Làm mát MOSFE hiệu quả


7

Chúng ta cần lái một động cơ với khoảng 40 Amps. Các mosfet có một con trai khoảng 7 mohms ở 90 độ C. Đó là một lượng nhiệt khổng lồ 11,2Wat tạo ra trên mosfet nghèo.

Chúng tôi rất hạn chế về không gian nên ban đầu chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi sẽ sử dụng mosfet gắn trên bề mặt, chẳng hạn như D2PAK. Có phải tất cả có thể là một mosfet gắn trên bề mặt để xử lý rất nhiều nhiệt? Chúng tôi đã nghĩ đến việc gắn mosfet trên một miếng đồng lớn (điều đó làm giảm lý do tại sao chúng tôi chọn D2PAK ở nơi đầu tiên, vì chúng tôi không thể sử dụng không gian bảng đó nữa) và đặt nhiều vias nhiệt trên miếng đồng đó đường đến mặt sau của bảng, và ở mặt sau, một lần nữa trên một mặt phẳng bằng đồng lớn, gắn một bộ tản nhiệt. Chúng ta có thể làm giảm nhiệt trong thời trang này? Các vias trên bảng sẽ là một con đường nhiệt hiệu quả?

Một lựa chọn khác là sử dụng TO220. Nhưng chúng ta không thể tìm ra một cách hay để làm mát TO220 trong không gian hạn chế của chúng ta. Có các tản nhiệt riêng cho TO220 trên thị trường, nhưng không có luồng khí cưỡng bức, hầu hết chúng đều có khả năng làm mát thiết bị xuống khoảng 80 độ so với môi trường xung quanh ở mức 11,2W. Đó là một chút quá nhiều.

Tôi muốn nghe kinh nghiệm của bạn trong các gói mosfet làm mát, mọi ý tưởng sẽ được đánh giá cao.


Điện áp nào là động cơ?
stevenvh

Tại sao bạn nghĩ rằng có thể làm mát thiết bị D2PAK, nhưng không thể làm mát thiết bị TO-220 trong cùng một âm lượng? Nó vẫn cùng một lượng năng lượng, trong cùng một thể tích, các ràng buộc phần lớn giống nhau. Nhận xét ngẫu nhiên khác: 80 ° C không nhất thiết là vấn đề đối với các bộ phận của bạn (mặc dù tôi đồng ý rằng nó hơi cao cho sự thoải mái). Ngoài ra, có những mosfet có sẵn với một Rdson thấp hơn, hãy xem xét những cái đó. Hạ thấp Rdson là một cách rất hiệu quả để cắt tản điện (và tăng hiệu quả).
marcelm

Câu trả lời:


13

Để trả lời trực tiếp câu hỏi đầu tiên của bạn: Không, thậm chí không đóng. Thêm một chút đồng xung quanh bộ phận gắn trên bề mặt sẽ không thoát khỏi nhiệt 11W. Không đời nào.

Một câu trả lời có thể là song song nhiều FET. Điều đó không chỉ làm giảm tổng độ phân tán theo số phần, mà độ phân tán trên mỗi FET cũng bị giảm bởi bình phương của số phần. Vì vậy, nếu một FET tiêu tan 10W, thì hai FET song song sẽ tiêu tan tổng cộng 5W và mỗi FET sẽ tiêu tan chỉ 2,5W.

Đó là trên lý thuyết. Trong thực tế, họ sẽ không chia sẻ tải chính xác như nhau, vì vậy bạn phải thiết kế tệ hơn một chút so với FET. Điểm hay của FET song song là chúng có hệ số nhiệt độ dương. Các Rdson đi lên với nhiệt độ. Điều này giúp họ dằn mặt phần nào và ngăn chặn sự chạy trốn của một bộ phận, giống như trường hợp với các bóng bán dẫn lưỡng cực.

Cuối cùng, bạn phải quyết định những gì bạn thực sự muốn. Chuyển 40A sẽ tạo ra một số nhiệt. Bằng cách này hay cách khác bạn sẽ phải đối phó với điều đó. Bạn có thể cho chúng tôi biết bạn là không gian chống lại tất cả những gì bạn muốn, nhưng cuối cùng, vật lý sẽ ra lệnh cho một lượng không gian, diện tích bề mặt, làm mát cưỡng bức hoặc bất cứ điều gì. Nó có thể không thể đáp ứng tất cả các ràng buộc. Không phải tất cả các kết hợp kích thước nhỏ, hiện tại cao và chi phí thấp là có thể.


Cảm ơn. Chạy các phương trình nhiệt, có vẻ như chúng ta sẽ sử dụng các TO220 kép với tản nhiệt. Đó dường như là một giải pháp an toàn. Với 7 mohms, tức là 2,8W mỗi thiết bị và với một bộ tản nhiệt thích hợp, chúng ta có thể xuống nhiệt độ bề mặt xuống 30 độ C so với môi trường xung quanh. Và ngã ba sẽ ở khoảng 4 độ C trên đó.
SomethingBetter

2

Sử dụng vias để cải thiện trở kháng nhiệt là một cách tiếp cận hợp lệ đối với các MOSFET gắn trên PCB và PCB nhiều lớp. Tuy nhiên, nếu không có các công cụ mô hình tinh vi như Flotherm, thật khó để dự đoán nhiệt độ bạn sẽ đạt được mà không thực sự xây dựng và thử nghiệm mạch.

11W trên thiết bị nghe có vẻ cao, nhưng một lần nữa, nếu bạn không vượt quá volt và ampe và có thể giữ nhiệt độ đường giao nhau trong giới hạn, bạn sẽ ổn.

Bạn có thể muốn xem xét các MOSFET song song để chia sẻ tải. CácRDS(on) có hệ số nhiệt độ dương, do đó tải sẽ cân bằng giữa chúng.


2

Chỉ để cung cấp cho bạn một ý tưởng: Bảng màu xanh lá cây ở giữa bức ảnh đầu tiên là trình điều khiển BLDC tôi đã thực hiện khoảng 2 năm trước. Các FET của D2PAK là PSMN4R3-30BL, trong khi lái một tải giả ở khoảng 50A pp mỗi cuộn dây (ảnh thứ hai), chúng có thể không nóng lắm, có thể 45-50C. Nhưng đây là 6 FET, không phải một, và Rdson thấp hơn, cộng với tôi sử dụng dây làm tản nhiệt - hãy xem bạn có thể sử dụng khung gầm hoặc động cơ không nếu nó không ấm lắm khi chạy.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nếu bạn muốn xem dạng sóng, hãy xem video này -> https://www.youtube.com/watch?v=n16nrkDgMSA


1

Bộ chỉnh lưu quốc tế tạo ra một loạt các DirectFE (liên kết PDF), MOSFE công suất với các gói chỉ lớn hơn một chút so với khuôn silicon:

Gói này cho phép tích hợp SMT như DxPAK, nhưng cũng có thể tách đường dẫn nhiệt như TO-220, ở kích thước tối thiểu. Hiệu suất R DS (bật) được tối đa hóa bằng cách loại bỏ điện trở chì, do đó, với cùng một silicon, sẽ có ít nhiệt sinh ra ở nơi đầu tiên mà bạn cần từ chối.

Có một vài lựa chọn để làm mát, tùy thuộc vào mức độ tích hợp của bạn. Một số sự đánh đổi sẽ là giữa công việc thiết kế cơ khí bổ sung, các bước lắp ráp, số lượng & chi phí, kích thước thiết bị và hiệu suất nhiệt.

(từ whitepaper IRF DirectFE)

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.