht man aber der Einfachheit
halber erst dann, wenn die Möglichkeiten mit Einzel-BE kritisch werden
bzw. erschöpft sind oder sich anderweitig deutliche Vorteile ergeben.

Gruß Uwi

Hallo Stefan

Klar „musst“ Du Mosfets parallelschalten damit die Leistung erhöht werden kann. Ich würde sowohl einen Gate- als auch einen Sourcewiderstand empfehlen.
Zusätzlich möchte ich Dir die Stromsenkenthreads im Logviewforum empfehlen!
Da steht nämlich schon alles drin mitsamt Schaltplan!
http://www.logview.info/vBulletin/forumdisplay.php?s…

Gruß Armin