Tại sao bộ điều khiển động cơ BLDC (1 kW) có nhiều MOSFET như vậy?

Tôi có một động cơ BLDC ba pha 1 kW từ Trung Quốc và tôi đã tự mình phát triển bộ điều khiển. Ở 48 Vdc, dòng điện tối đa nên vào khoảng 25 Amps và dòng điện cực đại là 50 Amps cho thời lượng ngắn.

Tuy nhiên, khi tôi nghiên cứu các bộ điều khiển động cơ BLDC, tôi đã bắt gặp các bộ điều khiển MOSFET 24 thiết bị có bốn MOSF IRFB3607 mỗi pha (4 x 6 = 24).

IRFB3607 có Id là 82 Amps ở 25 ° C và 56 Amps ở 100 C. Tôi không thể hiểu tại sao bộ điều khiển sẽ được thiết kế với bốn lần dòng định mức. Hãy nhớ rằng đây là những bộ điều khiển Trung Quốc giá rẻ.

Có ý kiến ​​gì không?

Bạn có thể xem các bộ điều khiển ở đây, nếu bạn cần bất kỳ phần nào của video được dịch, vui lòng cho tôi biết.

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

Xem xét tản nhiệt, các thiết bị này sẽ hoạt động ở mức 15kHz, do đó, khoảng một nửa tổn thất sẽ là tổn thất chuyển đổi.

Hãy nhớ rằng đây là 25 bộ điều khiển Trung Quốc và mỗi mosfet sẽ có giá khoảng 0,25 đô la. Tôi không nghĩ những người này quan tâm nhiều đến hiệu quả hay chất lượng. Các bộ điều khiển này được bảo hành tối đa 6 tháng đến 1 năm.

BTW trong ngôn ngữ lay của người dùng, Mosfets được gọi là MOS-ống. Do đó ống.

Lý do để sử dụng nhiều MOSFET là để giảm công suất tiêu tán dẫn đến thiết kế rẻ hơn .

Có một MOSFET có thể xử lý dòng điện nhưng nó sẽ tiêu tan một số năng lượng vì nó có một số điện trở, thường là 9 mohm cho IRFB3607 .

Ở 25 A có nghĩa là 25 A * 9 m ohm = 225 mV giảm

Ở 25 A có nghĩa là 25 A * 225 mV = 5.625 W tản điện

Một tản nhiệt cho điều đó sẽ cần phải được đáng kể.

Bây giờ, hãy thực hiện phép tính tương tự cho 4 IRFB3607 song song:

Bây giờ 9 mohm được chia cho 4 vì 4 thiết bị song song:

9 m ohm / 4 = 2,25 mohm

Ở 25 A có nghĩa là 25 A * 2,25 m ohm = 56,25 mV giảm

Ở 25 A có nghĩa là 25 A * 56,25 mV = 1,41 W tản điện

1,41 W đó là dành cho tất cả MOSFET cùng nhau, dưới 0,4 W cho mỗi MOSFET mà chúng có thể xử lý dễ dàng mà không cần làm mát thêm.

Tính toán trên không tính đến việc 9 mohm Rdson sẽ tăng khi các MOSFET nóng lên. Điều đó làm cho giải pháp MOSFET đơn trở nên rắc rối hơn khi cần một bộ tản nhiệt lớn hơn. Giải pháp 4 MOSFET có thể "chỉ quản lý" vì nó vẫn có một số lề (0,4 W có thể tăng lên 1 W và điều đó vẫn ổn).

Nếu 3 MOSFET rẻ hơn một tản nhiệt (để tiêu tan 6 watt) thì giải pháp 4 MOSFET rẻ hơn .

Ngoài ra, chi phí sản xuất có thể thấp hơn một chút khi đặt 4 MOSFET so với 1 MOSFET + Tản nhiệt vì MOSFET phải được vặn hoặc kẹp vào tản nhiệt, đó là công việc thủ công để tăng thêm chi phí.

Một lợi ích bổ sung là độ tin cậy sẽ trở nên tốt hơn khi 4 MOSFET đó cho đến nay không "hoạt động" mạnh như một MOSFET đơn.

Chúng tôi có thể sử dụng MOSFET "4x" lớn hơn, 2,25 mohm không?

Chắc chắn, nếu bạn có thể tìm thấy nó! 9 mohm là khá thấp rồi. Càng ngày càng khó (và đắt hơn) để giảm xuống khi ảnh hưởng của dây liên kết phát huy tác dụng. Ngoài ra, để chắc chắn bốn MOSFE "giữa đường" rẻ hơn một MOSFET béo lớn.

Đối với hầu hết tất cả các thành phần điện, tuổi thọ giảm theo cấp số nhân với nhiệt độ tăng. Điều này đặc biệt đúng với các tụ điện, được tìm thấy trong trình điều khiển động cơ BLDC để giảm nhiễu điện và các đỉnh dòng điện cao.

Giả sử bộ điều khiển có 4 FET mỗi pha tăng nhiệt độ 10 ° C ở tải định mức. Giả sử nhiệt độ môi trường là 30 ° C, bộ điều khiển sẽ chạy ở 40 ° C. Ở nhiệt độ này, ngay cả các tụ điện điện phân nhôm ở nhiệt độ tiêu chuẩn có thể kéo dài hơn 120.000 giờ.

Nếu cùng một bộ điều khiển được chế tạo với 1 FET mỗi pha thay vì 4, điện trở sẽ tăng theo hệ số 4 và tổn thất I ^ 2R cũng sẽ tăng theo cùng một lượng. Với cùng một bộ tản nhiệt, bộ điều khiển sẽ trải nghiệm nhiệt độ gấp 4 lần so với môi trường xung quanh. Bây giờ nó sẽ chạy ở 70 ° C. Điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của các tụ khoảng 10 lần và cũng làm giảm tuổi thọ của các thành phần khác tương tự. Để chống lại điều này, sẽ cần một bộ tản nhiệt lớn hơn và sẽ rẻ hơn (và nhỏ hơn) khi chỉ sử dụng nhiều FET hơn.