Ich habe mir eine Schaltung ausgedacht mit der ich einen Motor über ein PWM Signal anteuern (Drehzahlregeln) möchte. Prinzipiell funktioniert die Schaltung bereits. Nur was mir nicht klar ist:
Ist die Schaltung im Anhang so richtig?
Warum wird der FET so warm, wenn das Tastverhältnis 10:90 (niedrige Drehzahl) obwohl er eigentlich 44 Amperer aushalten müsste?
Der R3 wie im Anhang ersichtlich mit 10k--> habe diesen versucht zu verringern damit ich die Ladung des FETs schneller herausbekomme (steilere fallende PWM-Flanke). Dies führte jedoch zu einem zerfetzen des FETs. warum?
Sollte ich an der Schaltung was verändern? wenn ja was?
Durban:
obwohl er eigentlich 44 Amperer aushalten müsste?
Die 44A sind nicht ohne Kühlkörper gemeint! Der Transistor hat zwar nur ein paar milli Ohm (siehe RDS(on)), aber P = I2 * R
Der IRLZ44 ist nicht für 12V Gatespannung geeignet. Sondern für maximal 10V. Entweder du steuerst das Gate mit 5V an, oder du verwendest einen nicht-Logic Level FET. z.B. einen aus der IRF Serie
Der IRLZ044 hat max. 10V UGS spezifiziert. Du steuerst ihn mit 12V an, das kann schon zum zerstören führen. Das sollte aber eigentlich besser werden, wenn du R3 verringerst.
Ich würde sogar sagen: R3 = R2 = 100R.
Wenn es keinen zwingenden Grund für die Potentialtrennung gibt:
Optokoppler raus, R2 direkt an Pin3. (dann kann R3 auch so bleiben)
Und zum warm werden:
I ca. 5A, RdsON = 28mR
P= 5A5A0,028 = 0,7W
Wärmewiderstand ohne Kühlung: 62 °C/W
Erwärmung dT = 62*0,7 = 43°C Bei Zimmertemperatur von 23°C hat er 66°C. Das ist für dich warm, für den IRLZ ist das noch kalt. Er hat eine Maximaltemperatur von 175°C.
Das mit dem faslchen MOSFET-Typ wurde ja schon gesagt. Wenn Du den Optokoppler in der Schaltung belassen willst, kannst Du auf R2 auch komplett verzichten. Der Optokoppler hat einen definierten "Strom-Übertragsfaktor". Wenn Du also den Strom auf der Eingangsseite durch R1 bereits begrenzt hast, kann er auf der Ausgangsseite einen gewissen Wert nicht übersteigen. Wie groß dieser max. Ausgangsstrom ist, hängt vom verwendeten Optokoppler ab. Eine weitere "Beschneidung" des Ausgangsstroms ist aber damit nicht mehr nötig.
MOSFET's werden vor allem dann warm, wenn sie sich im sog. Linear-Betrieb befinden - das Gate also nicht voll durchgesteuert wird (in Deinem Fall wird es aber sogar stärker durchgesteuert als erlaubt ;-)) Zusätzlich muss man wissen, dass das Gate eines MOSFET eine Kapazität hat - es reagiert also ein wenig wie ein Kondensator. Das heißt, dass es abhängig vom fließenden Strom ein wenig dauert, bis das Gate die volle Spannung erhält. Gleichzeitig fällt die Spannung beim Abschalten nicht schlagartig ab, sondern das Gate muss erst entladen werden (in Deinem Fall über R3). Jetzt kann man zwar diesen Widerstand auch etwas kleiner wählen ... allerdings nicht unbegrenzt klein, da das Gate sonst beim Einschalten nicht mehr geladen wird sondern der Strom gleich über R3 abfließt.
Wenn man einen MOSFET mit hohen PWM Frequenzen betreibt, braucht man deshalb eine geeignete Gate-Treiber Schaltung, die sowohl die Ein- als auch die Ausschaltflanke am Gate so steil wie möglich macht, in dem die Gate-Kapazität mit möglichst viel Strom umgeladen wird.
Also: erstmal mit richtigem MOSFET versuchen und R2 weglassen. Wenn das nicht hilft, dann wirst Du um einen Gate-Treiber nicht herum kommen.
Danke für die vielen Anregungen
Eine weitere Frage wäre:
Was ist wenn ich einen 1K Widerstand vor den Optokoppler schalte und den R3 auf 1K reduziere dann hätte ich eigentlich einen Spannungsteiler (6V/6V) und dieser FET wäre zufrieden was Ugs betrifft.
oder 2 Möglichkeit:
Wäre es besser 2 Logikinverter vor die Gate schalten würde um die Ladung im FET schnell abzubauen bzw. aufbauen? Welche Invertertypen müsste ich da nehmen?
Du hast bei den Arduino typischen PWM-Frequenzen von 490Hz bzw 980Hz kein Problem mit dem Umladen. Gatetreiber brauchst du nur, wenn du mit höheren Frequenzen fährst.
Beste Lösung wäre: Optokoppler raus.
2. beste Lösung: IRFZ44 anstatt IRLZ44
3. beste Lösung: Treiber-IC z.B. TC1410/11/12/13
auch wenn Du R2 weg lässt, bilden R1+R3 keines Wegs einen Spannungsteiler, so lange der Optokopper dazwischen hängt. Der schaltet immer 12 V - egal wie groß der Widerstand vor dem Optokoppler ist. R1 begrenzt nur den STROM nicht die SPANNUGN. Wenn überhaupt, dann bräuchtest Du einen Spannungsteiler for dem Gate ... aber das ist Murx.
