MOSFET Diseño de circuitos y consideraciones térmicas

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Soy un novato en EE, y solo quería verificar que el diseño que se me ocurrió para un circuito MOSFET que impulsa una bomba de agua 12V 500mA funcionará. También me gustaría confirmar que puedo ejecutar el MOSFET de canal N en cuestión ( RUR020N02 ) sin un disipador de calor.

P8 es un bloque de terminales de dos polos al que se unirá la bomba. El MOSFET tiene una puerta de nivel lógico de 1.5V, que será controlada por un pin de E / S de 3.3V desde un Atmega328p.

Por la investigación que he realizado, he aprendido que es bueno tener una resistencia desplegable ( R9 ) en el caso de que el pin de E / S digital del microcontrolador ( PUMP ) se deja flotante, así como una resistencia limitadora ( R10 ) para mantener el pin de E / S de uC dentro de las especificaciones (20-40mA). Creo que esto también puede actuar como un divisor de voltaje, pero la caída de voltaje debería ser insignificante en este caso y aún estar muy por encima del umbral de la puerta.

He agregado un diodo de retorno por si acaso, aunque no estoy seguro de si realmente se necesita uno. La bomba es un impulsor, por lo que supongo que tiene los mismos problemas que con el funcionamiento de un motor de CC: no estoy seguro de si la bomba tiene su propio circuito de protección interno.

Por lo tanto, mi pregunta principal es si este diseño es adecuado para mis necesidades o no.

Sin embargo, también me gustaría saber si necesitaría usar un disipador para este MOSFET SOT-23 en particular.

Basado en la hoja de datos (vinculada arriba), tiene una disipación de potencia de 0.54W a 25 ° C . Dado que el MOSFET tiene un valor R DS (activado) de alrededor de 105mΩ y mi bomba extrae 500mA , debería estar bien sin un disipador térmico, ya que solo tendrá que disipar 52.5mW , ¿correcto?

0.105Ω x 0.500A = 0.0525W

Suponiendo que el MOSFET se encienda completamente en un período de tiempo aceptable.

    
pregunta Matt

2 respuestas

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La mayoría de las veces has pensado esto correctamente.

Un problema que veo en sus figuras es la disipación de potencia del FET. Usted dice que la puerta será accionada por una salida digital de 3.3 V. Lo único garantizado en Rdson es de 135 mΩ a 2,5 V de puerta de acceso. No puede usar la figura de 105 mΩ, ya que es para una unidad de compuerta de 4.5 V.

La disipación de potencia será (500 mA) 2 (135 mΩ) = 34 mW. Tendrá dificultad para notar que se calienta. No está cerca de ningún límite.

La corriente de arranque será mucho mayor que la corriente de funcionamiento constante de 500 mA. Sin embargo, no durará mucho, así que parece que estarás bien. Tenga en cuenta que la corriente pulsada máxima que este FET puede manejar es de 6 A. Eso suena suficiente a 12 veces la corriente de operación. Por supuesto, la disipación será bastante grande entonces, pero nuevamente, será de corta duración. Sin detalles sobre el motor, podemos decirlo con seguridad, pero creo que probablemente estarás bien.

Es bueno que pongas R9 allí, pero yo haría que sea más pequeño. 100 kΩ hará un mejor trabajo contra el ruido que puede ser detectado, y aún no tiene ninguna consecuencia para su salida digital.

Si planea encender y apagar la bomba rápidamente, usaría un diodo Schottky para solucionar los problemas de tiempo de recuperación inversa. Si siempre deja la bomba apagada durante más de un milisegundo o menos, entonces esto no importa.

También pondría una pequeña tapa en la bomba, especialmente si no vas a cambiarla rápidamente. Eso ayudará con las emisiones de RF.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Debería estar bien: lea la hoja de datos y encuentre este gráfico que tengo marcado en rojo: -

Con un voltaje de fuente de compuerta de 2,5 voltios y una corriente de drenaje de 500 mA, la caída de voltaje en el dispositivo suele ser de aproximadamente 50 mV.

La disipación de potencia es de 500 mA x 50 mV = 25 mW estática.

Conducirlo a 3v3 mejorará esto ligeramente. Busque siempre este gráfico y no siempre confíe en los titulares de la página 1, aunque, para este FET, los 0.105 ohmios se ven reflejados en la gráfica.

Por cierto, tu cálculo estaba equivocado acerca del poder. La potencia es corriente al cuadrado x ohmios, entonces la potencia = 0.5 x 0.5 x 0.105 = 26 mW.

    
respondido por el Andy aka

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