MOS MOS công suất quá nhiệt ở 1A

Tôi đang xây dựng trình điều khiển LED RGB điều khiển arduino bằng cách sử dụng trình điều khiển LED hiện tại không đổi WS2804, trình điều khiển MOSP TLP250 và MOSF IRF540N. Đây là cách nó trông như thế nào:

Hình ảnh được thu nhỏ lại nên khó nhìn hơn, R3, R7 và R11 là điện trở 1k.

Mạch này đang chạy dải LED RGB 5m (100 đoạn) và nên tiêu thụ tối đa 2A / kênh. Vì vậy, mỗi MOSFET cần xử lý 2A ở mức tối đa 13V. IRF540N được đánh giá ở mức 100V / 33A. RDSon nên là 44mOhm. Vì vậy, tôi nghĩ rằng sẽ không cần tản nhiệt.

Tôi rõ ràng muốn điều khiển những thứ này (WS2804 PWM ở tốc độ 2,5kHz) nhưng hãy tập trung vào trạng thái BẬT đầy đủ. Vấn đề tôi gặp phải là các MOSFET đang bị quá nhiệt nghiêm trọng ở trạng thái BẬT đầy đủ (không có chuyển đổi nào xảy ra). Bạn có thể thấy các giá trị tôi đo ở trạng thái BẬT đầy đủ trên hình.

TLP250 dường như điều khiển MOSFET chính xác (VGS = 10,6V) nhưng tôi không hiểu tại sao tôi lại có VDS cao như vậy (như 0,6V trên đèn LED màu đỏ). Những MOSFE đó phải có RDSon 44mOhm, vì vậy khi 1.4A chảy qua nó, nó sẽ tạo ra sự sụt giảm điện áp dưới 0,1V.

Những điều tôi đã thử:

• đã loại bỏ TLP250 và áp dụng 13V thẳng vào cổng - đã nghĩ rằng MOSFET không mở hoàn toàn nhưng nó không giúp ích gì cả, VDS vẫn ở mức 0,6V
• loại bỏ dải đèn LED và sử dụng bóng đèn xe hơi 12V / 55W trên kênh màu đỏ. Có 3,5A chảy, VDS ở mức 2V và tăng khi MOSFET đang nóng lên

Vì vậy, câu hỏi của tôi là:

1. Tại sao VDS lại cao và tại sao MOSFET quá nóng?
2. ngay cả với VDS ở mức 0,6V và ID ở 1,4A, công suất là 0,84W mà tôi cho là sẽ ổn nếu không có tản nhiệt?
3. Tôi sẽ tốt hơn với một MOSFET ít mạnh hơn, giống như 20V / 5A? Hoặc sử dụng MOSFE mức logic và điều khiển nó trực tiếp từ WS2804 (mặc dù tôi thích cách ly quang học của TLP250).

Vài lưu ý:

• Hiện tại tôi chỉ có mạch này trên một chiếc bánh mì và các dây kết nối nguồn của MOSFET với GND cũng rất nóng. Tôi biết rằng điều này là bình thường vì có một dòng điện tương đối cao chạy qua chúng nhưng tôi nghĩ tôi chỉ đề cập đến nó
• Tôi đã mua số lượng lớn MOSFE từ Trung Quốc, có thể đó không phải là những IRF540N thực sự và có thông số kỹ thuật khá thấp?

EDIT: Một điều nữa. Tôi đã tạo bộ điều khiển này dựa trên trình điều khiển MOSFET từ đây . Anh chàng đang sử dụng các nguồn năng lượng riêng cho TLP250 và cho tải (Vsupply, VMOS). Tôi đã sử dụng cùng một nguồn cho cả hai. Không chắc chắn nếu điều đó quan trọng. Và nguồn điện của tôi là 12V 10A quy định nên tôi không nghĩ rằng nguồn điện là vấn đề.

Cảm ơn.

Sau khi nhận được IRF540N từ một người bán có uy tín, tôi hoàn toàn có thể xác nhận rằng những cái tôi đang sử dụng ban đầu là hàng giả.

Sau khi thay thế hàng giả bằng hàng chính hãng, tôi nhận được Vds = 85mV trên kênh màu đỏ. Điều tôi không mong đợi là FET chính hãng đã nóng lên sau một phút. Và sau đó tôi nhận ra rằng những FET đó không tự tạo ra nhiều nhiệt mà thay vào đó bị nóng lên (và khá nhiều) từ bảng mạch và dây dẫn (Connor Wolf đã đề cập đến nó). Các dây ngắn kết nối nguồn của FET với GND đang nóng lên khi nó ở trạng thái BẬT đầy đủ. Di chuyển FET ra khỏi bảng mạch xác nhận rằng nguồn nhiệt là bảng / dây. Giả mạo đang trở nên nóng bỏng nhưng tôi thực sự có thể hạ nhiệt nó chỉ bằng cách chạm vào nó. Chính hãng là một nơi nào đó giữa nhiệt độ phòng và ấm áp. Btw. đo Vds trực tiếp trên các chân FET so với đo cách 1cm trên bảng mạch tạo ra chênh lệch khoảng 200mV (85mV trên các chân, 300mV trên bảng mạch).

Dưới đây là một số hình ảnh, giả ở bên trái, chính hãng ở bên phải và phần đánh dấu của nhà sản xuất ở phía dưới:

Mặc dù có nhiều dấu hiệu gói IRF hơn có thể được hiển thị trong tài liệu này nhưng tôi không thể tìm thấy bất kỳ dấu hiệu tương tự nào với giả mạo (chỉ hỗ trợ rằng đây là hàng giả). Ngoài ra các vết cắt trên đỉnh của tấm phía sau là hình chữ nhật vs tròn trên chính hãng và trong thông số kỹ thuật.

Cảm ơn các bạn cho tất cả các ý kiến ​​của bạn! Các mạch bây giờ hoạt động như mong đợi (bao gồm PWM).

Theo số đo của bạn, bóng bán dẫn trên cùng của điện trở là:

$44m\Omega$

$I_D=33A$

Ngoài ra, như Madmanguruman đã nói trong câu trả lời của mình, có tính đến trường hợp xấu nhất về khả năng chịu nhiệt từ Nối đến Môi trường xung quanh, bạn nên quan sát sự tăng nhiệt độ hợp lý của bóng bán dẫn.

Kết luận: dữ liệu bạn cung cấp không nhất quán.

Các nguồn có thể gây ra lỗi:

• Các bóng bán dẫn bạn đang sử dụng không phải là IRF540N
• Thiết bị đo của bạn không chính xác
• Bạn không thực hiện các phép đo chính xác. Nhận xét của bạn cho thấy rằng bạn thực hiện chúng đúng cách mặc dù.
• Tôi nhầm

Theo tôi, hai cái đầu tiên là nguồn có thể xảy ra lỗi nhất.

Đối với phần thứ hai của câu hỏi của bạn, bạn chắc chắn có thể tốt hơn với một số bóng bán dẫn điện áp thấp hơn. Điện trở thấp đòi hỏi các kênh càng ngắn càng tốt, trong khi điện áp sự cố cao rất khó đạt được với các kênh ngắn. Trong trường hợp này, nơi bạn không mong đợi để thấy điện áp thoát nguồn cao này, bạn có thể "đánh đổi" một số xếp hạng điện áp để giảm điện trở.

Tôi nghĩ rằng "quá nóng" là một chút cường điệu. Nóng, có, nhưng quá nóng, không.

Điện trở nhiệt không tiếp giáp với nhiệt đối với phần IR là:

$R_{\Theta_{JA}} = 62°C/W$

Ở 0,84W, nhiệt độ tăng 52 ° C so với môi trường xung quanh, điều này sẽ khiến thiết bị quá nóng khi chạm vào. Bộ phận được đánh giá cho hoạt động 175 ° C nhưng hiếm khi có các bộ phận trên đó có thể đốt cháy người vận hành.

Tốt nhất bạn nên chọn phần thấp hơn . Bạn không cần 100V cho ứng dụng này và sẽ tìm thấy các bộ phận hoạt động tốt hơn nhiều trong phạm vi 40V đến 60V - ví dụ: các bộ phận của Infineon OptiMOS có thể tốt như ở 40V và có sẵn trong TO-220 (chỉ trao đổi chúng trong). 1,5 m $R_{DS(on)}$$1.5m\Omega$