Kühlproblem an der CU

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    • Kühlproblem an der CU

      Gibt es einen Ersatz oder einen "Aufbau" mit größerer Kühlfläche/-leistung für dieses TO-220-Gehäuse (FET-Umbau der CU nach aruff) ?

      Anfangs war die Vermutung, dass manche mit angezogener Handbremse fahren . . . bis wir feststellten, dass die Motoren immer stärker werden.

      Nun, alles was auch nur für kurze Zeit im 10 A-Bereich und darüber gefahren wird, lässt diesen Kühlkörper derart heiß werden, dass er für Brandblasen an Fingern sorgt.

      Schon richtig, grundsätzlich hat da auch niemand dran rumzufingern; nur beschleicht mich jetzt so ein seltsames Gefühl, dass da etwas kurz vorm Abfackeln steht.

      Deshalb diese Frage an die Elektronikfachleute hier.
      Hat jemand 'ne Idee? Wasserkühlung fällt aus ;)

      Frank
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      Ich fahre umweltbewusst. Mit Elektroautos. Im Keller.
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    • Hi Frank,

      Im Endeffekt ginge es darum eine deutlich leistungsfähigere bzw. stabilere Endstufe für die Bahn zu haben. Wenn der FET ausreichend ist dann kannst Du nur mit größerem Kühlkörper und Luftkühlung sprich Ventilator arbeiten um die Wärme abzuführen. Auch Wärmeleitpaste verwenden - denke aber das habt ihr beim CU Umbau schon berücksichtigt.

      [IMG:https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1upNkKpXXXXa2aXXXq6xXFXXXk/3pcs-lot-25x25x7mm-2507-font-b-mini-b-font-fan-12-Volt-Brushless-DC-Fans-cooler.jpg]

      Tante Edit meint:
      Warum den FET nicht mit ausreichend dimensionierten Kabeln nach aussen in ein externes Gehäuse mit entsprechender Kühlung verfrachten?

      LG
      Thomas
    • Cool. Im wahrsten Sinne des Wortes.

      Ich wusste gar nicht, dass es so kleine Lüfter gibt :D

      Ja, Wärmeleitpaste ist bereits drauf.

      Auch die Idee, den FET und eine Kühlung komplett nach Außerhalb zu verlegen, hat was. Insbesondere wenn diese Teile dann komplett unter der Bahn verschwinden würden. Da bleibe ich mal dran :)

      Danke und Gruß
      Frank
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    • weiss denn jemand, wie es mit den, aus der Verlängerung der Kabel resultierend, Signallaufzeiten aussieht?
      Bereiten die evtl. Probleme oder ist "alles im Lack"?
      Keiner macht, was er soll, jeder macht was er will und alle machen mit


    • Hi,

      Ich denke die Signallaufzeiten sind bei ZES, und mehrere zig Meter Strecke vernachlässigbar. Der FET soll ja nicht meterweit von der CU sein sondern 30-40cm. Ich würde versuchen Lötstutzpunkte für Leiterplatten an der CU anzubringen und daran dann 1,5 oder 2,5mm2 Leitungen zum FET legen.

      buerklin.com/de/loetstuetzpunkt-fuer-leiterplatten/p/12h544

      Idealerweise ne geschirmte Leitung in 3x1,5mm2 z.b. So was:
      schaecke.at/aus/Kategorien/Kab…t-SIFCUSI-3x1,5/p/1180711

      Und dann halt in ein Universalgehäuse mit großen Kühlöffnungen nen passenden Kühlkörper und nen kleinen Venti rein, gespeist mit 12v extern.

      elv.de/fischer-elektronik-stra…schraubenbefestigung.html



      Dann könnt ihr Euch wohl Gedanken um ein stärkeres LNT machen :thumbsup:

      Tante Edit meint: dann auch die Leiterbahnen auf denen der Fahrstrom fließt durch zusätzliche Leitungen verstärken da die Leiterbahn nur einen minimalen Querschnitt hat und ggf hier als Flaschenhals agieren könnte

      LG
      Thomas

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Mehi ()

    • Ich habe hier in irgendeinem Thread zur Leistungssteigerung der CU mal gelesen, dass zu lange Zuleitungen zum FET
      nicht gut sind. Irgendwas mit "er fängt dann an zu schwingen".

      Nur, als Nicht-Elektroniker, habe ich keine Ahung, warum das nachteilig ist.

      Vielleicht kann jemand noch was dazu sagen, der sich damit auskennt.

      Viele Grüße
      Thomas
      Niveau ist keine Creme und Stil nicht das Ende vom Besen. :tongue:
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    • slot-xtreme schrieb:

      Ich habe hier in irgendeinem Thread zur Leistungssteigerung der CU mal gelesen, dass zu lange Zuleitungen zum FET
      nicht gut sind. Irgendwas mit "er fängt dann an zu schwingen".
      Da sich der FET, soweit mein Wissenstand, in der Zuleitung zwischen versorgenden Netzteil und der Schiene befindet kann das schon stimmen. Wählt man als Zuleitung zum externen FET einen zu dünnen Querschnitt erhöht sich die Induktivität (L) dieser Leitung. Da sich mit Sicherheit auch Kondensatoren (C) zur Abblockung in diesem Pfad befindet, ich vermute vor und nach dem FET, hat man schöne L-C-Glieder. Diese haben die hässliche Eigenschaft zu schwingen - Physik ist ein launischer Gaul :P Das passiert auch mit niedriger Induktivität, aber in weniger kritischen Frequenzbereichen - natürlich in Abhängigkeit welche Kondensatoren verbaut sind (ohne Schaltplan schwierig genaueres zu sagen). Unterm Strich, kurze Leitungslänge zum FET mit dickem Querschnitt.

      Was ist der TO220 denn für ein Typ? Ich frage wegen der Verlustleistung (P). Der Kühlkörper sieht nach einem Standardteil von Fischer Elektronik aus mit einem Wärmewiderstand (RTH) um 35 Kelvin/Watt. Mit den Werten lässt sich die Temperaturdifferenz errechnen - dazu käme dann noch die Abstrahlung, Konvektion bla bla bla... oder man gibt dir einen Tipp welcher Kühlkörper besser geeignet wäre :rolleyes:

      Gruß
      Josè
      Links zur Bahn:
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    • Verwendet wurden die Teile, die in der Umbauanleitung aus der Webdisk hier genannt wurden.


      Produktbeschreibung(en):

      - Kühlkörper 40 K/W (L x B x H) 25 x 12.6 x 6.5 mm TO-220 Fischer
      Elektronik SK 95 25 TO 220
      - Wärmeleitpaste 10 W/mK 4.2 g Temperatur (max.): 150 °C Kerafol KP12


      Kann man einen Kühlkörper nicht selbst "basteln" ?

      Ich habe noch mehrere hochglanzpolierte Messing- und Edelstahlquader (Gewicht von 500 g bis 3 kg) übrig. Diese Dinger bleiben selbst im Hochsommer noch richtig kühl.

      Wenn man den MOSFET nun daran befestigt, würde diese "passive" Kühlung nicht ausreichen?

      Eine Wärmeleitpaste dürfte doch auch hier eventuelle kleinere Unebenheiten ausgleichen, so dass der FET plan aufliegt, oder?


      Ich muss gestehen, dass ich mich hier auf sehr unsicherem Parkett
      bewege (Physik hatte ich während meiner Schulzeit bei der ersten sich
      bietenden Gelegenheit abgewählt).

      Von daher, liebe Forumsfreunde, bitte ich darum, mir die eine oder andere Frage nachzusehen :)

      Frank
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    • Die Schwierigkeit besteht im Wärmetransfer. Messing oder Edelstahl nimmt zwar Wärme sehr gut auf,
      gegenüber einem gasförmigen oder flüssigen Medium ist der Wärmeübergang allerdings ziemlich verhalten.
      Jedenfalls schlechter als bei Aluminium, daher waren frühere Kühlkörper auf den "heissen" CPUs wie Thunderbird
      häufig als 3-Ebenen KK aufgebaut: direkten Kontakt zum Core hatte eine Kupferplatte, auf deren glatter Oberseite
      ein Alu-Kühlkörper mit planem Boden aufgebracht war, dessen große Oberfläche (=Kühlrippen) wurde durch mehr
      oder weniger kräftige Lüfter (=m³ Luftdurchsatz) umfächert.
      Keiner macht, was er soll, jeder macht was er will und alle machen mit


    • Frank,

      Im Prinzip ist es relativ einfach, du mußt Wärme vom FET abführen. Dies geschieht in der Regel durch Wärmetausch an die Umgebungsluft. Was Du nun erreichen mußt ist im Prinzip so viel Wärme wie möglich an die Luft abzugeben - dies geschieht über die Oberfläche. Je mehr Oberfläche mit Luft in verbindung kommen kann desto besser ist die Kühlleistung, deswegen sehen Kühlkörper auch so "zerfranst" aus. Dein Messingwürfel (doch nicht den ganzen Block - oder?) wird nur so viel Wärme aufnehmen bis er komplett erwärmt wird. Danach kann er mit seiner kleinen Oberfläche kaum mehr Wärme an die Umgebung abführen als ein kleiner Kühlkörper.

      Von da her ne Mischung aus passiver Kühlung (Kühlkörper) und ggf. aktiver Kühlung (Lüfter). Die Wärmeleitpaste stellt einen thermischen Übergang zwischen Bauteil und Kühlkörper her um - wie Du schon sagst - kleinste Unebenheiten auszugleichen und einen möglist perfekten thermischen Übergang der beiden Oberflächen herzustellen. Gibt's als Paste oder auch als pad.

      Ich hoffe ich hab's halbwegs verständlich erklärt ;)

      LG
      Thomas.
    • Schau mal im Datenblatt des IRF9540N auf Seite 5, Fig. 9 (Maximum Drain Current Vs Case Temperature), bei 10A hast du leider schon 150°C am Gehäuse 8| Das ganze interessiert mich jetzt doch weiter, nehme das mal mit in die Firma und bespreche das mit unseren Engineers. Da habe ich auch die Unterlagen des Themo-Semiar, mal schauen was man da machen kann.

      Gruß
      Josè
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    • Oh ich Schnarchzapfen, das sind ja die max. Temperaturen was der Chip aushalten kann bei den einzelnen Stromstärken... da war ich wohl doch zu sehr im Sonntagsmodus :sleeping:

      Vorab, ihr betreibt die Bahn auch bei ca. 14,8V, oder? Wenn ja dann ist bei dem FET auch bei 9,45A das theoretische Limit des FET erreicht (Spannung x Strom = Leistung, 14,8V x 9,45A = 140W ), wundert mich nicht das der kleine Kühlkörper das über 10A nicht kompensieren kann. Über und nahe an dem Limit steigt die Temperatur innerhalb des FET, laut Datenblatt ist auch da bei 175°C eigentlich Ende der Fahnenstange. Und, das ist ja auch noch schön gerechnet, denn laut der Tabelle von zuvor mag er ja nicht mehr als 150°C bei 10A :whistling:

      Bei 25°C Raumtemperatur, dem 40K/W des Fischer Kühlkörper und den Daten des FET liegt das Limit bei 3,5W Leistung um die 175°C nicht langfristig zu überschreiten (kann man mal drüber, geht aber auf die Lebenszeit). Das bedeutet aber das bei den 14,8V der Maximum Strom nicht über 0,25A steigen darf. Was natürlich nicht geht, das verbraucht die CU schon im Ruhemodus.

      Dass nichts passiert liegt daran (Zitat aus der Beschreibung für den Umbau):
      "Der MOSFET hat bei Temperatur Überschreitung, bei Leistungsüberschreitung und bei Kurzschluss einen ähnlichen Output. In allen Bereichen geht der Widerstand am Drain Richtung 0, die Spannung fällt in allen Fällen ab und der Atmel kann einschreiten".
      Das ist schön, würde mich nicht zufrieden stellen ^^ Und, das ganze hilft dir erst einmal nichts... das bestätigt nur das Gefühl wenn du mit den Fingern an den Kühlkörper kommst. Kann man die Spannung an der Bahn noch erhöhen, wo ist da die Obergrenze? Warum brauchst du so viel Strom, was hängt da alles mit dran oder liegt das an den 124er? Und, diesen Umbau haben doch sicherlich schon einige gemacht, mit welchen Parametern arbeiten die? Egal wie ich es rechne, der zu verwendete Kühlkörper wäre ziemlich groß X( Tja, diese Datenblätter enthalten nicht umsonst diese ganzen Werte...

      Gruß
      Josè
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    • Vorab mal ein großes Dankeschön an alle Schreiber hier für die größtenteils sehr ausführlichen Beschreibungen.

      Randinfo:
      Wir fahren bei 12, 14,8 und 18 V. Nur digital. Spurlänge ca. 32 m. Etwas über 20 ZES (Slots einzeln / ohne Brücken). Ein paar Temperaturanzeige-LEDs, Spannungs- u. Amperemeter, Startlight und Wireless+-Empfänger (Ladeschalen werden seperat mit Strom versorgt). LNT von 0 - 30 V, max. 15 A. 18 V ist aber i.d.R. die Obergrenze.
      Bei 14,8 V ist der Grundstromverbrauch der CU bei knapp 800 mA.

      Ein klassisches "Reglement" haben wir nicht. An dieser Heimbahn ist erlaubt was gefällt - und unter der Brücke hindurch passt.
      Als eine der letzten Tuningmaßnahmen sind wir nun bei den Motoren angekommen; und solche in Verbindung mit den schwergwichtigen Scaleautochassis ziehen teilweise derartige Strommengen ... dass einem warm wird.
      Soviel mal zu unserem Strombedarf. Wenigstens kommt keiner mehr auf die Idee mit Magneten fahren zu wollen :)


      Natürlich wäre mir eine Art "Kühlkörperhütchen", das man einfach über den außen liegenden Kühlkörper stülpt, am liebsten gewesen :rolleyes: . Habe ich jetzt kapiert: gibts nicht!

      Mehi (Thomas) hat mir ja freundlicherweise oben schon eine Art Einkaufsliste zusammengestellt. Eine große Hürde weniger, da ich mich ersma durch den Lüfter-, Kabel- und Zubehördschungel hätte durchquälen müssen.
      Wobei der genannte Kühlkörper gegenüber dem bisherigen gigantisch ist; da muss man sich dran gewöhnen, der ist ja halb so groß wie das LNT ! :D . Aber: das muss ja wohl so sein.

      Da werde ich mich also demnächst mal dran machen, einen Alu-eloxierten Kühlschrank samt FET unter die Tischplatte zu montieren.

      Viele Grüße
      Frank
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      Ich fahre umweltbewusst. Mit Elektroautos. Im Keller.
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    • Moin Frank,

      Also mit dem Kühlkörper mußt Du jetzt nicht den 1,5kg Block nehmen :angel:
      Hast Du nen Elektronikladen in der Nähe? Dann hol Dir dort den FET und schau welcher Kühlkörper am besten von Form/Größe etc. zum FET paßt. Dann dazu den passenden Lüfter (Größe, saugend, blasend, Spannung...) und das Gehäuse. Tip: je größer der Lüfter, desto weniger U/min brauchst Du und desto leiser wird die Kiste.
      Wenn Du rein passiv (ohne Lüfter) kühlen willst, dann nimm nen größeren Kühlkörper :daumen:

      LG
      Thomas.
    • Hi, ich muss den Thread nochmals aufwärmen.
      Ich baue meine CU gerade nach der Anleitung um. Am LNT hab ich Strom auf 6A und Spannung auf 18V beschränkt.
      Fahren war kein Problem, beim Ampelstart geht die Spannung auf 12V runter.
      Erster Test bei Kurzschluss: der FET brennt durch (LNT ist Manson 3202).
      Nachdem was ich hier lese ist das auch klar, 6Ax18V = 108W und die Kühlrippchen reichen nur für einen Bruchteil.
      Ergo wird das Ding in kürzester Zeit zu heiß.

      Ich hätte gern ein Kurzschlussfeste Lösung. Wie macht ihr das?
      Was war das Ergebnis der Versuche hier?
      Habt ihr wirklich riesige Kühlkörper verbaut und Lüfter?
      Habt ihr eine Sicherung zwischen LNT und Stecker verbaut?
      Falls ja was für eine?

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Carrera1983 ()

    • Hallo Chris,
      ich habe seit kurzem auch das Manson LNT, zur Zeit voreingestellt auf 13,5 , 18 und 21 Volt. Ich fahre größtenteils 124er.

      Nachdem ich hier im Forum den einen und anderen Thread durchforstet habe, (irgendwo stand, dass die neueren CU ´s mehr Ampere vertragen , als die alten)

      verzichtete ich auf einen Umbau. Bis jetzt läuft alles gut.

      Frage: Willst Du denn unbedingt umbauen ?

      Nur habe ich bewusst noch keinen Kurzschluß provoziert, von daher....

      Beste Grüße

      Thomas
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    • Wir fahren 21,5 Volt bei 6 Fahrern und zwei Ghost, also acht 124er ohne Magnete mit FS Reifen.

      Derzeit sind immer wieder Rennen dabei, die eine oder zwei Stunden am Stück gehen ohne Unterbrechung, Chaos mal außen vor.

      Da hatte ich dann doch 80 Grad am Kühlkörper nach Forumsumbau. Kühlkörper schmolz schon den Rasen an.
      Hab mir dann einen größeren Kühlkörper besorgt. Komme jetzt auch nach 2h nicht über 38 Grad.

      IMG_20180530_102527.jpg
    • Conrad oder Reichelt. Müsste ich nachschauen. Um die 6 Euro glaub ich. Gibt eine riesige Auswahl an so Kühlkörpern
    • Wenn du Platz hast such dir nen billigen CPU Lüfter wie sie überall "boxed" bei sind.
      Vorsichtig ein Loch in die Bodenplatte bohren um den FET anzuschrauben und zur Not ist dann auch noch ein Lüfter mit drauf.