¿Es una buena práctica ejecutar grandes cantidades de corriente a través de un MOSFET?

¿Por qué un cable de cobre grueso puede manejar una corriente grande?

Porque tiene una resistencia baja . Mientras mantenga la resistencia baja (encienda el MOSFET completamente, por ejemplo, use V _gs = 10 V como en la hoja de datos del IRL7833), entonces el MOSFET no disipará mucha potencia.

El poder disipado \ $ P \ $ es: \ $ P = I ^ 2 * R \ $ por lo que si R se mantiene lo suficientemente bajo, el MOSFET puede manejar esto.

Sin embargo, hay algunas advertencias:

Veamos la hoja de datos del IRL7833 .

Que 150 A está a una temperatura de la caja de 25 grados C. Esto significa que probablemente necesitará un buen disipador de calor. Cualquier calor que se disipe debe poder "escapar", ya que el R _{ds, on} del NMOS aumentará con el aumento de la temperatura. Lo que aumentará la disipación de potencia ... ¿Ves a dónde va? Se llama fuga térmica .

Esas corrientes muy altas a menudo son corrientes pulsadas , no corrientes continuas.

Página 12, punto 4: La limitación actual del paquete es de 75 A

Entonces, en la práctica, con un IRL7833, estás limitado a 75 A, si puedes mantener el MOSFET lo suficientemente fresco.

Quieres operar a 40 - 50 A, eso es menos que 75 A. Cuanto más lejos te mantengas de los límites del MOSFET, mejor. Por lo tanto, puedes considerar usar un MOSFET aún más poderoso o usar dos (o más) en paralelo.

Tampoco estás poniendo tanta energía en el MOSFET, y el MOSFET no maneja 50 A * 15 V = 750 vatios.

Cuando esté apagado , el MOSFET manejará 15 V casi sin corriente (solo fugas), debido a la baja corriente que no será suficiente para calentar el MOSFET.

Cuando está encendido , el MOSFET manejará 50 A, pero tendrá menos resistencia que 4 mohm (cuando está frío), lo que significa 10 vatios. Eso está bien, pero tienes que mantener fresco el MOSFET.

Preste especial atención a la figura 8 de la hoja de datos, "Área de operación segura máxima", debe permanecer dentro de esa área o puede dañar el MOSFET.

Conclusión: tú también puedes? Sí, puede, pero tiene que hacer algunos "deberes" para determinar si va a estar dentro de los límites de seguridad. Solo suponiendo que un MOSFET puede manejar una cierta corriente porque se anuncia como tal es una receta para el desastre. Tienes que entender lo que sucede y lo que estás haciendo.

Por ejemplo: ya que 50 A a 4 mohms ya proporcionan una disipación de potencia de 10 W, ¿qué significa esto para todas las conexiones y trazas en una PCB? Deben tener una muy baja resistencia!

Complementando la buena respuesta de @Bimpelrekkie, me gustaría llamar su atención sobre la necesidad de una ruta alternativa al flujo actual cuando apague su carga.

Incluso si está controlando la corriente para una carga resistiva pura (teóricamente), puede incluir alguna inductancia parásita. Por lo tanto, cuando apague el 15A, esta inductancia causará un exceso de voltaje en los terminales mosfet, lo que podría provocar su ruptura y la consiguiente destrucción. Incluso la autoinducción de los cables puede causar algún problema con esta cantidad de corriente.

La solución típica es colocar un diodo en forma paralela a la carga, como se muestra en el diagrama a continuación:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Además, como le preocupa la disipación de energía, es importante mencionar también la energía disipada cuando el mosfet se enciende y apaga. Se disipa algo de energía cada vez que se forma o se bloquea el canal.

La potencia disipada debido a la conmutación es aproximadamente:

\ $ P_ {cambio} = \ frac {1} {2} \ cdot V \ cdot I_ {carga} \ cdot f_ {cambio} \ cdot t_ {cambio} \ $

Como puede ver, si pasa mucho tiempo en el proceso de conmutación, el mosfet podría disiparse a mucha potencia y será un problema.

Para hacer que las transiciones sean más rápidas, es necesario utilizar un circuito controlador de compuerta entre el arduino y el mosfet. Además, el circuito controlador de puerta es obligatorio si planea usar el mosfet conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación. En esta situación, el arduino no puede generar un voltaje positivo entre la puerta y el terminal de origen, ya que la fuente flotará dependiendo de la condición de la corriente de carga.

Google "relé de estado sólido", y encontrará más de lo que quería saber. Y trabajan con AC, si es que alguna vez surge la necesidad. Son autónomos y tienen circuitos de protección necesarios.