Почему контроллеры двигателя BLDC (1 кВт) имеют так много МОП-транзисторов?

У меня есть трехфазный двигатель BLDC мощностью 1 кВт из Китая, и я сам разрабатывал контроллер. При 48 В постоянного тока максимальный ток должен составлять около 25 А, а пиковый ток - 50 А для коротких промежутков времени.

Однако, когда я исследовал контроллеры двигателя BLDC, я наткнулся на контроллеры MOSFET из 24 устройств, которые имеют четыре MOSFET IRFB3607 на фазу (4 x 6 = 24).

IRFB3607 имеет Id 82 A при 25 ° C и 56 A при 100 C. Я не могу понять, почему контроллеры будут проектироваться с четырехкратным номинальным током. Имейте в виду, что это дешевые китайские контроллеры.

Есть идеи?

Вы можете увидеть контроллеры здесь, если вам нужна какая-то часть видео, пожалуйста, дайте мне знать.

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

Учитывая рассеяние тепла, эти устройства будут работать на частоте 15 кГц, поэтому около половины потерь будут потери при переключении.

Имейте в виду, что это китайские контроллеры по 25 долларов, и каждый мосфет будет стоить около 0,25 доллара. Я не думаю, что эти люди очень заботятся об эффективности или качестве. Эти контроллеры имеют гарантию от 6 месяцев до 1 года.

Кстати, на простом языке пользователей Mosfets называются MOS-Tubes. Отсюда трубы.

Причиной использования нескольких полевых МОП-транзисторов является снижение рассеиваемой мощности, что приводит к удешевлению конструкции.

Да, один МОП-транзистор может обрабатывать ток, но он рассеивает некоторую мощность, поскольку у него есть некоторое сопротивление, обычно 9 МОм для IRFB3607 .

При 25 А это означает 25 А * 9 мОм = падение напряжения 225 мВ

При 25 А это означает 25 А * 225 мВ = 5,625 Вт рассеиваемой мощности.

Радиатор для этого должен быть существенным.

Теперь давайте сделаем то же самое для 4 IRFB3607 параллельно:

Теперь 9 МОм делится на 4 из-за 4 параллельных устройств:

9 мОм / 4 = 2,25 мОм

При 25 А это означает 25 А * 2,25 мОм = падение напряжения 56,25 мВ

При 25 А это означает 25 А * 56,25 мВ = 1,41 Вт рассеиваемой мощности.

Это 1,41 Вт для всех MOSFET вместе взятых, поэтому менее 0,4 Вт на MOSFET, с которыми они могут легко справиться без дополнительного охлаждения.

Выше расчет не учитывает, что 9-омный Rdson будет увеличится при нагреве полевых МОП-транзисторов. Это делает одно решение MOSFET еще более проблематичным, поскольку требуется еще больший радиатор. Решение 4 MOSFET может «просто управлять», поскольку оно все еще имеет некоторый запас (0,4 Вт может увеличиться до 1 Вт, и это все еще будет в порядке).

Если 3 МОП-транзистора дешевле, чем один радиатор (для рассеивания 6 Вт), то решение 4 МОП-транзистора дешевле .

Кроме того, производственные затраты могут быть немного ниже для размещения 4 МОП-транзисторов по сравнению с 1 МОП-транзистором + радиатор, поскольку МОП-транзистор должен быть привинчен или прикреплен к радиатору, это ручная работа, что увеличивает стоимость.

Дополнительным преимуществом является то, что надежность становится лучше, поскольку эти 4 полевых МОП-транзистора далеко не «работают» так же сложно, как один полевой полевой МОП-транзистор.

Можем ли мы использовать МОП-транзистор на 2,25 МОм больше?

Конечно, если вы можете найти это! 9 МОМ уже довольно мало. Становится все труднее (и дороже) снижаться по мере того, как влияние соединительных проводов вступает в игру. Также наверняка четыре "полдня" MOSFET дешевле, чем один большой жирный MOSFET.

Почти для всех электрических компонентов срок службы уменьшается экспоненциально с ростом температуры. Это особенно верно для конденсаторов, которые встречаются в драйверах двигателей BLDC для уменьшения электрических помех и пиков сильного тока.

Допустим, контроллер с 4 полевыми транзисторами на фазу увеличил температуру на 10 ° C при номинальной нагрузке. Предполагая, что температура окружающей среды 30 ° C, контроллер будет работать при 40 ° C. При этой температуре даже алюминиевые электролитические конденсаторы в стандартном диапазоне температур могут работать более 120000 часов.

Если бы тот же контроллер был построен с 1 полевым транзистором на фазу вместо 4, сопротивление увеличилось бы в 4 раза, и потери I ^ 2R также увеличились бы на ту же величину. При таком же радиаторе контроллер будет нагреваться в 4 раза выше температуры окружающей среды. Теперь он будет работать при 70 ° C. Это сократит срок службы конденсаторов примерно в 10 раз, а также уменьшит срок службы других компонентов аналогичным образом. Чтобы противодействовать этому, потребовался бы больший радиатор, и было бы дешевле (и меньше) просто использовать больше полевых транзисторов.