Transistor - Berechnung der Verlustleistung

[Thomas E.]

Hallo!

Ich hätte wieder mal eine Frage zum Thema Transistor.

Wenn ich mit einem Transistor z.B. einen Motor regeln möchte, wann tritt die größte Verlustleistung auf?

Bei voll durchgesteuerten Transistor gilt ja: Pv = Uce * Ic

Rein von (meiner) Logik her wäre die größte Verlustleistung bei Pv = ( (U - Uce) /2 ) * ( Ic)/2 und genau nach dieser Leistung müsste der Transistor bemessen sein, um bei jeder Regelstellung nicht abzufackeln.

Stimmen meine Überlegungen oder fahre ich mal wieder auf dem Holzweg?

MfG
Thomas

[Martin67]

Hallo,

betrachten wir Deinen Motor mal als ohmsche Last, dann hast Du die maximale Verlustleitung am Transistor bei UCE=U/2. Die Leistung des Transistors solltest Du jedoch etwas höher dimensionieren. Denn gerade beim Anlauf wird Dein Motor sehr viel Strom ziehen, das ist entsprechend zu berücksichtigen. Auf keinen Fall darfst Du ICEmax des Transistors für längere Zeit überschreiten. Die Gefahr besteht vor allem beim Anlauf des Motors. Zudem solltest Du eine Freilaufdiode vorsehen, das schützt den Transistor vor zu hohen Spannungen.


Gruß

Martin

[Thomas E.]

Also kan man sagen, dass meine Formel als Faustregel stimmt? Den ungefähr im halb offenen und halb geschlossenen Zustand müsste der Transistor doch am größten belastet werden.

[anders]

Bei voll durchgesteuerten Transistor gilt ja: Pv = Uce * Ic

Das ist die Formel für die Kollektorverlustleistung und sie gilt nicht nur für den Betrieb in der Sättigung, sondern für alle Betriebszustände.
Gerade aber wenn der Transistor voll durchgesteuert wird, sollte man für die Berechnung der Gesamtverlustleistung den Beitrag von Ib*Ube nicht vernachlässigen. Oft ist nämlich Ube größer als Uce_sat und es gibt Transistoren, deren Stromverstärkung unter diesen Umständen nur noch 3 beträgt.

Was den Motor angeht, so wird man ihn i.A. nicht als ohmschen Widerstand ansehen können. Seine Stromaufnahme hängt doch sehr von der Belastung ab und viele Motore bewegen beachtliche Schwungmassen.
Wenn man einen solchen Motor plötzlich voll einschaltet, so liegt praktisch der blockierte Fall vor und es wird ein sehr grosser Strom fliessen, der nur durch den ohmschen Widerstand der Motorwicklungen und der Leistungsfähigkeit der Stromquelle begrenzt wird.
Wenn dann die Ansteuerung des Transistors nicht ausreicht um ihn in der Sättigung zu halten, tritt eine sehr hohe Verlustleistung am Transistor auf. Ob der Transistor das überlebt hängt eben davon ab, welche Schutzmassnahmen (überdimensionierter Transistor, Strombegrenzung, langsames Anfahren) man vorgesehen hat.

Man kann die beim Abregeln des Motors auftretenden Verluste in ihrer Gesamtheit stark reduzieren, wenn man den Transistor nicht als linearen Regler verwendet, sondern als Schalter, der die Betriebsspannung mit einer Frequenz von wenigen kHz ein- und ausschaltet. Zusammen mit der von Martin67 schon erwähnten Freilaufdiode sorgt die Induktivität der Motorwicklung für eine Glättung des Motorstromes.
Die Hauptvorteile dieser Schaltungstechnik sind die reduzierte Wärmentwicklung und der höhere Wirkungsgrad der zu höherer Batterielebensdauer führt,
Nachteile sind der größere Schaltungsaufwand und eine eventuelle Geräuschentwicklung. Auch die Wirbelstromverluste in den magnetischen Teilen des Motors sollte man im Auge behalten.
Es ist hierbei aber auch möglich das kritische Bauteil, die Induktivität, als separate Speicherdrossel auszuführen, und den Motor mit einem sauberen Gleichstrom zu versorgen.