ทำไมคอนโทรลเลอร์ BLDC มอเตอร์ (1 กิโลวัตต์) จึงมีมอสเฟตมาก

ฉันมีมอเตอร์BLDCสามเฟส 1 กิโลวัตต์จากประเทศจีนและฉันพัฒนาตัวควบคุมขึ้นมาเอง ที่ 48 Vdc กระแสสูงสุดควรประมาณ 25 แอมป์และกระแสสูงสุดที่ 50 แอมป์สำหรับระยะเวลาสั้น ๆ

อย่างไรก็ตามเมื่อฉันทำการวิจัยตัวควบคุมมอเตอร์ BLDC ฉันพบตัวควบคุม MOSFET 24 อุปกรณ์ซึ่งมี IRFB3607 MOSFET สี่ตัวต่อเฟส (4 x 6 = 24)

IRFB3607 มีรหัส 82 แอมป์ที่ 25 องศาเซลเซียสและ 56 แอมป์ที่ 100 องศาเซลเซียสฉันไม่สามารถเข้าใจได้ว่าทำไมตัวควบคุมจะถูกออกแบบด้วยกระแสสี่เท่า โปรดทราบว่าสิ่งเหล่านี้คือตัวควบคุมภาษาจีนราคาถูก

ความคิดใด ๆ

คุณสามารถเห็นตัวควบคุมได้ที่นี่หากคุณต้องการส่วนใดส่วนหนึ่งของวิดีโอที่แปลโปรดแจ้งให้เราทราบ

https://www.youtube.com/watch?v=UDOFXAwm8_w https://www.youtube.com/watch?v=FuLFIM2Os0o https://www.youtube.com/watch?v=ZeDIAwbQwoQ

เมื่อพิจารณาถึงการกระจายความร้อนอุปกรณ์เหล่านี้จะทำงานที่ 15kHz ดังนั้นประมาณครึ่งหนึ่งของการสูญเสียจะเปลี่ยนเป็นการสูญเสีย

โปรดทราบว่าสิ่งเหล่านี้คือตัวควบคุม $ 25 จีนและแต่ละ mosfet จะมีราคาประมาณ $ 0.25 ฉันไม่คิดว่าคนเหล่านี้ใส่ใจกับประสิทธิภาพหรือคุณภาพมากนัก ตัวควบคุมเหล่านี้รับประกัน 6 เดือนถึง 1 ปีสูงสุด

BTW ในภาษา lay ของผู้ใช้ Mosfets เรียกว่า MOS-Tubes ดังนั้นหลอด

เหตุผลที่จะใช้ MOSFETs หลายคือการลดกระจายอำนาจส่งผลให้ในราคาถูกกว่าการออกแบบ

ใช่หนึ่ง MOSFET สามารถจัดการในปัจจุบัน แต่จะกระจายอำนาจบางอย่างที่มันจะมีความต้านทานบางโดยทั่วไป 9 mOhm สำหรับIRFB3607

ที่ 25 A หมายถึง 25 A * 9 m ohm = 225 mV drop

ที่ 25 A หมายถึง 25 A * 225 mV = 5.625 W ของการกระจายพลังงาน

ฮีทซิงค์สำหรับสิ่งนั้นจะต้องเป็นรูปธรรม

ทีนี้ลองทำการคำนวณแบบเดียวกันสำหรับ 4 IRFB3607 แบบขนาน:

ตอนนี้ 9 mohm ถูกหารด้วย 4 เพราะอุปกรณ์ 4 ขนาน:

9 m ohm / 4 = 2.25 mohm

ที่ 25 A หมายถึง 25 A * 2.25 m ohm = 56.25 mV drop

ที่ 25 A หมายถึง 25 A * 56.25 mV = 1.41 W การกระจายพลังงาน

1.41 W นั้นสำหรับMOSFET ทั้งหมดรวมกันน้อยกว่า 0.4 W ต่อ MOSFET ซึ่งพวกเขาสามารถจัดการได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม

การคำนวณข้างต้นไม่ได้คำนึงถึงว่า 9 mohm Rdson จะเพิ่มขึ้นเมื่อ MOSFET ร้อนขึ้น ทำให้โซลูชั่น MOSFET เดียวมีปัญหามากขึ้นเนื่องจากต้องการฮีทซิงค์ที่ใหญ่กว่า โซลูชัน 4 MOSFET อาจ "จัดการ" เนื่องจากยังมีระยะขอบบางส่วน (0.4 W สามารถเพิ่มเป็น 1 W และจะยังคงใช้ได้)

ถ้า 3 MOSFETs มีราคาถูกกว่าหนึ่งในฮีทซิงค์ (สำหรับโทสจริต 6 วัตต์) แล้วทางออกที่ 4 MOSFET เป็นราคาถูกกว่า

นอกจากนี้ต้นทุนการผลิตอาจลดลงเล็กน้อยสำหรับการวาง MOSFET 4 ตัวเมื่อเทียบกับ 1 MOSFET + ฮีทซิงค์เนื่องจาก MOSFET ต้องถูกยึดหรือยึดกับฮีทซิงค์ซึ่งเป็นงานที่ต้องทำด้วยมือเพื่อเพิ่มต้นทุน

ข้อดีอีกประการคือความน่าเชื่อถือจะดีขึ้นเนื่องจาก MOSFET ทั้ง 4 นั้นไม่ได้ "ทำงาน" ได้ยากเท่า MOSFET เดียว

เราสามารถใช้ "4x" ที่ใหญ่กว่า 2.25 mohm MOSFET ได้หรือไม่

แน่นอนว่าถ้าคุณสามารถหามัน! 9 mohm ค่อนข้างต่ำแล้ว มันยากขึ้นเรื่อย ๆ (และแพงกว่า) ที่จะลดลงเมื่ออิทธิพลของการผูกสายเข้ามา นอกจากนี้แน่นอน MOSFET "กึ่งกลางถนน" สี่ถูกกว่า MOSFET ไขมันใหญ่หนึ่งตัว

สำหรับชิ้นส่วนไฟฟ้าเกือบทั้งหมดอายุการใช้งานจะลดลงแบบทวีคูณเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น นี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตัวเก็บประจุซึ่งพบในไดรเวอร์มอเตอร์ BLDC เพื่อลดเสียงรบกวนไฟฟ้าและยอดเขาสูงในปัจจุบัน

สมมติว่าคอนโทรลเลอร์ที่มี 4 FET ต่อเฟสเพิ่มอุณหภูมิ 10 ° C ที่โหลดที่กำหนดไว้ สมมติว่าอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ที่ 30 ° C คอนโทรลเลอร์จะทำงานที่ 40 ° C ที่อุณหภูมินี้แม้ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติคในช่วงอุณหภูมิมาตรฐานสามารถใช้งานได้นานกว่า 120,000 ชั่วโมง

หากตัวควบคุมเดียวกันถูกสร้างขึ้นด้วย 1 FET ต่อเฟสแทนที่จะเป็น 4 ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นด้วยปัจจัย 4 และการสูญเสีย I ^ 2R จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนเดียวกัน ด้วยชุดระบายความร้อนเดียวกันตัวควบคุมจะได้รับความร้อนสูงกว่า 4 เท่าโดยรอบ ตอนนี้จะทำงานที่อุณหภูมิ 70 ° C สิ่งนี้จะลดอายุการใช้งานของตัวเก็บประจุประมาณ 10 เท่าและจะลดอายุการใช้งานของส่วนประกอบอื่น ๆ ในทำนองเดียวกัน เพื่อแก้ปัญหานี้จะต้องใช้ฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ขึ้นและจะมีราคาถูกลง (และเล็กกว่า) เพื่อใช้ FET มากขึ้น