Выбор транзистора MOSFET

[Andrey188]

Здравствуйте. Необходимо реализовать электронный ключ, которым можно включать/отключать выход DC-DC преобразователя. На выходе 12В 40А. Выбрал транзистор IRFH4213. Руководствовался при выборе следующими соображениями: 1. Минимальное Rds для минимума рассеиваемой мощности. У меня по расчетам получилось порядка 2.16 Вт на 40А (при Vgs=10B и Rds=1.35мОм). 2. Чтобы ток 40А гарантированно обеспечивался в широком температурном диапазоне (~до 125 градуcов). Вопросы такие:

1. Подходит ли такое решение и получится ли реализовать ключ на этом одном транзисторе?

2. Правильно ли понимаю, что потребуется крепить на транзистор радиатор? Какова должна быть площадьего поверхности? С этим расчетом у меня туговато.

3. Может есть такой MOSFET, который бы позволил реализовать мои требования без необходимости использовать радиатор? Если есть, подскажите какой.

DOC001005276(1).pdf

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Yurkin2015]

17 минут назад, Andrey188 сказал:

Правильно ли понимаю, что потребуется крепить на транзистор радиатор

Для 40А можно без радиатора: площадку под транзистор IRFH4213 на плате сделать 30х30мм и всё будет нормально.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Vslz]

2 часа назад, Andrey188 сказал:

на выходе 12В 40А

Читайте внимательно даташит, и увидите следующее:

Длительный ток в типичных условиях монтажа при температуре окр. среды 25 град - 40А. Это уже на пределе:

Типичные условия монтажа подразумевают тепловое сопротивление кристалл-среда 35 Ц/Вт:

При пайке этого ключа на фольгированый текстолит с фольгой 1 дюйм² (2.54 на 2,54 см):

Диагноз будет такой.

Чтобы ключ не работал на пределе возможностей (он у вас уже достигнут, температура окружающей среды обычно выходит за пределы 25 гр. Ц ), надо либо улучшить охлаждение, применив значительно более широкую площадку меди (больше 3*3 см), либо включить два транзистора параллельно, применив меньшие площадки под каждым.

2 часа назад, Andrey188 сказал:

по расчетам получилось порядка 2.16 Вт на 40А

Посчитали правильно, но забыли про рост Rdson на 40% при разогреве. Получится бОльшее теплорассеяние.

2 часа назад, Andrey188 сказал:

потребуется крепить на транзистор радиатор

Не выйдет, корпус на это не рассчитан. Только ПП, текстолит, либо алюминиевая подложка (заводские условия).

2 часа назад, Andrey188 сказал:

есть такой MOSFET, который бы

При коммутации больших токов, мосфеты параллелят, это дешевле и электрически выгоднее, чем гнаться за сверхпараметрами единичного ключа. У меня были похожие случаи.

Вот один - корпуса ключей TO252, 15 шт, ток до 100А:  http://forum.cxem.net/index.php?/topic/13268-простые-схемы-для-лаборатории-радиолюбителя/&do=findComment&comment=2144751

Вот другой - корпус ключа - SO8, один, ток до 10А:  http://forum.cxem.net/index.php?/topic/154676-импульсная-десульфатирующая-зарядка-для-свинцовых-аккумуляторов/

 

 

Изменено 16 мая, 2017 пользователем Vslz

[Реклама]

Организация питания на основе надежных литиевых аккумуляторов EVE и микросхем азиатского производства

Качественное и безопасное устройство, работающее от аккумулятора, должно учитывать его физические и химические свойства, профили заряда и разряда, их изменение во времени и под влиянием различных условий, таких как температура и ток нагрузки. Мы расскажем о литий-ионных аккумуляторных батареях EVE и нескольких решениях от различных китайских компаний, рекомендуемых для разработок приложений с использованием этих АКБ. Представленные в статье китайские аналоги помогут заменить продукцию западных брендов с оптимизацией цены без потери качества. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Andrey188]

Спасибо за подробный ответ. Всё же было бы неплохо обойтись одним транзистором, если таковой имеется в продаже. Вот нашел ещё такой IRF7946. Он вроде бы должен держать требуемый ток и установка радиатора на него возможна. Правда про него уже пишут ток стока при Tc, при Ta уже не указывают. Как считаете, такой транзистор подойдёт?

DOC000777321.pdf

Изменено 17 мая, 2017 пользователем Andrey188

[Реклама]

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[BARS_]

Только что, Andrey188 сказал:

одним транзистором

У одного мощного транзистора параметры будут хуже, чем у пары маломощных.

[Реклама]

Литиевые аккумуляторы EVE Energy и решения для управления перезаряжаемыми источниками тока (материалы вебинара)

Опубликованы материалы вебинара Компэл, посвященного литиевым аккумуляторам EVE Energy и решениям для управления перезаряжаемыми источниками тока.

На вебинаре мы представили информацию не только по линейкам аккумуляторной продукции EVE, но и по решениям для управления ею, что поможет рассмотреть эти ХИТ в качестве дополнительной альтернативы для уже выпускающихся изделий. Также рассмотрели нюансы работы с производителем и сервисы, предоставляемые Компэл по данной продукции. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[wws63]

1. Какой DC-DC планируете использовать? Микросхемы ШИМ в большинстве  таких преобразователей имеет вывод on/off. Может и не придется лепить лишнее.

2. Если вывода on/off нет, как вы планируете его отключать , по плюсу? Если да, то мосфет должен быть с П-каналом. Среди мощных ключей есть и такие http://www.airsoft-kaluga.ru/armory/batteries/207-bts555-circuit 

[Реклама]

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Andrey188]

Так как у источника будет несколько выходов (12, а из него ещё делаются 3.3. и 5), то да, необходимо отключать выход 12 вольт, но остальные при этом должны работать. Значит именно п-канальный нужен?

[BARS_]

Только что, Andrey188 сказал:

а из него ещё делаются 3.3. и 5

Только что, Andrey188 сказал:

но остальные при этом должны работать

Зачем, если они питаются от 12В которые будут отключены?

[Andrey188]

Just now, BARS_ said:

Зачем, если они питаются от 12В которые будут отключены?

Нет, схема такая, что 12 вольт будет отключаться после отвода, который идет на остальные напряжения. То есть только 12 отключается (на итоговом выходе, не на выходе DC-DC),  а остальные работают и 12 на них подается

Изменено 17 мая, 2017 пользователем Andrey188

[BARS_]

Тогда либо реле, либо P-канальник (а лучше пару) и схему управления к нему.

[Andrey188]

Ясно, тогда поищу среди п-канальников подходящие...

Изменено 17 мая, 2017 пользователем Andrey188

[Vslz]

О способе коммутации вопрос был задан правильно. Но P-канальные ключи обычно раза в три хуже своих N-канальных соплеменников. Имеется в виду Rdson, заряд затвора, цена, рспространённость и т.п. Если N-кан. одиночный ключ не сразу удаётся подобрать, то P-кан. - тем более. Не нужно сразу отступать от варианта с N-канальным ключом. Для управления N-кан., в плюсовой цепи дополнительно потребуется всего-лишь мало потребляющая схема зарядового насоса. Выигрыш по теплу перед P-кан. ключом будет точно.

[wws63]

11 час назад, Vslz сказал:

 потребуется всего-лишь мало потребляющая схема зарядового насоса. Выигрыш по теплу перед P-кан. ключом будет точно.

Про зарядовый насос я слышал, но на просторах инета видел только  общий принцип построения таких схем. А какой-нибудь "живой" пример использования  такого насоса, кусок схемы показать можете? 

 

[Andrey188]

Да, уже столкнулся с этим. P-канальных транзисторов меньше и выбрать нужный сложнее. Пока что нашел из на мой взгляд подходящих вот такой si7145dp. У него Rdson невысокое, ток при Ta=25С равен 36 А. При 70С 29 ампер. По идее если их поставить два или три в параллель, то должны держать 40 ампер...

Было бы тоже интересно посмотреть пример схемы на большой ток на N-канальном мосфете с зарядовым насосом. Посмотрю инфу про такую схему

si7145dp.pdf

Изменено 18 мая, 2017 пользователем Andrey188

[wws63]

Нашел вот такую схемку, но по ней есть небольшие ограничения по ШИМу, ну и разумеется в обычном (вкл/выкл) режиме схемка работать не будет.  

 

Изменено 18 мая, 2017 пользователем wws63

[igorillich]

6 часов назад, Andrey188 сказал:

ток при Ta=25С равен 36 А. При 70С 29 ампер. По идее если их поставить два или три в параллель, то должны держать 40 ампер...

Может и должны - но не выдержат. Тот ток стока, который указан в даташитах нужно поделить на пять. Хотя бы.
И тогда получите реальный ток мосфета.
И к тому же в параллели они работают далеко неидеально. Из-за разброса затворных емкостей да сопротивлений открытого канала.

[alex---1967]

Существуют еще т.н. интелектуальные ключи, например более-менее подходящий для этой ситуации BTS660.

 

[Vslz]

15 часов назад, wws63 сказал:

"живой" пример использования  такого насоса, кусок схемы показать можете?

Ничего сложного нет.

Генератор меандра с произвольной частотой 1-100 кГц по любой схеме (можно на таймере 555) работает на удвоитель на двух диодах Шоттки и конденсаторах. Коммутация - статичная (редкая), поэтому, затвор ключа заряжается через 10к резистор, на тепловыделение ключа это не повлияет. Нижний транзистор "спускает" потенциал управления на уровень земли (любой маломощный, можно биполярный). R4 защищает затворную цепь, вдруг выходная цепь содержит конденсатор, который не хочет разряжаться? Стабилитрон параллельно затвору - защита самого затвора. Для включения выхода, вход управления (CTRL) надо заземлить, для отключения - подать более 3 Вольт. То есть, сигнал инвертируется.

[wws63]

Интересный вариант, спасибо!

[Andrey188]

По поводу интеллектуальных ключей интересный вариант, посмотрю. Нашел ещё пару мощных транзисторов, которые могли бы подойти. Токи стока 180А и 120А. Уж эти-то должны держать 40 ампер... Ну два поставить для уверенности. Вариант с N-канальным для меня видится наиболее сложным, поэтому его откладываю напоследок...

Infineon-IPB180P04P4L_02-DS-v01_03-en-782093.pdf

Infineon-IPP_B_I120P04P4L_03-DS-v01_01-EN-785581.pdf

[Vslz]

Заменить в случае чего этот супер-ключ чем можно будет? Под рукой, небось, горкой не валяются .

[wws63]

 Andrey188,  ШИМ-а у вас нет. Так,  включить - выключить. Там и греться нечему. Если зарядовый насос для вас неприемлем, хотя по кол-ву фарша то на то и выйдет  ИМХО  три корпуса  IRF4905 на небольшом радиаторе с уравнивающими резисторами в цепи истоков решит проблему.

Как то делал конструкцию, питал ШИМ-ом 1000 Гц автомобильную лампу 55Вт, так 4905 ставил без теплоотвода и  температура его нагрева не превышала температуры тела. 

[Andrey188]

Понятно. Но нужно, чтобы как можно меньше падало на этом ключе. На 4905 насколько понимаю уже минимум 0.7 вольта упадет. Посмотрю с меньшим Rdson

[Vslz]

7 часов назад, wws63 сказал:

по кол-ву фарша

Убавил количество фарша. CD40106 доступна в SMD, её одной хватит для питания зарядового насоса, дополнительных транзисторов не надо.

[Vslz]

В 19.05.2017 в 15:26, Andrey188 сказал:

На 4905 насколько понимаю уже минимум 0.7 вольта упадет

А как вы им управлять будете? Вопрос не праздный.

Если относительно земли, тогда уход канала +12В в режим ограничения тока (из-за, например, перегрузки), грозит выходом p-ключа в линейный режим -  с последствиями.