Pregunta sobre el cambio de n-MOSFET

Placement

Usted es correcto, la corriente antes y después de la carga es siempre la misma. Debido a que el voltaje que conecta el MOSFET se mide entre gate y source , es mejor que lo coloque entre la carga y la tierra para que obtenga una mayor diferencia de voltaje.

Cooling

Para determinar la necesidad de un disipador de calor, primero debe calcular la potencia que se pierde en el MOSFET. Esto es

$$ P = R_ {DS (on)} \ cdot I ^ 2 $$

En Vgs = 10 V tiene una resistencia de 1.4, que en 4 A significa una potencia de 22 W. Como menciona Russell, es mejor que te decidas por un MOSFET con un Rds mucho más bajo (encendido), hay Los MOSFET disponibles con un Rds (encendido) lo suficientemente bajo como para funcionar sin un disipador de calor, pero de todos modos vamos a hacer el cálculo para este:
A una temperatura ambiente de 30 ° C y una resistencia térmica de 62.5 K / W (que figura en la hoja de datos), la unión alcanzaría más de 1000 ° C, lo que está muy lejos de la escala en la Fig. 8 y es demasiado caliente, incluso según estimaciones del sentido común. Así que definitivamente necesitas un disipador. Elija uno, busque su resistencia térmica en su hoja de datos, agréguela a la resistencia térmica empalme a la caja del disipador del MOSFET (1.9 K / W) y luego vuelva a realizar el cálculo.

Tenga en cuenta que el calor debe disiparse de la caja (por un ventilador o por convección natural) para mantener la temperatura ambiente.

On-Voltage

El MOSFET que has elegido tiene un Vgs (th) típico de 4 V. No dan el Rds (on) para ese voltaje y tampoco hay un diagrama de Rds (on) vs. Vgs, sino de la Fig. 2 se puede ver, que el Rds sigue siendo bastante grande a 4V. No nos dijo el voltaje en el que funciona su µC, pero si es de 5 V o incluso de 3,3 V, necesitará un controlador MOSFET para manejar este MOSFET. Esto es probablemente cierto para todos los MOSFET de ese rango.

Operación básica:

Piense en el FET como un interruptor de encendido / apagado o toque.

El flujo de corriente es como el flujo de corriente de agua.
 La fuente de alimentación o la batería es como una bomba o un cabezal de agua.
 La carga es como un motor hidráulico o un vertedero que deja caer la cabeza de agua o un orificio en una tubería que disminuye la presión cuando el agua se escapa.

La corriente fluye DESDE la bomba a través de la carga a través del interruptor de regreso a la entrada de la bomba.

O

La corriente fluye DESDE la bomba a través del interruptor, luego a través de la carga y luego vuelve a la entrada de la bomba.

De cualquier manera, la corriente DEBE fluir a través del interruptor y la carga, independientemente del orden en que se encuentre.

ELECCIÓN DE MOSFET:

Un MOSFET correctamente especificado cumplirá fácilmente con sus requisitos.
 El que ha indicado es bueno para aplicaciones de alto voltaje, pero no es adecuado para esta tarea debido a su alta resistencia en resistencia = Rdson.  Esta alta resistencia es una característica de la capacidad de alto voltaje del MOSFET y no será un problema importante en su función prevista.
 Un MOSFET para satisfacer sus necesidades puede tener un voltaje nominal Vds de 10V o más, pero las piezas de 20V o 30V son más seguras y baratas, y una corriente nominal de 5A, pero las piezas de 10A a 30A o incluso de 50A también son a menudo tan baratas y tienen Algunas ventajas.

Si se elige una parte con Rdson = 0.1 ohmios, en disipación a 2A = I ^ 2R = 2 ^ 2 x 0.1 = 0.4 vatios. Un paquete TO220 funcionará a este nivel de potencia sin disipación térmica y un dispositivo de superficie de paquete DPak solo necesita una modesta disipación térmica de cobre. Si Rdson tiene una disipación de 0.02 ohmios (que se logra fácilmente con los dispositivos modernos) a 2A = 2 ^ 2 x 0.020 = 0.08W ~ = 00.1 Wa y no se necesita el disipador de calor con los dispositivos anteriores

** ¿Cuál es su sistema Vdd - es decir, qué voltaje de variador está disponible?
 2V / 3V3 / 5V / más ... Muy importante para la selección FET.

MOSFET adecuado:

Hice una búsqueda en Digikey de 30v +, 10A + NChannel MOSFTS con un voltaje máximo de activación de la puerta de 2V

El artículo almacenado más barato es un paquete SMD pero un aficionado casi amigable
NXP (Philips) PSMN9R5-30YL - hoja de datos
 63c / 1 Digikey en stock 30V, 44A!, 9.8 milliohm !!!
 Rson no es agradable a 2.5V Vgs pero tiene menos de 15 miliohmios a 3V.
 es decir, conducir en un sistema de 3.3 V o más es bueno.

ST marca DPak STB85NF3L - hoja de datos

30v, 85A !!!,
 Bueno en 3V drive
 Excelente en 5V drive
Sobre Under 80c / 1.

[TO220 STP55NF06 60V 55A $ 1.56 / 1 pero TO220 puede ser adecuado.] ( STP55NF06)
 Buena a 2.5V gate drive
 Excelente en la unidad de puerta 34V
 Funciona ~~ en 2V gate drive.

No dices cuál es la carga.
Si es inductivo, DEBE tener un diodo inverso colocado sobre él.  1 x 1N400x probablemente será suficiente.

Si no es inductivo, un diodo inverso no daña, cuesta unos centavos y le ahorrará si la carga es de hecho más inductiva de lo esperado.  Murphy acecha en todas partes.

Parece que tienes una idea errónea de la corriente. La corriente fluye a través de un conductor en la misma cantidad a través de todo eso. Es como una autopista. Cuando un automóvil se sube a la autopista, otro se baja y siempre hay automóviles que se mueven entre ellos. Así que no importa qué dispositivo coloque en serie con su carga, tendrá la misma corriente que la carga.

Básicamente, la corriente no puede ser "respaldada" porque terminarás violando la conservación de la energía / carga. Cuando un electrón ingresa a un conductor, otro debe irse (esto incluso sucede en los condensadores donde parece que en realidad está almacenando electrones). Si esto no sucede, tienes un exceso de electrones y en algún otro lugar un déficit. Incluso solo unos pocos electrones en este estado pueden crear fuerzas enormes, por lo que nunca puede suceder en ningún grado (los rayos son un ejemplo bastante extremo, pero aquí estamos hablando de electrones básicos).

Los voltios no fluyen. La corriente a través de un fet (o cualquier dispositivo) creará calor dependiendo de la resistencia de ese dispositivo. Un feto tiene una resistencia asociada con él. Si tiene el feto completamente encendido, la potencia disipada es P = I ^ 2 * R_ds (encendido). Si P es demasiado grande (por lo general más de una W o dos para fets eléctricos), debe usar disipadores de calor ... que requieren cálculos con resistencias térmicas para determinar la temperatura de la unión del fet (puede ser bastante complicado). / p>

La forma más sencilla es simplemente obtener un fet con R_ds reducido (en) o paralelos.

Hay un montón de factores involucrados. Lo mejor que puedo decir es experimentar y divertirse. Cuando quemas unas cuantas mascotas, rápidamente empiezas a entenderlo todo. No es tan complejo, pero hay muchas cosas pequeñas que aprender. Las fets son dispositivos geniales y tienen muchos usos, pero también tienen algunos problemas.

Tenga en cuenta que 4A para una potencia de 10mOhm es solo 16 * 0.01 = 160mW. Cualquier power fet hará (pero tenga en cuenta que se necesita más para conducir un power fet) sin sincronización de calor. Pero un pequeño mosfet de señal con resistencia a 10Ohms disipará 16 * 10 = 160W. Literalmente explotará.

Por lo tanto, la compensación es encontrar el tamaño adecuado de mosfet que puede manejar a la velocidad que necesita y puede manejar la corriente que desea. Siempre habrá mosfets que se pueden usar sin disipadores de calor, pero no siempre es práctico. Podrías paralizar 1M mosfets si quisieras. Esto reducirá la resistencia en un factor de 1M. Cuantos más mosfets tengas en paralelo, más difícil será convertirlos a todos lo suficientemente rápido.