Это хорошая практика, чтобы пропустить большое количество тока через MOSFET?

Я искал хороший способ контролировать поток большого тока в моем проекте. В некоторых точках это может составлять 40-50 ампер при 12-15 В. Хотя реле являются хорошим выбором, они являются механическими и поэтому требуют времени для активации и износа с течением времени.

Я видел MOSFET (например, этот IRL7833 ), которые рекламируются, чтобы справляться с такими сложными задачами. Однако, учитывая размер FET, мне неудобно вкладывать в него столько энергии. Это действительная проблема?

Почему толстый медный провод выдерживает большой ток?

Потому что он имеет низкое сопротивление. Пока вы удерживаете сопротивление низким (полностью включите MOSFET, например, используйте V _gs = 10 В, как в спецификации IRL7833), MOSFET не будет рассеивать большую мощность.

$P$$P = I^2 * R$

Однако есть несколько предостережений:

Давайте посмотрим на таблицу данных IRL7833 .

Это 150 A при температуре корпуса 25 градусов C. Это означает, что вам, вероятно, понадобится хороший радиатор. Любое тепло, которое рассеивается, должно быть в состоянии "убегать", поскольку R _{ds на} NMOS будет увеличиваться с ростом температуры. Что увеличит рассеиваемую мощность ... Видите, куда это идет? Это называется тепловой побег .

Эти очень высокие токи часто являются импульсными токами, а не постоянными токами.

Страница 12, пункт 4: Ток ограничения пакета 75 А

Таким образом, на практике с одним IRL7833 вы ограничены 75 A, если вы можете держать MOSFET достаточно прохладным.

Вы хотите работать при 40 - 50 A, это меньше, чем 75 A. Чем дальше вы находитесь от пределов MOSFET, тем лучше. Поэтому вы можете рассмотреть возможность использования еще более мощного MOSFET или использовать два (или более) параллельно.

Вы также не используете такую ​​мощность через полевой МОП-транзистор, а полевой МОП-транзистор не обрабатывает 50 A * 15 В = 750 Вт.

В выключенном состоянии МОП-транзистор будет работать с напряжением 15 В практически без тока (только утечка) из-за низкого тока, которого не хватит для нагрева МОП-транзистора.

Когда на MOSFET будет обрабатывать 50 A, но он будет иметь меньшее сопротивление, чем 4 МОм (когда он холодный), так что это означает 10 Вт. Это нормально, но вы должны держать MOSFET прохладным.

Обратите особое внимание на рисунок 8 таблицы «Максимальная безопасная рабочая зона», вы должны оставаться в этой зоне или рискнуть повредить МОП-транзистор.

Вывод: так ты можешь? Да, вы можете, но вы должны сделать некоторую «домашнюю работу», чтобы определить, будете ли вы в безопасных пределах. Если предположить, что МОП-транзистор может справиться с определенным током, потому что его рекламируют как таковой, - это рецепт катастрофы. Вы должны понимать, что происходит и что вы делаете.

Например: поскольку от 50 А до 4 Мом уже дает рассеиваемую мощность 10 Вт, что это означает для всех соединений и трасс на печатной плате? Они должны иметь очень низкое сопротивление!

В дополнение к хорошему ответу @Bimpelrekkie, я хотел бы обратить ваше внимание на необходимость альтернативного пути к току при выключении нагрузки.

Даже если вы контролируете ток для (теоретически) чистой резистивной нагрузки, он может включать некоторую паразитную индуктивность. Таким образом, когда вы выключаете 15А, эта индуктивность вызовет скачок напряжения на клеммах полевого транзистора, что может привести к его поломке и последующему разрушению. Даже собственная индуктивность проводов может вызвать некоторые проблемы с этим количеством тока.

Типичное решение состоит в том, чтобы поместить диод в параллель с нагрузкой, как показано на схеме ниже:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Кроме того, поскольку вы обеспокоены рассеянием мощности, важно упомянуть также мощность, рассеиваемую при включении и выключении mosfet. Некоторая энергия рассеивается каждый раз, когда канал формируется или блокируется.

Рассеиваемая мощность при переключении составляет примерно:

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

Как вы можете видеть, если вы проводите длительное время в процессе переключения, mosfet может рассеиваться до большой мощности, и это будет проблемой.

Чтобы сделать переходы быстрыми, вам нужно использовать схему драйвера затвора между arduino и mosfet. Кроме того, схема драйвера затвора является обязательной, если вы планируете использовать mosfet, подключенный к положительной клемме источника питания. В этой ситуации arduino не может генерировать положительное напряжение между затвором и выводом источника, так как источник будет плавать в зависимости от состояния тока нагрузки.

Google "твердотельное реле", и вы найдете больше, чем вы хотели знать. И они работают с AC, если необходимость когда-либо возникнет. Они автономны и имеют встроенную защитную схему.