¿Los MOSFET de canal N pueden descargar condensadores de forma segura?

El tiempo en que pueden manejar la descarga depende de algunas cosas.
1) Cuánta energía hay en los condensadores. E = 0.5 * C * V ^ 2

2) ¿Dónde esperas que la energía se disipe durante el corto? Y qué fracción de la energía total va a entrar en el FET. La energía puede ser disipada en los siguientes lugares.

  a) En la ESR interna de los condensadores.
  b) En la resistencia de la fuente de drenaje del FET
  c) En una serie externa, una resistencia colocada en el circuito para absorber energía durante el corto.   d) En la resistencia del cableado

3) ¿Qué energía pulsada puede manejar el FET? Por lo general, puede encontrar esto en el gráfico del área de operación segura para el FET.

Por ejemplo ...
C = 1mF
V = 30V
ESR = 15mOhms (de la hoja de datos del capacitor)
Por lo tanto ...
E = 0.5 * 1mF * 30V * 30V = 450mJ

Digamos que la hoja de datos para el FET enumera Rds_on = 10mOhms.
Digamos también que tenemos 5mOhms de resistencia de cableado.
El pico actual sería 30V / (10mOhms + 5mOhms + 15mOhms) = 1000A.

Digamos que el gráfico del área de operación segura de la hoja de datos del FET dice que el FET puede manejar 1000A con Rds = 30V para 10us. La calificación de energía pulsada sería entonces de 0.3J. Si el gráfico no dijera que podría manejar un pulso de 1000 A, tendríamos que agregar una resistencia de serie.

La energía disipada en el FET es 450mJ * 10mOhms / (10mOhms + 5mOhms + 15mOhms) = 150mJ.

Entonces, en este caso, el FET sobreviviría porque 150mJ es inferior a 0.3J.

Veamos otro ejemplo ...
C = 1mF
V = 50V
ESR = 15mOhms (de la hoja de datos del capacitor)
Por lo tanto ...
E = 0.5 * 1mF * 30V * 30V = 1.25J

Digamos que la hoja de datos para el FET enumera Rds_on = 10mOhms.
Digamos también que tenemos 5mhms de resistencia de cableado.

El pico actual sería 50V / (10mOhms + 5mOhms + 15mOhms) = 1666A.

Supongamos que la hoja de datos FET dice que el FET no puede manejar más de 100A pico. Por lo tanto, agregamos una resistencia de 0,5 ohmios en serie para limitar la corriente.

La corriente máxima ahora es de 50 V / (10mOhms + 5mOhms + 15mOhms + 0.5 ohms) = 94.34A.

Digamos también que el gráfico SOA dice que el FET puede manejar 100A a 50V para 100us. 100A * 50V * 100us = 0.5J.

La energía disipada por el FET durante la descarga es ...

1.25J * 10mOhms / (10mOhms + 5mOhms + 15mOhms + 0.5 ohms) = 23mJ.

En este caso, la adición de la resistencia en serie redujo en gran medida la energía disipada por el FET. Dado que 23mJ es mucho menor que la calificación de 0.5J, el FET en este ejemplo sobreviviría.

Una cosa a destacar en su caso específico es que no puede depender de la Rds_on de los FET que coinciden. Es decir, no puede asumir que cada FET compartirá la corriente de manera uniforme. En lugar de 100A, 100A, 100A, puede obtener 70A, 130A, 100A o similar. Solo puede garantizar que la compartición actual sea igual si agrega alguna resistencia externa que sea significativamente mayor que la FET Rds_on.

  

¿Los FET simplemente explotarán o pueden descargar la tapa repetidamente?

Explotarán si se sobrecalientan con la corriente. Tal vez no explote, pero una fuente de baja impedancia puede hacer que las cosas se sobrecalienten realmente rápido, y cuando hacen cosas malas pueden suceder.

  

¿Qué clasificaciones y características específicas son importantes para determinar?   si un FET está a la altura de la tarea?

La clasificación de la unión térmica y la cantidad de energía que se está disipando en la pieza. Uno de los problemas que puede tener es el tiempo de transición, ya que la mayor parte de la corriente se generará, habrá un corto período de tiempo en el que la pieza tendrá una alta resistencia a medida que se active. Durante este período, la parte se calentará más (asumiendo que tiene un rdson muy bajo o la resistencia más baja que el dispositivo puede alcanzar cuando la tensión de la compuerta o Vgs es alta). Yo

La otra cosa que afectará la cantidad de corriente que se está obteniendo es la resistencia e inductancia de la serie de capacitores (ESR y ESL). Recomendaría simular el diseño en especia para incluir los números térmicos.

Sugeriría que NO podrá usar 3 * 120 para intentar extraer una corriente de descarga de 300 A de un condensador.

Habrá diferencias entre los dispositivos y cualquier intento razonable de equilibrar la corriente entre esos dispositivos simplemente limitará la corriente máxima extraída.

Para comprender el problema en corrientes tan altas, debe leer algunas de las hojas de datos y las notas de la aplicación de IXYS.

Considere, en primer lugar, un solo dispositivo capaz de sostener 360A, como el IXYS IXFK360N15T2. Lo primero que se piensa es que esto podría estar a la altura de la tarea PERO , entonces debes considerar las limitaciones:

El dispositivo PUEDE admitir 360A, pero no de manera continua (de hecho, puede admitir corrientes de impulsos cortas hasta un sorprendente 900A). En la hoja de datos, vemos que los marcos de unión y de plomo solo pueden soportar 160A. Además, la densidad de energía dentro del canal conducirá eventualmente a una fusión y falla local.

LacapacidadprácticarealdeldispositivosemuestraclaramenteenelgráficoSOAacontinuación:

A medida que aumenta la corriente, el VDD aumentará y los límites de avance, los límites de enlace y los límites de viruta significan que tiene que reducir el tiempo que puede acumular esta corriente.

Por ejemplo, si está descargando un pequeño condensador 0.1uf desde, por ejemplo, 100 voltios, se descargará rápidamente, pero si intenta descargar una matriz de supercápsulas de 100 voltios, simplemente estará generando una luz azul.

No especificó el capacitor o el voltaje, por lo que es difícil ofrecer consejos, pero puede pensar que el circuito de descarga es simplemente el ESR del capacitor y el FET RDS (encendido) como el límite del problema.

Si el ESR del capacitor está cerca del RDS (encendido), entonces aproximadamente la mitad del voltaje del capacitor aparecerá como VDD. A partir de ahí, es simplemente un problema de RC: cuánto tiempo y a qué velocidad bajará el VDD.
Demasiado tiempo para descargarse y las cosas comenzarán a fundirse, lo que es impresionante y exige atención cuando sucede ... pero no es muy práctico.