disipación de potencia del transistor NMOS SOT-23

Lo que has calculado es la potencia disipada por el solenoide y el transistor juntos. El transistor puede caer 0,1 voltios a través de él cuando pasa a 0,2 amperios, por lo que su disipación de potencia es de 20 mil vatios.

En su caso, el 2N7002 quizás esté un poco más cerca del límite. Vea la gráfica a continuación: -

Lo que esto le dice es que si maneja la compuerta con 5 voltios y está pasando 0.2 amperios a través del drenaje, la caída de voltaje desde el drenaje a la fuente podría ser de 0.3 voltios. La potencia disipada es de 60 mW.

Sin embargo, si está conduciendo la puerta con señales lógicas de 3V, es probable que se fríe porque a 0.2A no hay resolución a la curva de 3V. En realidad, el circuito tomará aproximadamente ~ 50 mA con un 75% de la tensión en el transistor, por lo que la potencia sería de ~ 675 mW y demasiado para un 2N7002 insignificante.

Aparte de eso, después de leer la hoja de datos, ~ 0.1A (Fairchild) es el límite absoluto para el 2N7002, por lo que no debe considerar usar este dispositivo para accionar un solenoide de 0.2A. Por otro lado, para NXP, el límite es de 300 mA (paquete SOT23), por lo que debe verificar cuál es la fuente del dispositivo. Puede ser molesto cuando diferentes proveedores hacen esto. El estado de Supertex 115mA (igual que FC) y no entraré en ningún otro, pero espero que veas el problema.

También necesitará un diodo de captura de retorno a través del solenoide porque, cuando apaga el FET, la corriente a través del solenoide ha creado un campo magnético y, por lo tanto, tiene energía almacenada: esta energía se convierte en un gran pico de voltaje que Daña fácilmente los transistores cuando intentan desactivar el solenoide.

Está calculando mal la disipación de potencia de su transistor.

18V * 0.2A es la potencia del solenoide. La potencia del NMOS es la caída de voltaje en el transistor por la corriente a través de él.

Por lo general, para un MOSFET completamente conmutado, tendrá un valor óhmico dado en la hoja de datos como rds (activado), que es la resistencia de estado. Así que puedes calcular la potencia como si el transistor fuera una resistencia (P = I²R).

A menudo, la hoja de datos también cita una corriente máxima de pulso y la duración de esos picos, lo que sería lo que supone. Tomará bastante más energía por un corto tiempo, pero necesita tiempo para que el calor se disipe y la parte no se sobrecaliente y se dañe. Esos pulsos suelen ser mucho más cortos que segundos o minutos.

Cometes un error común. Debe utilizar el transistor NMOS como un interruptor, lo que significa que es conductor o no conductor. Cuando no es conductor, no fluye corriente por lo que P = V * I = 18 V * 0 = 0 W, Bien, no hay problema.

Cuando el NMOS está conduciendo y el solenoide está activado, la corriente fluye pero el 18 V no debe atravesar el transistor, ¡debe caer sobre el solenoide! Si observa la hoja de datos de 2n7002, debería encontrar que tiene una resistencia de activación de alrededor de 4 ohmios, este valor depende de los Vgs que aplique y la corriente. La corriente será de 0.2 A * 4 ohmios = 0.8 voltios Entonces, la potencia disipada será: P = 0.8 * 0.2 = 0.16 W ¡Esto es lo suficientemente bajo!

Conclusión: ¡esto funcionará absolutamente bien!

Estás usando el MOSFET como un interruptor. Cuando el MOSFET está ENCENDIDO, aparecerá como una resistencia de bajo valor entre el drenaje y la fuente. Esto se llama Rds ON. Para un 2N7002 de NXP, esto es aproximadamente 2.8 Ohm (asumiendo que Vgs = 10V, Id = 0.5A y Tj = 25C).

Con 200 mA de corriente de drenaje, la caída de voltaje es de 0.56V. La disipación de potencia del MOSFET es 0.56V * 0.2A = 112mW. Esto significa que con el suministro de 18V, (18V - 0.56V) está a través del solenoide.

El momento en que el voltaje de su carga es importante es cuando el interruptor está apagado. En ese caso, el MOSFET no debe conducir la corriente (tal vez una pequeña fuga), y el MOSFET debe "bloquear" la tensión de alimentación total a través del drenaje y la fuente. Esta es la clasificación de voltaje de la fuente de drenaje, que es de 60 V para el 2N7002.

La razón por la que su prototipo pareció funcionar bien es porque solo tuvimos una disipación de potencia de 112 mW. La hoja de datos NXP especifica una disipación de potencia máxima de 0.83W a 25 ° C ambiente. Los límites de potencia se establecen principalmente por la temperatura máxima de la unión y la resistencia térmica. Un SOT-23 tiene valores típicos de resistencia térmica de 100 - 150C / W (depende de PCB, diseño, etc. - a menudo es un poco de una conjetura).

En el peor de los casos, la unión del dispositivo se calienta a 0.112W * 150C / W = 16.8C por encima de la temperatura ambiente. Por encima de la temperatura ambiente es importante porque significa que es posible que deba reducir la clasificación de un dispositivo si su producto necesita funcionar a temperaturas ambiente más altas. P.ej. Si el circuito necesita funcionar a una temperatura ambiente de 80 ° C, la temperatura de la unión sería de 96.8 ° C. El límite es de 150 ° C, por lo que el circuito debería estar bien para usar.

Es peligroso si las especificaciones para las partes genéricas son diferentes entre los fabricantes. En ese caso, puede ser conveniente seleccionar un MOSFET diferente o permanecer dentro de las especificaciones del peor de los casos.