Power Enstufe mit IRFP4668

Laut Datenblatt schaufelt der IRFP4668 im Impulsbetrieb 520A um! Das ist doch mal eine Ansage

na, na, na,

wenn jetzt jemand glaubt, den Strom in einer Audioschaltung
nutzen zukönnen ...

du weisst, es,
letzlich entscheidet die Transistor-Package-Grösse die Wärmeabfuhr

na, na, na, wenn jetzt jemand glaubt, den Strom in einer Audioschaltung nutzen zukönnen ...

Das wäre wirklich unverantwortlich

Interessant wäre es trotzdem, was eine solch einfache Endstufe an Leistung umsetzen könnte.
700Watt sollten locker drin sein.

letzlich entscheidet die Transistor-Package-Grösse die Wärmeabfuhr

Und genau hier liegt das Nadelöhr, in wie weit lässt sich das Transistorpärchen kühlen?

Also wenn jemand zufällig einen Trafo mit 2 x 50V und etwa 1000Watt hat könnte man das heraus finden...

Und genau hier liegt das Nadelöhr, in wie weit lässt sich das Transistorpärchen kühlen?

da kenne ich noch ein weiteres Nadelöhr,
die Kosten des (Zwangs-) Kühlaggregats

Man könnte sich hier doch im Computersegment bedienen. =P
Dort gibt es schließlich äußerst leistungsfähige Kühler (Mit Lüfter meine ich jetzt)
Auch eine Wasserkühlung wäre verwendbar.

Man müsste sich nur etwas für die Befestigung überlegung...
Mal sehen, ob Google sowas kennt.

Allzu groß sollte das Kühlproblem auch wieder nicht werden, der Transistor hat eine max. Verlustleistung von 520W bei 25°C. Normalerweise kann ich ganz gut abschätzen wie groß ein Kühlkörper sein muss, nur bei diesen Mosfets betrete ich Neuland.

Vielleicht muss man sich doch ein wenig mit den Formeln der Thermodynamik auseinander setzten, RthK...

Hallo,
abgesehen davon, dass es nicht schaden kann, dazuzulernen, hält Fischerelektronik ein paar einfache Faustformeln und Diagramme parat. Ich teile aber Kays Ansicht, dass die Leistungsdichte schon recht "interessant" in Sachen Entwärmung ist.

Rein passiv wird die Entwärmungslösung sicher interessant...
Pc-Wasserkühler sind durchaus für solche Leistungen zu bekommen.

Bin mal gespannt wie sich dein Projekt weiterentwickelt.

Linear-Endstufe (Class-A/B womöglich) mit so einem perversen Transistor wird verdammt schwierig.... www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1155.pdf Den IRF1405 dort hat es bei "lächerlichen" 4.2A@16V verrissen, wo er doch 330W und über 100A "kann"...

Ausserdem, ein Sprung von 40nC beim Umschalten... und eben Tempco und Steilheit, beide total abartig.

Mich würd's mich dennoch freuen, wenn der Versuch klappen sollte.

ARGH Verdammt!

Aber von vorn:

Ich habe den Verstärker jetzt mit dem Mosfets IRFP4310Z aufgebaut, so sah er aus:


Das ist der Schaltplan:


Der Verstärker hat soweit funktioniert, man konnte Musik hören und das Sinussignal sah im Nulldurchgang auch ohne Bias-Einstellung ganz gut aus. Leider bin ich nicht mehr dazu gekommen Bilder davon zu machen.

Dann habe ich versucht den Ruhestrom einzustellen. Präzisionstrimmer, ich hab gekurbelt und gekurbelt und nichts passierte. Endstufe nochmal ausgemacht, weil ich dachte ich bin am Anschlag. Gemessen, noch 100ohm. Gut, wieder eingeschaltet und vorsichtig weiter gekurbelt. Nichts passiert. Ich dachte' na jetzt bin ich aber am Anschlag'. Um mich zu vergewissern habe ich noch mal schnell gekurbelt, um das Überschlagen am Ende der Spindel zu hören.
Dann knallte es
500Watt Ringkerntrafo, ungesichert, was soll ich sagen, die Kabel haben gebrannt!

Vielleicht sollte ich eine elektronische Überlastsicherung entwerfen...

Wer Interesse hat kann das Layout haben. Ich werde mich jetzt meinem Aktivprojekt zuwenden.

moin !!!

das man beim testen sicherungen / niederohmige leistungswiederstände in die betriebsspannung legt lernt man im kindergarten .
deine schaltung hat keine source r´s .
wieso ?

mfg

das man beim testen sicherungen / niederohmige leistungswiederstände in die betriebsspannung legt lernt man im kindergarten .

Das war kein Test, sondern ein Abgleich und wer Widerstände in einem solchen Forum mit ie schreibt, sollte sich nicht so weit aus dem Fenster lehnen.

deine schaltung hat keine source r´s . wieso ?

Weil sie nach meiner Einschätzung nicht gebraucht werden, das zu belegen bin ich leider nicht mehr gekommen.

Heidemarie!

... und ich sach (und verlink) noch, diese supersteilen MOSFETs sind heikel... und durch den abartig positiven Tempco auch reine Zeitbomben.

Du hattes noch Glück dass der Trafo vor den FETs oder einem der C's den Hut gelupft hat... ist dir eigentlich klar, was ein Schrapnell eines platzenden FETs mit deiner Hand oder deinem Gesicht hätte anrichten können (mir hat solch ein Splitter mal die Nasenscheidewand durchlagen und blieb auf dem Weg ins Gehirn aber doch noch in der äusseren Nasenwand hängen, weil der Schusswinkel nicht ganz richtig war. Also nur Turbo-Nasenbluten mit Nachbrenner statt komplett ins Gras zu beissen oder zum Pflegefall zu werden).

Deine Ruhestromeinstellung samt "Temperaturkompensation" (Q10) ist, sorry, komplett für den Anus. Ist dir klar was der Graph Fig.3 im Datenblatt bedeutet?

Selbst mit Laterals ist das Weglassen von Degen-R's heikel.

Ausserdem ist nicht abzusehen ob die Stufe überhaupt stabil ist (ganzschön heftiges OLG), als Quasi zumal...

Na denn, Learning by Doing (bzw Loosing) ist auch ein Weg.

Grüße, Klaus

... und ich sach (und verlink) noch, diese supersteilen MOSFETs sind heikel... und durch den abartig positiven Tempco auch reine Zeitbomben.

Wenn ich hier jede Wortaußerung glauben würde, käme ich nicht weit. Bei der Art und Weise wie du dich ausdrückst fällt es mir besonders schwer.

Deine Ruhestromeinstellung samt "Temperaturkompensation" (Q10) ist, sorry, komplett für den Anus.

Hast du das ausprobiert oder ist das nur eine Einschätzung? Mein Aufbau hat jedenfalls soweit funktioniert. Der Fehler ist nicht durch die Schaltung sondern durch meine Ungeduld entstanden.

Ist dir klar was der Graph Fig.3 im Datenblatt bedeutet?

---und Fig. 4 relativiert das Ganze wieder...

Ausserdem ist nicht abzusehen ob die Stufe überhaupt stabil ist (ganzschön heftiges OLG), als Quasi zumal...

Das ist es so gut wie nie. Außerdem ist das der Prototyp, was willst du erwarten?

Na denn, Learning by Doing (bzw Loosing) ist auch ein Weg.

Wer den Schaden hat, braucht für den Spott nicht zu sorgen.

schau Dir mal den Ciss an ! Der liegt bei 10nF. Hier muss schon erheblicher Aufwand getrieben werden, um die Gate Kapazität umzuladen. Ich halte den Transistor für die gewünschte Anwendung nicht tauglich.

Die Faustformel bei MOSFETS ist recht simpel:
kleiner RDSon & hoher ID = hoher Ciss.

Gruß
chaplin2009

Hallo chaplin2009,

Der liegt bei 10nF. Hier muss schon erheblicher Aufwand getrieben werden, um die Gate Kapazität umzuladen.

Nur wenn man keinen Gate-widerstand einsetzt, mit den von mir gewählten 220ohm habe ich einen Tiefpass.

Ich halte den Transistor für die gewünschte Anwendung nicht tauglich.

Es gibt auch kommerzielle Produkte, die sogar einen noch größeren Mosfet einsetzten:
THORENZ - TEM 3200

Wenn ich hier jede Wortaußerung glauben würde, käme ich nicht weit. Bei der Art und Weise wie du dich ausdrückst fällt es mir besonders schwer.

Das mag sein, ist aber dein Problem (kann es sein dass du mit den techn.Fachbegriffen wie "steil" und "tempco" nicht klarkamst und das bloß für saloppe Schreibe hieltest?). Immerhin hab ich ein für die Arbeit mit solchen FETs sehr relevantes Paper von IRF darselbst verlinkt. Da läuft ja wohl kaum unter "jede Wortäusserung". Weiter habe ich etwas berufliche Erfahrung mit Linearanwendungen mit MOSFETS und bin aus gutem Grund bei Typen wie dem APL501J gelandet (auch so ein SOT227-Bricket, Spezial-FET f. Linearanwendungen, evtl ist genau der auch in dem Thorens-Circlotron drin). Samt Paper dazu : http://www.microsemi...micnotes/APT0002.pdf

Zu Steilheit und Temco vom IRF nochmal, es geht um diesen Graph, links:


Und deine Arbeitspunkteinstellung funktiniert deshalb wohl nur fragwürdig, weil die Regleschleife drumrum zu langsam ist (schon der "Sensor") aber dafür zuviel Gain hat (im FET). Bis dein BD140 was merkt, ist es schon lange zu spät. Und zu indirekt und labil (im Wirkungsmechnanismus) ist es mE sowieso....

Guckts du nach "Thermal Runaway" im exzellenten Buch "Designing Audio Power Amplifiers" von Bob Cordell, Kapitel 14.6, wie man das rechnerisch nachprüft ob ein Biasing thermisch überhaupt stabil sein kann oder nicht.

Grüße, Klaus

Das mag sein, ist aber dein Problem

Du wirst das größere Problem haben, wenn dich die wirklich wichtigen Leute nicht ernst nehmen.

kann es sein dass du mit den techn.Fachbegriffen wie "steil" und "tempco" nicht klarkamst und das bloß für saloppe Schreibe hieltest?

Nein.

Immerhin hab ich ein für die Arbeit mit solchen FETs sehr relevantes Paper von IRF darselbst verlinkt.

Immerhin
Und was seht in der Zusammenfassung? Dass man für Schaltzwecke konzipierte Mosfets unter Beachtung der korrigierten SOA durchaus linear betreiben kann.

evtl ist genau der auch in dem Thorens-Circlotron drin

Nicht genau der Typ, wenn ich den Pressemitteilungen glauben kann, aber bestimmt ein ähnlicher (800W/300A).

Und deine Arbeitspunkteinstellung funktiniert deshalb wohl nur fragwürdig, weil die Regleschleife drumrum zu langsam ist (schon der "Sensor") aber dafür zuviel Gain hat (im FET). Bis dein BD140 was merkt, ist es schon lange zu spät. Und zu indirekt und labil (im Wirkungsmechnanismus) ist es mE sowieso....

Mit diesem Makel leben und überleben eine Vielzahl von kommerziellen Endstufen und das ist wahrscheinlich auch der Grund warum Sanjo die STD03N/P entwickelt hat.

Guckts du nach "Thermal Runaway" im exzellenten Buch "Designing Audio Power Amplifiers" von Bob Cordell, Kapitel 14.6, wie man das rechnerisch nachprüft ob ein Biasing thermisch überhaupt stabil sein kann oder nicht.

Das ist wirklich mal ein gutes Buch, hast du es gelesen?

Hallo Klaus,

ich habe mir den Thread eben nochmal durchgelesen und möchte das nicht so enden lassen. Mir ist durchaus bewusst, dass eine Forward Transconductance
von 150S gigantisch ist. Nur LT-Spice hat mir eine verführerisch praktikable Simulation angeboten, die ich in der Realität testen wollte.
Die Bias-Regelung ist in der Tat sehr träge in Anbetracht der Steilheit der Mosfets.
Für deine Warnung und deine Bemühungen möchte ich mich nachträglich nochmal bedanken, ich war nur etwas skeptisch wegen deiner etwas speziellen Ausdrucksweise. Im Forum ist es manchmal nicht so leicht die Teilnehmer einzuschätzen und im Nachhinein denke ich, dass du über einigen Sachverstand verfügst.

Hallo Cpt.

Danke für diese ehrliche Antwort. Ich hatte mir eh schon gedacht dass ein letztes Posting *nicht* inhaltlich aufgefasst werden sollte sondern eher (berechtigten) Ärger entladen half, berechtigt weil's a) sowieso dumm gelaufen ist und b) meine Wortwahl dann noch unnötig provoziert hat (und dafür entschuldige ich mich ebenso ehrlich, das hat nicht sein müssen).



Nach meiner Überschlagsbetrachtung haben wir bei dem FET lt. Fig.3 bei 1A so, Hausnummer, gm=10A/V Steilheit und vlt TC=-7mV/K TempCo von Vgs. Mit angenommenen Vb=25V Railspannung (passt das?) und statischen Gesamtwärmewiderstand Th_js 1K/W (ist sehr optimistisch) ergibt das nach Cordells Gl.15.2 dann
Beta_th = -TC*gm*Vb*Thjs = 1.75,
also weit über +1 und damit hohe Gefahr von positivem innerem thermischen Feedback. Sobald der FET einmal kurz aber flächig genug warm wird, rennt er weg oder zieht sich zumindest höher, auch wenn gm und TC bei hohen Strömen und Temperaturen etwas einbrechen. Auf jeden Fall eine heikle Sache (und das zusätzlich zum Hotspotting-Problem), wo ich mit einer einfachen Biasschaltung Schwierigkeiten sehe. Da muss dann alles ganz genau passen.

Deswegen die Degen-R's, macht gm kleiner, und/oder kleineres Vb und dann sieht das schon besser aus.

Bei konventioneller Kühlung gilt als vernünftige Obergrenze so 30W...40W an Dauerverlustleistung pro FET (TO3/TO247 uÄ) aktiv kann sich evtl. an über 100W rantasten, je nachdem...

Aber, wenn ich mir die SOA so anschau, ist der spezielle FET mE eh schon grundsätzlich fragwürdigst, ausgeprägter "Durchbruch 2ter Art" (Spannung kann das Ding nur ohne Last). Das wär für mich der deal-killer gleich gewesen, beim IRFP4310Z. Bei 30V überlebt er satte 100mA(DC) verlässlich, von den einst über 100A, bzw 3W vs über 200W? Is ja irre...
Denen müssen im Labor die Dinger reihenweise um die Ohren geflogen sein, Hotspotting-Disaster, beim Ermitteln der SOA.

Grüße, Klaus