solid state relais

Om een heatbed van mijn 3D printer te schakelen heb ik een schakeling bedacht met een FET om een soort solid state relais te maken.
http://www.uploadarchief.net/files/download/30%20a%20solid%20state.gif
Vermogen heatbed is 12V/300W.
Volgens de specs van de FET kan deze 45A schakelen.
klopt dit schema ?
Ik vind dat de pootjes van de FET eigenlijk te dun zijn om dit vermogen te schakelen.

Hoeben

Golden Member

Dit zou aardig moeten kloppen. Maar let wel op dat je optocoupler echt goed open en dichtgaat. Als je fet even half in geleiding staat is het zo met hem gedaan, 150 Watt. Zelf zou ik er iets voor zetten zodat de gate wat veiliger is. Optocouplers slijten op de (zeer lange) duur.

Neem ook een 100 ohm of zo in serie met de gate om het iets minder gevoelig te maken voor oscilleren.

Maximum vermogensverlies in deze FET als deze FET maximaal fout open wordt gestuurd is 75W en daar hoort 75W voor de heat bed bij. Over de heat bed staat dan 6V en loopt een stroom van 12,5A. Dat geldt ook voor de Drain Source aansluiting van de FET.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

De pootjes merken niets van het vermogen, alleen van de stroom, en wees gerust, mits je de FET zelf goed koelt, kunnen die pootjes 160A aan. Ik weet dat het bizar is met die kleine pootjes, maar de truc is dat ze ook kort zijn, en aan een PCB vlak vast moeten zitten waaraan ze hun warmte kwijt kunnen als de stroom echt groot wordt.

Maar waarom wil je die optocoupler eigenlijk gebruiken? Als je de grounds aan elkaar maakt, kun je die MOSFET gewoon direct sturen. Als je wilt kunt je die 1k weerstand nog wel groter maken, 10k of zo, dan kan er maximaal 1.2mA gaan lopen zelfs als de MOSFET helemaal door zou slaan en de gate direct aan de 12V komt te zitten (wat bijzonder onwaarschijnlijk is).

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Hoeben

Golden Member

ohm pi

Dat zou kloppen als het een weerstand is. Maar ik vermoed dat het een PTC karakteristiek heeft zodat het redelijk goed temperatuur regelt. Dat stabiliseert wat. Als de spanning wat zakt, wordt de temperatuur lager, de weerstand wordt lager waardoor er wat meer stroom loopt en de plaat weer wat warmer wordt. Die 150W is een gok daarop.

Ik weet niet of die plaat zo werkt, maar er zijn elementen die wel zo werken en het handigst is daarop te rekenen. Of je meet de weerstand even bij kamertemperatuur.

Alweer een tijdje geleden heb ik ook een heatbed bij mijn 3d-printer geïnstalleerd. De optie om met een fet te schakelen heb ik overwogen maar uiteindelijk niet toegepast. Ik schakel het bed nu met een relais, zoals in auto's gebruikt worden. In het begin was ik daar wat huiverig voor, omdat ik bang was dat het relais zou gaan klapperen. Uiteindelijk schakelt het heel rustig. Ongeveer 1 keer in de 1 tot 2 minuten. Even doeltreffend en geen fet's die perfect gestuurd moeten worden.

Lambiek

Special Member

En als je het toch via een optocoupler wil doen zou ik het zo doen.
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/voorbeeld%20solid%20state%2019roland70.jpg

Op deze manier wordt je fet goed open gestuurd. Je zou ook nog een ander type fet kunnen nemen op deze manier. Kijk maar of je er iets mee kan.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 31 januari 2016 23:26:40 schreef Hoeben:
ohm pi...

Inderdaad. Mijn verhaaltje klopt uitsluitend bij een lineaire weerstand en geen (parasitaire) capaciteiten of zelfinducties.
@Lambieks IC'tje ertussen lost alle problemen op.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Op 31 januari 2016 23:44:43 schreef Angela:
Ik schakel het bed nu met een relais, zoals in auto's gebruikt worden. In het begin was ik daar wat huiverig voor, omdat ik bang was dat het relais zou gaan klapperen.

Een relais heb ik ook aan gedacht maar dan moet ik alleen aan/uit schakelen i.p.v PWM-en
Er zit nu ook trouwens een FET + zekering op de print deze is alleen maar 11 A en ik wil liever niet aan dit bordje solderen.
Tevens zijn de printsporen hier niet op berekend.

@Lambiek Als ik de Fet zonder optocoupler zou gaan gebruiken kan dit dan wel zonder driver?

Roland, Volgens mij gaan al jou en hier door anderen geposte schemas er van uit dat de output "active high" is. Dat is ie niet: Hij trekt net als jou mosfet de output laag.

Hmm. Jij tekent "12V" links. Maar het kan zijn dat jij begrijpt hoe het werkt, maar door onhandig tekenen had ik het eerst anders begrepen. En met mij diverse anderen.

D'r is een "fixed 12V" output, en een open-drain schakel-pin.

De gate van de FET daar direct mee schakelen betekent dat je nog een inversie nodig hebt. Mogelijk kan je dat in de software instellen.

De irfz48N heeft een RDSON van 14 mOhm. Dan krijg je 350mV over de fet bij 25A, = 8.5W aan warmte in je FET. Zonder koeling wordt ie dan ongeveer 63*8.75 = 540 graden warmer dan kamertemperatuur. Daar kan ie ruimschoots niet tegen.

Ook jou: daar moet ie wel tegen kunnen over als ie niet goed open gaat is optimistisch. Ook dan heb je HEEL goede koeling nodig om het werkend te houden.

Een relais kan gewoon. De normale 3D printer software doet een PMW op een behoorlijk lage frequentie. 0.2Hz of zo. Anderzijds, een relais wat dat jaren volhoudt is ook lastig te vinden verwacht ik.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Schema aangepast.
De gehele voeding is een 30A voeding ,deze voorziet ook de stuurprint van spanning.
Daar waar 12v in staat is de uitgang van het bordje waarop het heatbed normaal aangesloten wordt.
Een relais lijkt me niet echt iets omdat dit toch mechanisch (slijtage) is.
En als ik 2 FET's parallel zet kan deze dan rechtstreeks over de andere gezet worden of ook weer met de weerstanden?
http://www.uploadarchief.net/files/download/30%20a%20solid%20state%20a.gif

Lambiek

Special Member

Die kan je er parallel over zetten, de weerstanden moet je ook weer toepassen.

Maar waarom gebruik je geen gate driver voor je fet?

Hier heb je nog wat info.
http://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 2 februari 2016 09:38:07 schreef Lambiek:
Maar waarom gebruik je geen gate driver voor je fet?

Dit artikel over de FET heb ik gelezen en wat van opgestoken.
De reden waarom ik geen fet driver gebruik(verbeter me als ik het fout heb)is dat de fet pwm gestuurd wordt.
Deze wordt volgens mij dan altijd helemaal opengestuurd.(?)

Deze wordt volgens mij dan altijd helemaal opengestuurd.(?)

Da's toch ook juist de bedoeling bij PWM???

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard en software ontwikkeling: www.arcovox.com

@Arco En daarom denk ik dat een fet driver "overbodig" is

Een driver zorgt voor minder verliezen omdat het ding de FET sneller open en dicht kan zetten. De gate van een (MOS)FET heeft een behoorlijke capaciteit. Als je die snel wil op- en ontladen, dan moet je het ding aansturen met een (zeer) lage impedantie (afhankelijk van de PWM-frequentie natuurlijk).

Mijn echte naam: Joris | Mijn elektronica website: Fuzzcraft.com

Zonder driver moet de fet veel meer dissiperen door het trage schakelen.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Lambiek

Special Member

Op 2 februari 2016 21:17:13 schreef 19roland70:
De reden waarom ik geen fet driver gebruik(verbeter me als ik het fout heb)is dat de fet pwm gestuurd wordt.
Deze wordt volgens mij dan altijd helemaal opengestuurd.(?)

Juist dan is het nodig om een driver te gebruiken, als je alleen iets aan of uit wil zetten zal dat nog wel gaan. Maar pwm gebeurt met een X frequentie, en je wilt dat zoiets snel gaat. Dus als jou fet de pwm frequentie niet kan volgen omdat hij niet snel en hard genoeg open gestuurd wordt, dan moet de fet veel meer dissiperen met alle gevolgen van dien.

Hier een voorbeeld hoe zo'n pwm signaal er uit kan zien.
http://www.uploadarchief.net/files/download/resized/voorbeeld%20pwm%2019roland70.jpg

Je wil toch dat het signaal eruit ziet zoals op het linker voorbeeld, en niet zoals op het rechter voorbeeld. Want rechts lijkt het meer op een golfslagbad en dat krijg je als de fet te langzaam open en dicht gestuurd wordt. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 1 februari 2016 22:19:49 schreef rew:
...
De irfz48N heeft een RDSON van 14 mOhm. Dan krijg je 350mV over de fet bij 25A, = 8.5W aan warmte in je FET. Zonder koeling wordt ie dan ongeveer 63*8.75 = 540 graden warmer dan kamertemperatuur. Daar kan ie ruimschoots niet tegen.
...

@rew
Ik wil graag wat bijleren.
Ik zou graag willen weten hoe je aan die temperatuur van 540 graden komt. Begrijp me goed: Ik spreek je absoluut niet tegen. Ik zou gewoon graag willen weten hoe je de temperatuur kan berekenen.
Die 8.5W snap ik, maar waar komt die "63" en "8.75" vandaan?

TonHek

The fastest way to succeed is to double your failure rate.
Shiptronic

Golden Member

Uit de datasheet van de FET ? ;)

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

Op 3 februari 2016 09:53:07 schreef TonHek:
[...]

@rew
Ik wil graag wat bijleren.
Ik zou graag willen weten hoe je aan die temperatuur van 540 graden komt. Begrijp me goed: Ik spreek je absoluut niet tegen. Ik zou gewoon graag willen weten hoe je de temperatuur kan berekenen.
Die 8.5W snap ik, maar waar komt die "63" en "8.75" vandaan?

TonHek

de 63°C/W komt uit de datasheet.
Hierin worden 2 waardes opgegeven, de Rthja en Rthjc
De Rthja is de weerstand welke je hebt als je geen koellichaam gebruikt.
De Rthjc is de weerstand welke je hebt als je wel een koellichaam gebruikt.

De temperatuur stijging is te berekenen met deze waarden door het gedissipeerde vermogen maal die waarde te doen. Bij het gebruik van een koellichaam moet je alleen de weerstand waardes eerst optellen voordat je de temperatuur stijging kunt berekenen. Je kunt het zien als een serie schakeling van weerstanden. Isolatie materiaal heeft een opgegeven weerstand net als het koellichaam.

Bij parallel schakelen van meerdere fet's of andere te koelen componenten werkt het net als bij parallel schakelen van weerstanden. De thermische weerstand gaat omlaag.

Hoop dat het zo een stukje duidelijker is geworden.

@Lambiek ,dank u ,aan de hand van de grafieken begrijp ik het nu.
Als ik die driver gebruik kan ik daar 2 fet's parallel mee aansturen?
Dus 1x de 47E of 2x ?

@MdBruin

Bedankt Marius, het is duidelijk nu.
Ik had al wel in het datasheet lopen rondneuzen, maar daar staan zoveel gegevens in dat ik door de data de gegevens ( het bos en de bomen...) niet meer zag.
Het valt, vind ik, ook niet mee om die datasheets volledig te begrijpen. Ja, daar gaan hele studies aan vooraf.

Tonhek

The fastest way to succeed is to double your failure rate.
Lambiek

Special Member

Op 3 februari 2016 19:13:52 schreef 19roland70:
Als ik die driver gebruik kan ik daar 2 fet's parallel mee aansturen?

Ja, maar waarom zou dat moeten? Je kan ook een andere mosfet gebruiken bijv. de IRF1405 die heeft een RDSon van 5.3 MΩ en kan 131A aan. Die heeft dus al veel betere specs dan jou IRFZ48N.

Dus 1x de 47E of 2x ?

Als je toch besluit om twee fet's parallel te zetten, dan heb je twee gate weerstanden nodig.

De driver (IR4427) is een combinatie van twee drivers in één. Daar kan je twee fet's mee aansturen, maar niet parallel wel afzonderlijk. Met de driver parallel (dus pin_2 en pin_4 aan elkaar en pin_5 en pin_7 aan elkaar) heb ik slechte ervaringen, moet je dus ook niet doen.

Maar het is ook niet nodig, het moet gewoon met één fet gaan.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Vandaag maar even printje gemaakt om te kijken hoe het werkt .
Nu nog op gaatjes print maar later in de week maar even 1 etsen.
Ik heb het nu gemaakt met spullen die ik nog had, een cny17-3, tc427, irf540 met heatsink.
Het heatbed even gemeten dit was 0,5Ω ,er loopt dus een stroom van 24A dit moet de irf540 wel aankunnen.
En de schakeling werkt perfect.