Grabando un MOSFET de energía

Según la hoja de datos, la temperatura máxima de la unión es de 175C. (Tj max)

Según la hoja de datos, la resistencia térmica, la unión a la caja es de 0.18 K / W. (Rthjc)

Le gustaría disipar hasta alrededor de 370W, supongo. Esa debe ser una celda decente de alto caudal para sacar tanta potencia. Vamos a redondearlo a 400W.

Por lo tanto, la temperatura máxima de la caja que puede permitir es:

• 175 - 0.18 * 400 = 103 C

Necesita un combo de disipador de calor y ventilador que pueda disipar 400W mientras mantiene el estuche a menos de 100 C. Digamos que la temperatura ambiente es de 40 ° C. Por lo tanto, su clasificación de disipador debe ser:

• (100 C-40 C) / 400 W = 0.15 K / W

Por lo tanto, está buscando un disipador térmico o un combo de ventilador que pueda mantener ese rendimiento térmico (cuanto más bajo, mejor). Tenga en cuenta que la unidad C / W y K / W son lo mismo al evaluar el rendimiento del disipador térmico.

Creo que puede resultar imposible. Después de un vistazo rápido, lo único que encontré fueron los disipadores térmicos enfriados por líquido que tienen una resistencia térmica de 0.43 C / W. Pero puedes mirar un poco más y ver qué aparece.

En general, será más barato disipar la potencia en las resistencias que en los transistores, y hay resistencias de potencia disponibles que pueden funcionar de manera continua con temperaturas de superficie muy por encima de los 100 ° C, por lo que la refrigeración suele ser mucho más simple.

También, aunque el OP dijo que la aplicación está dentro del área de operación segura (SOA), no vi un gráfico SOA en la hoja de datos, por lo que soy escéptico acerca de esa afirmación. Mi respuesta muestra que esta es una aplicación desafiante o tal vez imposible, incluso si SOA no es una preocupación. Pero el problema de SOA también es importante.

Este dispositivo es totalmente inadecuado para su aplicación "lineal" y falla debido a la ‘Spirito’efecto Documentado por Paolo Spirito hace varios años. Si lees la hoja de datos, verás que su aplicación es como un convertidor de conmutación y esa es la primera pista, lo que significa que este tipo de dispositivo espera que se accione a voltajes altos de fuente de compuerta donde no ocurren problemas de desbordamiento térmico. / p>

La segunda pista se encuentra en la figura 6. Esto le indica que operar con una tensión de control lineal significará que a medida que el dispositivo se calienta, sufrirá un exceso de fuga térmica. En resumen, a medida que la temperatura del dispositivo comienza a subir, se puede formar un punto caliente donde la mayoría de la corriente de conducción se congrega, lo que hace que ese punto caliente sea aún más caliente y, dentro de un período de tiempo muy corto (alrededor de 1 mili segundo), ese punto caliente alcanzará temperaturas muy por encima de la temperatura máxima de unión. Vea esta proyección de la figura 6 de la hoja de datos de IXFN360N10T: -

Estimoquesimanejalafuentedelacompuertaavoltajespordebajode6,5voltios,esprobablequesufraunaexcesivapérdidatérmicayunaposibleautodestrucción.Y,porsupuesto,comoundispositivodestinadoaconmutarcircuitos,seríaunatontería,yaqueestaríabuscandoel \ $ R_ {DS (ON)} \ $ y utilizando un voltaje GS superior a 10 voltios.

Este es un fenómeno bien documentado, por lo que no tengo la intención de proporcionar más información que no sea una guía para usar dispositivos IXYS destinados a aplicaciones lineales, y hay varias ofertas de ellos. Poner dos MOSFET en paralelo tampoco ayuda porque el modo de falla es uno de fuga térmica positiva.

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El mosfet se está friendo porque la disipación de potencia total es demasiado para eso. Debido a que lo está utilizando como una resistencia variable, su disipación de potencia está determinada por P = IV o P = I \ $ ^ 2 \ $ R, por lo que incluso si es clasificado para 100 A, solo puede conducir eso a su mínima resistencia de operación / caída de voltaje.
Puede mejorar la corriente de funcionamiento mediante:

usando más enfriamiento,
MOSFETS paralelos (resistencias),
un disipador de potencia separado, (usando mosfets con baja resistencia para cambiar otras resistencias).

Supongo que prefieres trabajar en modo lineal continuo, por lo que recomiendo usar múltiples MOSFETS en paralelo, cada uno con su propio control de corriente y disipador de calor o un disipador de calor y ventilador mucho más grandes para compartir (mira la CPU antigua disipadores de calor con tubos de calor o cambio a un control de corriente de modo conmutado y un banco de carga separado. Si su configuración actual funciona hasta 20A, tomaría quizás 10 mosfets, los pondría en 2 o 5 refrigeradores cpu de tamaño medio con ventiladores, cada uno con su propio la resistencia de control de corriente y el amplificador operacional coincidentes, todos operan con la misma referencia, por lo que su control funcionará de la misma manera, solo obtendrá 10 veces la corriente para la misma referencia. Necesitará disipar la misma potencia, pero hacerlo de una manera mucho más sensata.

Si lo desea, también puede construir un convertidor de corriente controlado de corriente de entrada con una ondulación de corriente de entrada baja y un banco de carga resistivo (ventilador y calentador) para disipar la mayor parte de la energía por separado de su electrónica sensible al calor.

Genial. No puedes esperar nada más: la potencia que intentas desperdiciar en MOSFET es aproximadamente de 70 W, como el soldador que fácilmente llega a 400 ° C.

Lo que tienes que hacer es colocar una resistencia de potencia entre el drenaje y la batería. En realidad, lo mejor es usar carga digital, pero es caro. Así resistencias de potencia, diferentes para cada punto de trabajo. MOSFET solo debe usarse para encender y apagar.