Temperatur-Abschaltung bei Endstufen

[Kay 0]

Hallo,

ich möchte eine Endstufe mit IRFP240(9240) auf einen Kühlkörper setzen, der eigentlich für Dauerlast zuklein ist. Entsprechend möchte ich eine Anschaltung bei Übertemperatur vorsehen.

Bei welcher Temperatur ist eine Abschaltung sinnvoll?

grüsse

Kay

 

[generator 0]

Hallo Kay,

 

ich würde eine Abschalttemperatur von (80-90)°C vorsehen. Aber Du mußt aufpassen, denn die Belastbarkeit der Transistoren geht bei starker Wärme ziemlich runter.

 

Gruß Marc

 

[Kay 0]

Hallo Marc,

wie kommst du auf diese Temperatur?

Gruß

Kay

 

[Bernhard 0]

Hallo Kay,

 

>>> wie kommst du auf diese Temperatur? <<<

 

herrlich, diese Frage. Du stellst eine Frage ins Forum der Art: Heute ist es später als gestern, wie groß ist die Temperatur draußen? Du bekommst eine Antwort der Art: 24 Grad sind nicht zu kalt. Und jetzt möchtest Du von Marc wissen wie er auf diese 24° kommt. Das ist einfach köstlich.

 

Nichts für ungut.

 

Grüße

 

Bernhard

 

 

[Kay 0]

Hi Berhard,

mag ja sein, daß ich mich dumm anstelle, aber ich dachte, da wäre etwas zuberechnen.

Gruß

Kay

 

[Bernhard 0]

LETZTE BEARBEITUNG AM 19-Feb-2002 UM 02:08 (GMT)[p]Hallo Kay,

 

das ging ja schnell.

 

>>> aber ich dachte, da wäre etwas zuberechnen <<<

 

Genau, entscheidend ist die vorgesehene Umgebungstemperatur Tu für Deinen Verstärker, der Wärmewiderstand RTk Deines Kühlblechs, die Anzahl der Transistoren N, die maximale Sperrschichttempertur Ts des Transistors und der Wärmewiderstand des Transistors RTt. Damit läßt sich die maximale Verlustleistung berechnen und zwar zu

 

P = (Ts - Tu) / (RTt/N + RTk)

 

Damit errechnet sich die maximale Gehäusetemperatur der Transistoren zu

 

Tcase = Ts - P/N * RTt

 

und das ist dann die gesuchte Abschalttemperatur. Sicherheitshalber solltest Du einge Grad darunter gehen.

 

Für Deinen Transistor ist Ts = 150° und RTt = 0.83°/W. Als Tu würde ich von 40° ausgehen, bei Regaleinbauten von 55°. Den Wärmewiderstand des Kühlblechs und die Anzahl der Transistoren mußt Du selbst wissen.

 

Grüße

 

Bernhard

 

[generator 0]

Hallo Bernhard,

 

danke für Deine ausführliche Herleitungen. Das erspart mir einiges an Mühe. Nur noch eins will ich anmerken:

 

Die Temperaturabschaltung sollte eine Notbremse sein und muß deshalb temperaturmäßig so hoch wie möglich, aber mit etwas Reserve gelegt werden. 80-90°C sind da sicher ein realistischer Wert. Generell sollte man, wo es möglich ist, Abstand davon nehmen, eine Schaltung so zu dimensionieren, daß sie dauerhaft so heiß wird, da auch Paripherieteile wie z.B. Elkos unter dem Einfluss von hoher Temperatur an Lebensdauer stark verlieren.

Eine Dauertemperatur von über 80°C, wie einer hier im Forum an seinen Alephs eingestellt hat, ist garantiert nicht sinnvoll und sollte vermieden werden, sofern dies möglich ist (was aber freilich nicht immer der Fall ist).

 

Gruß Marc

 

[Kay 0]

LETZTE BEARBEITUNG AM 19-Feb-2002 UM 16:43 (GMT)[p]LETZTE BEARBEITUNG AM 19-Feb-2002 UM 16:39 (GMT)

 

LETZTE BEARBEITUNG AM 19-Feb-2002 UM 16:30 (GMT)

 

Hallo Bernhard, hallo Marc,

danke für die Antworten. Leider geht's teilweise am Problem vorbei.

Mir ist natürlich klar, daß es um Grenzbetrachtungen geht. Eine Dauertemperatur von mehr als 50 grad würde ich sicher nicht anstreben.

Mich interessiert nicht die Geschwindigkeit, mit der die "Problem"-Temperatur erreicht wird.

 

Wichtig sind

junction to case 0,83k/W

+ case to sink 0,24 k/W

+ Wärmeleitfolie 0,38 k/W = 1,45 k/W

Das würde bedeuten, daß bei 50W eine Temperatur-Erhöhung von 72,5grad auf dem Chip entsteht. Max. 175grad wären zulässig (ich berücksichtige jetzt nicht irgendwelche Impulse).

Also müßte in DIESEM Fall, da die Kühlkörpertemperatur max. 102,5grad sein darf, bei 102,5grad abgeschaltet werden.

Nun würde ich die Umgebungstemperatur von 40grad abziehen und käme auf etwa 60grad.

 

Grüße Kay

 

P.S.

Tatsächlich verwende ich je 2 N-/P- HexFets. Die max. Ausgangsleistung liegt bei 200W/4ohm (Worstcase), d.h. jeder Fet müßte 25 Watt verbraten. Der Kühler hat 0,6 k/W.