เป็นการดีหรือไม่ที่จะใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมากผ่าน MOSFET

ฉันกำลังมองหาวิธีที่ดีในการควบคุมการไหลของกระแสในโครงการของฉัน ในบางจุดอาจมี 40-50 แอมแปร์ที่ 12-15 V. ในขณะที่รีเลย์เป็นตัวเลือกที่ดี แต่มันก็เป็นกลไกดังนั้นจึงต้องใช้เวลาในการเปิดใช้งานและสึกหรอเมื่อเวลาผ่านไป

ฉันได้เห็น MOSFETs (เช่นIRL7833นี้) ที่โฆษณาเพื่อให้สามารถจัดการกับงานที่ต้องทำเช่นนั้นได้ อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาถึงขนาดของ FET มันทำให้ฉันรู้สึกไม่สบายใจที่จะใช้พลังมากขนาดนั้นผ่านมัน นี่เป็นข้อกังวลที่ถูกต้องหรือไม่?

ทำไมลวดทองแดงหนาจึงสามารถจัดการกับกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้?

เพราะมันมีความต้านทานต่ำ ตราบใดที่คุณยังคงต้านทานไว้ต่ำ (เปิด MOSFET ให้เต็มที่ตัวอย่างเช่นใช้ V _gs = 10 V เช่นเดียวกับในแผ่นข้อมูลของ IRL7833) MOSFET จะไม่สิ้นเปลืองพลังงานมากนัก

กำลังงานคือ:$P$ดังนั้นหาก R ถูกเก็บไว้ในระดับต่ำพอ MOSFET สามารถจัดการสิ่งนี้ได้$P = I^2 * R$

อย่างไรก็ตามมีบางประการ:

ดู Let 's ที่แผ่นข้อมูลของ IRL7833

นั่นคือ 150 A ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียสซึ่งหมายความว่าคุณอาจต้องการฮีทซิงค์ที่ดี ความร้อนใด ๆ ที่ถูกกระจายควรจะสามารถ "หลบหนี" ในขณะที่ R _{ds บน}ของ NMOS จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการกระจายพลังงาน ... ดูว่าจะไปไหน มันถูกเรียกว่าหนีความร้อน

กระแสน้ำที่สูงมากเหล่านี้มักจะเป็นกระแสพัลซิ่งไม่ใช่กระแสต่อเนื่อง

หน้า 12, จุดที่ 4: ข้อ จำกัด ของแพ็คเกจปัจจุบันคือ 75 A

ดังนั้นในทางปฏิบัติด้วย IRL7833 หนึ่งตัวคุณ จำกัด 75 A ถ้าคุณสามารถทำให้ MOSFET เย็นพอ

คุณต้องการทำงานที่ 40 - 50 A ซึ่งน้อยกว่า 75 A ยิ่งคุณอยู่ห่างจาก MOSFET มากเท่าไหร่ ดังนั้นคุณอาจพิจารณาใช้ MOSFET ที่ทรงพลังยิ่งกว่าหรือใช้สอง (หรือมากกว่า) ในแบบคู่ขนาน

นอกจากนี้คุณยังไม่ได้ใส่พลังงานจำนวนมากผ่าน MOSFET และ MOSFET ไม่ได้จัดการ 50 A * 15 V = 750 วัตต์

เมื่อปิด MOSFET จะจัดการ 15 V ที่แทบจะไม่มีกระแสไฟฟ้า (แค่รั่ว) เนื่องจากกระแสต่ำที่จะไม่พอพลังงานในการทำความร้อน MOSFET

เมื่อไหร่ บน MOSFET จะจัดการ 50 A แต่จะมีความต้านทานน้อยกว่า 4 mohm (เมื่อมันเย็น) ดังนั้นจึงหมายถึง 10 วัตต์ ไม่เป็นไร แต่คุณต้องทำให้ MOSFET เย็นอยู่เสมอ

ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับรูปที่ 8 ของแผ่นข้อมูล "พื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัยสูงสุด" คุณต้องอยู่ในพื้นที่นั้นหรือเสี่ยงต่อการเสียหายของ MOSFET

สรุป: คุณสามารถ? ใช่คุณทำได้แต่คุณต้องทำการบ้านเพื่อดูว่าคุณจะอยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัยหรือไม่ เพียงแค่สมมติว่า MOSFET สามารถจัดการกับกระแสบางอย่างได้เนื่องจากมีการโฆษณาเพราะเป็นสูตรสำหรับภัยพิบัติ คุณต้องเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นและสิ่งที่คุณทำ

ตัวอย่างเช่น: ตั้งแต่ 50 A ถึง 4 mohms ให้การกระจายพลังงาน 10 W แล้วสิ่งนี้มีความหมายอย่างไรต่อการเชื่อมต่อและการติดตามทั้งหมดบน PCB พวกเขาจะต้องมีความต้านทานต่ำมาก !

การเติมเต็มคำตอบที่ดีของ @Bimpelrekkie ฉันต้องการเรียกร้องความสนใจของคุณสำหรับความต้องการของเส้นทางอื่นไปยังกระแสปัจจุบันเมื่อคุณปิดโหลดของคุณ

แม้ว่าคุณจะควบคุมกระแสไฟฟ้าสำหรับโหลดตัวต้านทานแบบบริสุทธิ์ (ตามหลักทฤษฏี) ก็อาจรวมถึงการเหนี่ยวนำแบบจรจัด ดังนั้นเมื่อคุณปิด 15A ตัวเหนี่ยวนำนี้จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในขั้ว mosfet ซึ่งอาจนำไปสู่การสลายและการทำลายที่เกิดขึ้นตามมา แม้การเหนี่ยวนำด้วยตนเองของสายไฟอาจทำให้เกิดปัญหากับกระแสไฟฟ้าจำนวนนี้

วิธีการแก้ปัญหาทั่วไปคือการวางไดโอดในการต่อต้านขนานกับโหลดเช่นในแผนภาพด้านล่าง:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

นอกจากนี้ในขณะที่คุณกังวลเกี่ยวกับการกระจายพลังงานเป็นสิ่งสำคัญที่จะกล่าวถึงยังกระจายอำนาจเมื่อ mosfet มีการเปิดและปิด พลังงานบางส่วนจะกระจายไปทุกครั้งที่มีช่องหรือก่อตัวขึ้น

กำลังงานที่กระจายเนื่องจากการเปลี่ยนมีค่าประมาณ:

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

อย่างที่คุณเห็นถ้าคุณใช้เวลานานในกระบวนการสลับมอสเฟตอาจกระจายไปสู่พลังงานมากและมันจะเป็นปัญหา

เพื่อให้การเปลี่ยนผ่านเร็วขึ้นคุณต้องใช้วงจรตัวขับเกตระหว่าง arduino และ mosfet นอกจากนี้วงจรตัวขับเกตจะมีผลบังคับใช้หากคุณวางแผนที่จะใช้ mosfet ที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ ในสถานการณ์เช่นนี้ arduino ไม่สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าบวกระหว่างเกตและเทอร์มินัลต้นทางเนื่องจากแหล่งกำเนิดจะลอยขึ้นอยู่กับสภาวะโหลดปัจจุบัน

Google "โซลิดสเตตรีเลย์" และคุณจะพบมากกว่าที่คุณอยากรู้ และพวกเขาทำงานกับ AC หากจำเป็นต้องเกิดขึ้น พวกมันมีอยู่ในตัวและต้องมีวงจรป้องกันในตัว