NMOS Alta frecuencia, conmutación bidireccional rápida, 12V 100A

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Context

Quiero cargar un banco de baterías desde un alternador de automóvil. Cualquiera de los lados puede tener un voltaje más alto que el otro, por ejemplo:

  • El banco de baterías puede ser de 14 V, mientras que el lado del alternador es de 12 V (motor apagado, carga solar)
  • El banco de baterías puede ser de 12V mientras que el lado del alternador es de 14V. (motor encendido, solar no cargando)

Pensé en usar un relé, pero la batería podría extraer una corriente más alta que la que puede soportar el alternador. Por lo tanto, cambiar para controlar la corriente es esencial.

La corriente es muy alta, por ejemplo. 100 A, y por lo tanto se necesita un cambio rápido para reducir la acumulación de calor. Al usar MOSFET en paralelo, el calor actual y el consiguiente se reducen significativamente.

Para reducir la acción de sacudidas en el alternador cuando se enciende, y por lo tanto reducir el estrés y aumentar la vida útil, imagino que la conmutación debería ser de alta frecuencia. Tal vez 1000Hz es suficiente?

Estoy interesado en usar NPN, porque son mucho más baratos. Usaré un circuito barato de refuerzo DC-DC para proporcionar 25 V para conducir la puerta.

Schematic

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Problema

1) ¿Deben los diodos del cuerpo enfrentarse entre sí o alejarse unos de otros?

2) En el diagrama, la conexión es: Batería - > Vd - > Vs + Vs < - Vd < - Alternador

¿Vs estará flotando cuando ambos MOSFET estén apagados? P.ej. ¿es posible que Vs se convierta en 0V y, por lo tanto, viole la calificación máxima de Vgs?

Estaba pensando que al mirar los diodos del cuerpo uno hacia el otro, Vs nunca será menor que el voltaje más alto menos la caída sobre el diodo del cuerpo.

Además, me pregunto si la corriente debe poder fluir desde Vs? Nuevamente, en el esquema actual, con los diodos del cuerpo uno contra el otro, no veo cómo Vs permitiría que fluyera ninguna corriente.

3) Estoy especialmente preocupado por la violación de Vgs < + -20V calificación.

  • Cuando Signal = 5V, entonces Vg = 25V, max Vs = 14V, max Vgs + 14V.
  • Cuando Signal = 0V luego Vg = 0, Vs = (0-14V?), máx. Vgs -14V.

¿Esto es correcto?

    
pregunta user95482301

1 respuesta

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1) Puedes enfrentar los diodos del cuerpo de cualquier manera y funcionará, pero generalmente tengo el terminal de origen de ambos MOSFET conectados entre sí. De esa manera, el controlador de la fuente de la puerta solo está entre dos puntos en lugar de 3. Para NMOS, esto significaría que los diodos se alejan uno del otro.

2) Para activar el MOSFET solo necesita desarrollar un voltaje entre la puerta y la fuente. No necesitas ninguna corriente sostenida para fluir a través de la fuente. Una pequeña cantidad de corriente fluirá entre la puerta y la fuente cuando la puerta se accione inicialmente a medida que la capacitancia de la puerta se carga.

2/3) Si usa un controlador de compuerta adecuado con las fuentes unidas, no tendrá que preocuparse por las puertas flotantes porque el controlador siempre determinará el voltaje de la fuente de la compuerta. Una forma de impulsar los FET de NMOS es con un suministro aislado que se hizo para la conducción en puerta, combinado con un chip de controlador de puerta.

Por ejemplo, podría utilizar esta fuente de alimentación flotante ...

MGJ6D121505LMC-R7

Vin = 9V a 18V. Voltajes de salida doble aislados + 15V y -5V con tierra flotante compartida. Disponible en Digikey por $ 16.75.

enlace

Con este chip controlador de puerta

1EDI60N12AFXUMA1

Disponible por $ 2.87 en Digikey.

un

Al utilizar MOSFET en paralelo, debe preocuparse por el hecho de que no todos se encienden exactamente al mismo tiempo. Así que uno de ellos siempre toma mucha corriente durante un corto período de tiempo simplemente después de un interruptor, lo que lo estresa y conduce a un fallo prematuro. También compartirán la corriente, pero no será igual al 100%, por lo que algunos se calentarán más que otros. Es posible que le resulte más fácil simplemente usar un MOSFET con una clasificación de 100A. Por ejemplo, puedes usar este ...

IXTN660N04T4

Está disponible por $ 19.60 en Digikey.

enlace


Tiene una corriente continua de 660 A siempre que pueda enfriarla. Tiene una resistencia de 0,85 mili-ohmios. Por lo tanto, a 100 A, la caída sería de 85 mV y se generarían 8.5 vatios de calor.

El dispositivo tiene una almohadilla grande y aislada en la parte posterior que tiene una unión a la resistencia térmica de la almohadilla con una clasificación de 0.144 C / W. La almohadilla tiene orificios de tornillo para el montaje. Por lo tanto, teóricamente, podría colocar esa almohadilla aislada en el chasis del vehículo para eliminar todo el calor que necesite.

IXYS corporation vende otros MOSFET similares si necesita un estilo de paquete diferente.


Veo que tiene una resistencia de 1 ohmio como protección de sobretensión para su alternador. Si su alternador realmente puede apagar 100A, entonces probablemente necesite una resistencia mucho más grande.

    
respondido por el user4574

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