von Bannes am Dienstag 17. Oktober 2006, 13:34
Hallo,
du fängst am Besten mit der Gesamtsituation an:
Eingangsspannung 24V-Batterie, das bedeutet bis zu 28,6Volt (Gasungsspannung), wenn sie geladen wird. Der Maximalstrom beträgt 4,3 Ampere bei 12V. Mit 10% Toleranz durch Exemplarstreungen und Temperatureinflüsse sind wir bei knapp unter 5A. Eine Sicherung ist hier nur sinnvoll, wenn die Strombegrenzung nicht funktioniert, das heisst eine 5A-Sicherung bleibt heil, solange die Strombegrenzung arbeitet. Im schlimmsten Fall Kurzschluss am Ausgang muss der Leistungstransistor also 28,6V * 4,73A = 135,3W verkraften. Und das solange, bis der Benutzer das merkt! 135Watt sind auch bei optimaler Kühlung für einen MJ2955A eindeutig zuviel.
Ausgehend vom Gehäuse TO3 (bei Plastikgehäusen sieht es wesentlich schlechter aus), hier sind 200°C Sperrschichttemperatur zulässig, bleibt bei einer Umgebungstemperatur von 40°C (auch das können am Fenster oder draussen in der Sonne mehr werden) eine Temperaturdifferenz von 150K übrig, wenn wir bei den 200°C 10K Sicherheit übriglassen. Der Wärmewiderstand Sperrschicht-Gehäuse liegt bei 1,62k/W und die Glimmerisolierung mit Wärmeleitpaste mit 0,4 bis 0,9W/K je nach Ausführung und effektiver Dicke der Glimmerscheibe. Mit einem guten Kühlkörper mit 0,8W/K haben wir einen Gesamtwärmewiderstand von 2,82 bis 3,32K/W, im Mittel 3,07 ~3K/W. Die maximal zulässige abführbare Verlustleistung beträgt dann 150K /3K/W = 50Watt. Es sind also mindestens 3 MJ2955A erforderlich, um alle Störfälle abzudecken.
Die Transistoren haben eine HFE von min 20, also muss der Strom durch den Spannungsregler der Basistrom plus der Strom durch R1 sein. 4,3A / 20 = 215mA +100mA durch R1 sind 315mA, am Spannungsregler fallen somit maximal 14,6V im Betrieb ab, ergeben ca. 4,6W. Hier reicht ein Kühlkörper mit 10K/W gut aus.
An R1 fallen die Spannung an R2 + VBE von T2 ab. Diese beträgt nach Motorola-Datenblatt bei Ic von 5A ca 1,2Volt. Die VBEOn des BD136 beträgt max 1V, so dass am R1 bis zu 2,2V abfallen können. Wenn R1 für 100mA max dimensioniert wird ist also ein Widerstand von 2,2/0,1 = 22Ohm erforderlich, der dann auch mit 1W auskommt. Beim Originalwert 6,49Ohm wären es dann fast 340mA mit ca. 750mW gewesen-Exitus.
R2 muss ebenfalls angepasst werden, 0,12Ohm werden erst bei mehr als 6A zuverlässig wirksam, 0,15Ohm erscheinen mir besser.
Durch den Kollektor von T2 als Ausgang ist bei schlechtem Aufbau mit Schwingneigung zu rechnen. Deshalb würde ich am Eingang des Spannungsreglers noch ein Filter für den Bordnetzbetrieb mit einem Elko von 200 - 1000µF und am Ausgang des Reglers einen 10 - 47µF Elko zusätzlich einbauen. Selbstredend sind die Kondensatoren möglichst nahe an den Regleranschlüssen anzubringen und auch die Leitungen zum Leistungstransistor sollten möglichst kurz sein.
Eine Temperatursicherung wäre nicht schlecht.
Arno