Bir MOSFET aracılığıyla büyük miktarda akım çalıştırmak iyi bir uygulama mudur?

Projemdeki çok fazla akımın akışını kontrol etmek için iyi bir yol arıyordum. Bu, 12-15 V'de bazı noktalarda 40-50 amper olabilir. Röleler iyi bir seçim olsa da, mekaniktirler ve bu nedenle zaman içinde etkinleştirmek ve aşınmak zaman alır.

Bu tür zorlu görevleri yerine getirebilmek için reklamı yapılan MOSFET'leri (bu IRL7833 gibi ) gördüm . Bununla birlikte, FET'in büyüklüğü göz önüne alındığında, bu kadar fazla güç atmak beni rahatsız ediyor. Bu geçerli bir endişe mi?

Kalın bir bakır tel neden büyük bir akımı idare edebilir ?

Çünkü direnci düşüktür . Direnci düşük tuttuğunuz sürece (MOSFET'i tamamen açın, örneğin IRL7833'ün veri sayfasında olduğu gibi V _gs = 10 V kullanın) o zaman MOSFET fazla güç dağıtmaz.

Yayılan güç : P = I 2 ∗ $P$$P = I^2 * R$ eğer R yeterince düşük tutulursa MOSFET bunu halledebilir.

Ancak, bazı uyarılar var:

Şimdi IRL7833'ün veri sayfasına bakalım .

Bu 150 A, 25 derece C'lik bir kasa sıcaklığındadır. Bu, muhtemelen iyi bir soğutucuya ihtiyacınız olacağı anlamına gelir. Dağıtılır Herhangi ısı R olarak "kaçış" mümkün olmalıdır _{üzerine, ds} sıcaklığın artmasıyla artacaktır NMOS arasında. Hangisi güç tüketimini artıracak ... Bunun nereye gittiğini görüyor musunuz? Buna termal kaçak denir .

Bu çok yüksek akımlar, sürekli akımlar değil , genellikle darbeli akımlardır.

Sayfa 12, nokta 4: Paket sınırlama akımı 75 A

Yani bir IRL7833 ile pratikte size, 75 A dair bir sınırlama varsa sen MOSFET serin yeterince tutabilir.

40 - 50 A'da çalışmak istiyorsunuz, bu 75 A'dan daha az. MOSFET'in sınırlarından ne kadar uzak kalırsanız o kadar iyidir. Böylece daha güçlü bir MOSFET kullanmayı veya paralel olarak iki (veya daha fazla) kullanmayı düşünebilirsiniz.

Ayrıca MOSFET aracılığıyla bu kadar fazla güç kullanmıyorsunuz ve MOSFET değil 50 A * 15 V = 750 watt taşıma.

Ne zaman kapalı MOSFET ya bağlı MOSFET ısıtmak için yeterli güç olmayacaktır düşük akıma neredeyse hiç akım (sadece sızıntı) 15 V işleyecektir.

Ne zaman ilgili MOSFET 50 bir sap, ancak (serin olduğu zaman) bu araçlar 10 watt bu yüzden 4 Mohm daha az dirence sahip olacaktır. Sorun değil, ama MOSFET'i serin tutmalısınız.

Bu alanın içinde kalmanız veya MOSFET'e zarar verme riski taşımanız gereken "Maksimum Güvenli Çalışma Alanı" veri sayfasının şekil 8'ine özellikle dikkat edin.

Sonuç: yapabilir misiniz? Evet yapabilirsin ama güvenli sınırlar içinde olup olmayacağınızı belirlemek için bazı "ödevler" yapmanız gerekir. Sadece bir MOSFET'in belirli bir akımı işleyebileceğini varsayarsak, böyle bir reklam afet için bir reçetedir. Neler olduğunu ve ne yaptığınızı anlamalısınız.

Örneğin: 50 A ila 4 mohm zaten 10 W güç harcaması verdiğinden, bu PCB üzerindeki tüm bağlantılar ve izler için ne anlama gelir? Dirençleri çok düşük olmalı !

@Bimpelrekkie'nin iyi cevabını tamamlayarak, yükünüzü kapattığınızda mevcut akışa alternatif bir yol ihtiyacı için dikkatinizi çekmek istiyorum.

Akımı (teorik olarak) saf bir direnç yükü için kontrol ediyor olsanız bile, bir miktar başıboş endüktans içerebilir. Böylece, 15A'yı kapattığınızda, bu endüktans, mosfet terminallerinde bir voltaj aşımına neden olacak ve bu da arızaya ve sonuç olarak yıkıma neden olabilir. Teller bile endüktans bile bu miktarda akım ile bazı sorunlara neden olabilir.

Tipik çözüm, bir diyotu aşağıdaki şemada olduğu gibi yük ile anti-paralel olarak yerleştirmektir:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Buna ek olarak, güç kaybı konusunda endişelendiğiniz için, mosfet açıldığında ve kapatıldığında da dağıtılan güçten bahsetmek önemlidir. Kanal her oluşturulduğunda veya engellendiğinde bir miktar enerji dağılır.

Anahtarlama nedeniyle harcanan güç yaklaşık olarak:

$P_{switching} = \frac{1}{2}\cdot V\cdot I_{load}\cdot f_{switching}\cdot t_{switching}$

Gördüğünüz gibi, anahtarlama işleminde uzun zaman geçirirseniz, mosfet çok fazla güce dağılabilir ve bu bir sorun olacaktır.

Geçişleri hızlı hale getirmek için, arduino ve mosfet arasında bir kapı sürücüsü devresi kullanmanız gerekir. Ayrıca, güç kaynağının pozitif terminaline bağlı mosfet'i kullanmayı planlıyorsanız, kapı sürücü devresi zorunludur. Bu durumda, arduino geçit ve kaynak terminali arasında pozitif bir voltaj üretemez, çünkü kaynak yük akımı durumuna bağlı olarak yüzer.

Google "katı hal rölesi" ve bilmek istediğinizden daha fazlasını bulacaksınız. Ve eğer ihtiyaç duyulursa, AC ile çalışırlar. Kendi kendine yeten ve yerleşik koruyucu devrelere sahipler.