Spanningsverlies mosfet (Pchannel)

En daar is het totaal plaatje. Excuses voor de tekentalenten, maar ik zag ook al foto's van kladblaadjes voorbijkomen op het forum dus ach

Zijn R11, R21, ... niet erg groot? Ik zou die niet groter maken dan 1K.

Paulinha heeft gelijk. De gate-capaciteit van de FET moet opgeladen worden. Das ongeveer 80nC,en die moet bij ongeveer 6V door die 22k heen.

Dat duurt dus ongeveer 80nC/(6V/22k)= 0,3ms. Op 500Hz, dus 14,7% van de tijd.

Gedurende die tijd geleid de FET half, en is er dus veel warmteontwikkeling in de FET.

Kies eens 1k voor die weerstanden, en probeer opnieuw.

Als je het schema echt wil veranderen: Wat Arco hieronder zegt: echte gate-drivers gebruiken, of NFET in de negatieve aansluiting van de gloeilamp.

[Bericht gewijzigd door blurp op donderdag 19 oktober 2023 14:17:16 (17%)]

Die wwerstanden (R11,R21...) zijn zeker veel te hoog.
Ik zou 'echte' mosfet drivers (push-pull) gebruiken, da's veel gezonder/minder verlies. (en een gateweerstand ertussen van 47...100 Ohm)

Voor zoiets kun je beter drivers gebruiken, lees dit eens door.

https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41

De geleidingsverliezen kan je uitrekenen met RDSON * I².

Die zullen wel meevallen.

De schakelverliezen zijn, zeker als je niet snel schakelt al snel overheersend.

In jou geval moet een 22k weerstand de gate-capaciteit ontladen.

Met "natte vinger" 225pF ingangscapaciteit krijg je een RC van 22k * .225nF = 5 µs. Als je even voor het gemak er van uitgaat dat de hele tijd die mosfet je hele lampstroom moet voeren, maar ook de complete voedingsspanning voor z'n kiezen krijgt, dan kom je op 50W * 5µs = 250µJ. Doe je dat 10000x per seconde gaat het om 2.5W... En dan wordt ie warm.

Dit effect kan grotendeels voorkomen door de weerstand 1k te kiezen zoals Paulinha_B voorstelt. Dat kost je dan 14mA als de lamp aanstaat ( bovenop de 3.5A die de lamp trekt: 0.4%). Mwah. Moet kunnen.

Gate drivers gebruiken is een goed idee maar ik ga eerst proberen wat het effect is van een geschiktere weerstand. Bedankt voor het meedenken en de snelle reacties. Als ik weer tijd gehad heb om te experimenteren zal ik mijn bevindingen delen.

Op 19 oktober 2023 14:15:48 schreef blurp:
Paulinha heeft gelijk. De gate-capaciteit van de FET moet opgeladen worden. Das ongeveer 80nC,en die moet bij ongeveer 6V door die 22k heen.

Dat duurt dus ongeveer 80nC/(6V/22k)= 0,3ms. Op 500Hz, dus 14,7% van de tijd.

Gedurende die tijd geleid de FET half, en is er dus veel warmteontwikkeling in de FET.

Kies eens 1k voor die weerstanden, en probeer opnieuw.

Als je het schema echt wil veranderen: Wat Arco hieronder zegt: echte gate-drivers gebruiken, of NFET in de negatieve aansluiting van de gloeilamp.

In de negatieve aansluiting werken was hier helaas geen optie, dat zou alles en stuk eenvoudiger maken. Je hebt gelijk dat dit verstandiger zou zijn, maar dat gaat hem in dit geval niet worden.

Dat de mosfets op deze manier van aansturing heet worden is normaal. (de fet blijft onnodig lang in het lineaire gebied)

De link die iemand postte over high side schakelen was erg interessant. Het volgende bracht me echter wel een beetje in verwarring:

Op 19 oktober 2023 14:21:54 schreef rew:
De geleidingsverliezen kan je uitrekenen met RDSON * I².

Die zullen wel meevallen.

De schakelverliezen zijn, zeker als je niet snel schakelt al snel overheersend.

In jou geval moet een 22k weerstand de gate-capaciteit ontladen.

Met "natte vinger" 225pF ingangscapaciteit krijg je een RC van 22k * .225nF = 5 µs. Als je even voor het gemak er van uitgaat dat de hele tijd die mosfet je hele lampstroom moet voeren, maar ook de complete voedingsspanning voor z'n kiezen krijgt, dan kom je op 50W * 5µs = 250µJ. Doe je dat 10000x per seconde gaat het om 2.5W... En dan wordt ie warm.

Dit effect kan grotendeels voorkomen door de weerstand 1k te kiezen zoals Paulinha_B voorstelt. Dat kost je dan 14mA als de lamp aanstaat ( bovenop de 3.5A die de lamp trekt: 0.4%). Mwah. Moet kunnen.

Ik was in de veronderstelling dat schakelverliezen groter werden als je sneller (en dus meer?) schakelt. Het is geen probleem om sneller te schakelen dus dat zal ik ook eens proberen.
De weerstand heb ik verlaagd, in theorie hadden jullie helemaal gelijk daarin. In de praktijk maakte het geen zichbaar verschil, de flanken van de blokgolf waren nagenoeg verticaal en bleven dat ook met de lagere weerstand. Ik ben nu aan het denken om het toch helemaal te veranderen.
Misschien meer en N chanel in de plus schakelen maar dan heb ik een hogere spanning nodig dan de spanning die ik wil schakelen. En buckboost schakeling zou kunnen helpen, maar dit maakt alles weer een stuk complexer.
De basis van mijn probleem is het volgende, en misschien heeft iemand van jullie daar een beter oplossing voor, en liefst eenvoudig maar vooral compact;

Op mijn voertuig is de voedingsspanning 11-15VDC (in uiterste gevallen). Ik wil ongeveer 50W pwm kunnen schakelen. De schakelfrequentie is nu 500 hz maar kan hoger als dat nut heeft. Het is onmogelijk om de massa te schakelen. Nou ja, niet onmogelijk maar zeer onpraktisch, dan zou de originele kabelboom aangepast moeten worden en ik doe erg veel moeite om dat te voorkomen. Het schakelsignaal is een 5V pwm signal t.o.v. massa.

0,5ms/dev
2V/dev
Voedingsspanning 14,7V

Op 25 oktober 2023 21:44:13 schreef RemcoFtn:
De link die iemand postte over high side schakelen was erg interessant. Het volgende bracht me echter wel een beetje in verwarring:
[...]

Ik was in de veronderstelling dat schakelverliezen groter werden als je sneller (en dus meer?) schakelt.

Dat is ook zo, een lagere frequentie is beter want dan heb je minder overgangen per tijd.

Wat je sneller wilt hebben is niet het aantal schakelingen, maar de overgang van laag naar hoog. Je wilt dat als je de fet schakelt dit zo snel mogelijk gebeurt.
Met die relatief grote gate weerstand wordt de fet traag.

Als een lagere weerstand nog niet snel genoeg is kun je daar een gate driver voor gebruiken in de vorm van een IC, of een paartje transistors.

De voeding, bovenaan is 14V,... als ik 50W ga schakelen met PWM, ongeveer 500hz, meet ik ineens een spanningsverlies van 3V,

Dat is dus zowat 10W.... Rdson 1Ω?
Los van de te grote R en best te verlagen pwm freq... zien we niks over het hoofd?
Welke PMos wordt hier gebruikt?

Op 25 oktober 2023 21:49:50 schreef RemcoFtn:
[bijlage]
0,5ms/dev
2V/dev
Voedingsspanning 14,7V

Daar zie je niets op, want het gaat om je flanken. En die zijn volgens rew 5us, en volgens mij 300us. Dat zie je niet op 0,5ms/div (oke, 300us wel dus zo lang duurt het niet)

Zoom eens in op de neergaande flank, en meet hoe lang die overgang duurt.
Want het is het uitschakelen van de FET via een 22k weerstand dat te lang duurt volgens de hypothese.

Ik ga ff slapen. Maar ik heb jullie advies wel gevolgd wat betreft die weerstand. Ook al werkte het redelijk, jullie hebben wel gelijk, die was veel te hoog. Zit nu 1k en een beetje in.

Op 25 oktober 2023 22:31:55 schreef OXO:
[...]
Dat is dus zowat 10W.... Rdson 1Ω?
Los van de te grote R en best te verlagen pwm freq... zien we niks over het hoofd?
Welke PMos wordt hier gebruikt?

Fqp47p06

Voor "trage" dingen, zoals "motor linksom, motor rechtsom" dan is jou schakeling "wel te doen".

Bij ieder schakelmoment verlies je iets aan energie in de transistor.

Stel ieder schakelmoment is 1mJ. Doe je dat 2x per 10 seconde omdat je de wasmachine linksom of rechtsom wil laten draaien... Geen probleem! Maar als je dan echt wil gaan PWMen, dan is 1mJ aan energie ineens heel veel: 10000 keer per seconde en je stookt 10W aan vermogen in de tor. Dat kan niet meer zonder koelvin.

Gebruikelijk is om dan een "fet driver" chipje te gebruiken. Die kunnen wel 1-4A aan piekstroom leveren om de FET /snel/ van aan naar uit en andersom te helpen. Anderzijds, zodra je een fet-driver hebt, kan je meestal ook makkelijk de variant kopen die twee N-fets aan kan sturen. Omdat N-fets makkelijker te maken zijn, kan je kiezen of ze goedkoper of beter zijn dan P-fets (even goed? -> de N-fet is goedkoper. Even duur? -> De N-fet is beter).

De Rs-on is max 0,026 ohm, typical 0,021 dus snel genoeg vol open zou weinig verlies mogen geven. Tenminste als het originele Fqp47p06 zijn en niet een relabelde China-special van Ali ofzo. Dan zou ik eerst de RS-on eens meten.
Maar dat pas als je de mosfet snel genoeg open stuurt en hij dan nog heet zou worden..

Kijk en weer leer ik iets bij. Dank voor de uitleg. Zit toch te denken om maar een driver chip te gaan gebruiken en een nfet. Rise en falltijden zijn bijna gelijk. Rise is ongeveer 2uS,fall zit meer op 1,5uS. Ik krijg het niet echt prachtig in beeld. Ligt een beetje aan mijn onkunde en de opties op een scoop die ouder is dan ik zelf zijn ook niet zo uitgebreid

Over de pfets, ze waren verdacht "goedkoop" dus het zou me inderdaad niks verbazen als het gerelabeld Chinees spul is.

Op 26 oktober 2023 13:13:56 schreef RemcoFtn:
Rise is ongeveer 2uS,fall zit meer op 1,5uS.

Dat is ongeveer 2 keer zo veel als de datasheet aangeeft.

Op 26 oktober 2023 14:23:38 schreef KlaasZ:
[...]Dat is ongeveer 2 keer zo veel als de datasheet aangeeft.

Van de FQP74P06 kan ik uberhaupt geen datasheet vinden... (bedoelt TS niet de FQP7P06? Die heeft een rise/falltime van 50ns/25ns)

Ik vond de datasheet via de site van Farnell.

Farnell kent 't ding ook niet...

Sorry typefout. Fqp47p06