Schalten von großen Strömen mit MOSFET

[julianra10]

Hallo zusammen,

ich versuche einen Strom von bis zu 200A mit einem MOSFET zu schalten.
Ich habe dazu bereits MOSFETs gefunden, die für meine Anwendung geeignet sind.

Jedoch habe ich folgendes Problem:

Für eine Stromstärke von bis zu 200A benötige ich wohl Kabel mit einem Querschnitt von 70mm^2.
Der von mir favorisierte MOSFET hat allerdings nur ganz normale, ganz dünne Pins zum Anschluss von Gate, Source und Drain. Wie gehe ich am besten vor, wenn ich die beschriebenen Kabel mit den dünnen Pins des MOSFETs verbinden will?

Andere MOSFETs, die ich gefunden habe und die ebenfalls laut Hersteller für meine Anwendung geeignet sind, können über M4-Schrauben angeschlossen werden. Wie könnte man diese Bauteile an die 70mm^2 Kabel anschließen?

Vielen Dank im Voraus.

Grüße
Julian

 

[bigdie]

Lass es. Mosfets, die 200A schalten können, können das nur auf Platinen, die du nicht herstellen kannst. Wenn man 200A schalten will, nimmt man z.B. 10 Mosfets die 20A schalten können vor jedem Source Anschluss einen Widerstand und daran angeschlossen ein OP der den jeweiligen Mosfet steuert Das erspart einem noch andere Probleme. Denn je größer die Schaltleistung der Mosfets, um so größer wird auch die Gatekapazität. Wenn der schnell und somit verlustarm schalten soll, muss man diese Gatekapazität in wenigen µs aufgeladen haben

 

[julianra10]

Das heißt ich kann solche Platinen auch nicht kaufen?
Gibt es dann dafür keine Lösung? Ich habe ja einen MOSFET, der 200A schalten kann. Irgendwie muss es doch auch möglich sein, diesen MOSFET für diesen Zweck zu verwenden?
Wie könnte ich dann die MOSFETs anschließen, die 20A schalten können?

Vielen Dank.

 

[patois]

Ich habe ja einen MOSFET, der 200A schalten kann.

In so einem Fall, -sofern du dem Rat von @bigdie nicht folgen willst -, sollte man sich das Applikationen-Blatt des Herstellers besorgen.
Es ist dir hoffentlich klar, dass der 200A-Transistor diesen Strom nur führen kann, wenn er auf einen entsprechend großen Kühlkörper montiert ist.

Alternativ sollte man sich überlegen, ob man die 200A, welche man schalten will, nicht vorteilhafter über einen Thyristor steuern könnte, da diese Bauelemente anschlußmäßig für die Leitung von 200A besser geeignet ausgelegt sind.

 

[julianra10]

Nach Applikationsblättern werde ich auf jeden Fall noch suchen. Vielen Dank für den guten Tipp.
Laut Hersteller brauche ich in diesem Fall keinen Kühlkörper, da ich die Stromstärke von 200A nur für eine kurze Zeit vorliegen habe. Aber vielen Dank auch für diesen Tipp.

Thyristoren habe ich diesbezüglich auch bereits betrachtet. Diese haben aber im Vergleich zu einem MOSFET einige andere Nachteile, weshalb ich mich für einen MOSFET entschieden habe.

 

[patois]

Diese haben aber im Vergleich zu einem MOSFET einige andere Nachteile,

Ja, das kannst letztendlich nur du beurteilen, da du das Umfeld kennst, in welchem der Transistor arbeiten soll.

 

[bigdie]

Hier ist mal ein Datenblatt eines 195A Mosfets
https://www.pollin.de/productdownloads/D131287D.PDF
Ist zwar schwer zu erklären, aber die 195 A hängen von vielen Umständen ab. Temperatur z.B max 80°C am Gehäuse.
Der Mosfet hat z.B 2mOhm Drain Source Widerstand. Bedeutet 0,4V Spannung im eingeschaltetem Zustand also bei 200A 80W Verlustleistung. Das ist aber der einfache statische Teil. Der Innenwiderstand ist nicht sofort so niedrig beim Einschalten Hängt z.B von der Gate Spannung ab. Erst wenn diese intern hoch genug ist, erreicht man den niedrigen Durchgangswiderstand. Die Gate Source Kapazität ist z.B. 7nF und der interne Gate Widerstand 2,2 Ohm. Man muss also die 7nF über den 2,2 Ohm Widerstand möglichst schnell auf über 5V bekommen und beim ausschalten auf 0V. Je höher die Frequenz, um so größer wird das Problem.
Und dann kommt natürlich noch der Verbraucher, den du schaltest. Ist der induktiv, erzeugt er beim Ausschalten eine umgekehrte Spannung. Rückstrom verträgt ein Mosfet schlecht, deswegen haben die eine Diode eingebaut, die den Rückstrom trägt. Dioden haben aber meißt eine höhere Verlustleistung aufgrund der höheren Durchlassspannung. Bei höherer Schaltfrequenz einer Induktivität Ist also oft die Verlustleistung der internen Schutzdiode genauso hoch oder höher als die vom Mosfet. Die 80W in dem Fall darf man aber nicht überschreiten. Das sind nur die wichtigsten Sachen.

Kommt der Anschluss. Drain ist kein Problem, den hat man nicht nur am mittleren Anschluss, sondern auch am Kühlkörper. Der lässt sich leicht kontaktieren. Aber was macht man beim Source Anschluss? In der Industrie haben die Platinen mit mehreren internen Layern. Da ist Kupfer also nicht nur auf der vorder und Rückseite sondern auch auf mehreren Lagen dazwischen. Außerdem lassen die auch das Kupfer an bestimmten Stellen der Platine wachsen. Das ist dann dort nicht nur 35µm dick sondern doppelt und dreifach. Zudem verbindet man an solchen Stellen mehrere Layer mit vielen Durchkontaktierungen um den Strom und vor allem auch die Wärme auf mehrere Layer auf eine große Fläche zu verteilen. Auf diese Art kühlt man praktisch auch den Source Pin und dadurch kann der den Strom tragen. Willst du so ein Bauteil mal wechseln, kannst du es meist vergessen, weil ein Lötkolben nicht genügend Wärme liefert um das Zinn an dieser Stelle zum schmelzen zu überreden, weil das viele Kupfer der Platine die Wärme weg zieht und auf eine große Fläche verteilt. Die Platine ist also Kühlkörper. Aus all diesen Gründen verwende ich zwar auch Mosfets dieser Art, aber nur wegen dem niedrigen Durchlasswiderstand. Schaltet man mit dem Teil 20A, dann verheizt er nur 0,8W. und dafür braucht man keinen Kühlkörper und schalte ich davon 10 parallel, kann ich den Strom sinnvoll aufteilen habe 10x 0,8W Verlust ohne Kühlkörper anstatt 80W mit Kühlkörper bei 200A.Aber selbst bei 20A löte ich mitunter noch einen 1,5mm² Kupfer Draht auf den Leiterzug. Denn auf eine 35µm Platine braucht man für 20A 6,5mm breiten Leiterzug bei 200A also 6,5cm