Как узнать напряжение, при котором mosfet полностью открыт?

teotiger

Вобщем сабж. Микросхема переключает ключи на полевичках, которые управляют обмотками BLDC мотора. Полевички взяты с запасом, но стоит нагрузить мотор хотя бы до 8А и транзисторы за 10 сек раскочегариваются градусов до 80ти (стоят правда без радиатора) причем на холостых (2а) еле теплые.
Грешу на то что микруха не может полностью открыть мосфеты и при бОльших токах за счет сопротивления недооткрытого канала выделяется слишком много тепла.
ПС 20А авиамодельный регулятор тоже без теплоотвода держит эти самые 8а не негреваясь вообще, так что врядли в радиаторе дело

Вобщем как по даташиту узнать, при каком напряжениии транзистор будет полностью открыт? Макс напряжение И-З ?

ПС

TDA5142t.JPG: (84.86 КБ) 1616 скачиваний

Реклама

kalobyte

зависит от скорости открытия и закрытия
с напряжением может быть все нормально, а вот скорость работы транзисторов не очень или сопротивление внутренних ключей в мелкасхеме слишком большое для емкости твоих транзисторов

VGS (Gate-to-Source Voltage) – напряжение насыщения затвор-исток. Это напряжение, при превышении которого увеличения тока через канал не происходит. По сути, это максимальное напряжение между затвором и истоком.

VGS(th) (Gate Threshold Voltage) – пороговое напряжение включения транзистора. Это напряжение, при котором происходит открытие проводящего канала транзистора и он начинает пропускать ток между выводами истока и стока. Если между выводами затвора и истока приложить напряжение меньше VGS(th), то транзистор будет

Реклама

КРАМ

teotiger писал(а):Вобщем сабж.

Напряжение "полного" открывания МОСФЕТа в даташите не приводится.
Зато приводится сопротивление канала ПРИ ОПРЕДЕЛЕННОМ напряжении затвор-исток.
Вот это самое напряжение и является тем самым напряжением "полного" открывания.
Ну а динамические потери ключей зависят от тока, который способен выдать драйвер затворов, полного заряда затвора МОСФЕТА и частоты коммутации.

teotiger

КРАМ писал(а):
teotiger писал(а):Вобщем сабж.
Напряжение "полного" открывания МОСФЕТа в даташите не приводится.
Зато приводится сопротивление канала ПРИ ОПРЕДЕЛЕННОМ напряжении затвор-исток.
Вот это самое напряжение и является тем самым напряжением "полного" открывания.
Ну а динамические потери ключей зависят от тока, который способен выдать драйвер затворов, полного заряда затвора МОСФЕТА и частоты коммутации.

Ну вроде считал (щас форумулу искать не буду) и при частоте коммутации в 10кГц средняя емкость используемых полевичков в 1500пФ вполне успевала и заряжаться и разряжаться....

Ладно, считаете есть смысл поднапрячься и заказать "логик" мосфеты (которые и ставят в регули с микроконтроллером) и у которых напряжение заряда затвора пониже? Или не поможет ибо на таких высоких частотах коммутации драйверы моей ИС не успевают заряжать/разряжать затворы полевичков?
Просто когда в свое время лопатил интернет то натолкнулся на инфу что если мосфет на 2-4В начинает открываться то 6ти должно хватить для полного открытия.

И да, кстати, судя по даташиту получаем это:
RDS(on) Static Drain-to-Source On-Resistance 0.117 Ω, VGS = -10V, ID = -11A
Питал все от 11В, на завторах было -8, но тем не менее при токах 8А мосфетики делали печечку мгновенно.... это при нагрузках, когда частота коммутации была знааааачительно ниже чем на холостых. Так что если бы ИС не успевала заряжать затворы то на холостых проблема встала бы еще ярче... ну или как минимум так же (ток на холостых в 3 раза меньше)

Реклама

КРАМ

teotiger писал(а): И да, кстати, судя по даташиту получаем это:
RDS(on) Static Drain-to-Source On-Resistance 0.117 Ω, VGS = -10V, ID = -11A
Питал все от 11В, на завторах было -8, но тем не менее при токах 8А мосфетики делали печечку мгновенно.... это при нагрузках, когда частота коммутации была знааааачительно ниже чем на холостых. Так что если бы ИС не успевала заряжать затворы то на холостых проблема встала бы еще ярче... ну или как минимум так же (ток на холостых в 3 раза меньше)

Считаем статические потери.
P=I^2*Rds=64*0,117=7,5 Ватт.
Тепловое сопротивление кристалл-среда у IRF9540 составляет 62 градуса/ватт
То есть перегрев кристалла относительно среды у транзистора без радиатора при 7,5 ваттах на стоке составит 7,5*62=465 градусов.
Из чего следует, что прежде чем что либо паять, нужно сначала ПОСЧИТАТЬ, а не искать в инете всякие глупости.
Второй транзистор в Вашей схеме - IRFZ30 имеет сопротивление канала при 10 вольтах затвор-исток = 50 мОм
При токе 8 ампер в статике на нем будет рассеиваться мощность 64*0,05=3,2 Ватта. Тепловое сопротивление его корпуса (без радиатора) составляет 80 градусов/ватт
Значит перегрев относительно среды составит 80*3,2=256 градусов.
То есть выбор Вами транзисторов даже для статического режима КРАЙНЕ безграмотен.
Пороговое напряжение отпирания МОСФЕТА к расчету никакого отношения не имеет и глупости про 6 вольт оставьте на совести тех, кто Вам их написал.
На самом деле при меандре статическая мощность будет вдвое меньше, но это ничего не изменит.
Динамический режим.
Потери динамического режима зависят не от входной емкости (точнее расчет не от нее), а от ПОЛНОГО ЗАРЯДА ЗАТВОРА транзистора и ТОКА ДРАЙВЕРА затвора.
9540-ой имеет полный заряд затвора 97 нКл. То есть при токе КЗ у драйвера 100 мА (бегло посмотрел даташит на Ваш драйвер) время переключения для этого транзистора составит 97/100=0,97мкс. При частоте переключения 10 кГц (период 100 мкс) это составит 1% от периода, то есть динамические потери составят 1% от мощности В НАГРУЗКЕ.
То же самое для 30-го транзистора дает 30 нКл/100 мА=0,3 мкс То есть 0,3% от мощности в нагрузке.
Далее считайте сами.
ЗЫ. Как Вы измеряли напряжение на затворе - это отдельный вопрос. Напряжение нужно измерять МЕЖДУ ЗАТВОРОМ И ИСТОКОМ. А не относительно земли.

Реклама

teotiger

А вот за этот пост большое спасибо, разжевано отлично. Значит буду пересчитывать цепи опять.

КРАМ писал(а): ЗЫ. Как Вы измеряли напряжение на затворе - это отдельный вопрос. Напряжение нужно измерять МЕЖДУ ЗАТВОРОМ И ИСТОКОМ. А не относительно земли.

Ток вот это уже обидно

Конечно я знаю "относительно" чего измерять

Реклама

КРАМ

Чтобы ставить МОСФЕТы без радиатора при Вашем токе, нужно применять транзисторы с Rds около 10 мОм и менее. Для P-канальных ключей это будет очень небюджетно. С N-канальными заметно проще, но тоже нужно выбрать. Традиционно низкое сопротивление канала будет сочетаться с большим зарядом затвора, что потребует внимания для динамического режима.
И учтите, в даташите на Ваш драйвер фигурирует ток не только 100 мА, но и 10 мА (вроде бы разный для разных плеч). Это тоже может быть проблемой.

teotiger

КРАМ писал(а):Чтобы ставить МОСФЕТы без радиатора при Вашем токе, нужно применять транзисторы с Rds около 10 мОм и менее. Для P-канальных ключей это будет очень небюджетно. С N-канальными заметно проще, но тоже нужно выбрать. Традиционно низкое сопротивление канала будет сочетаться с большим зарядом затвора, что потребует внимания для динамического режима.
И учтите, в даташите на Ваш драйвер фигурирует ток не только 100 мА, но и 10 мА (вроде бы разный для разных плеч). Это тоже может быть проблемой.

Подумываю подобрать транзисторы с корпусом поменьше, Dpak или паучки, и запараллелить.... По приведеным вами формулам теплового режима лучше поставить 4 маленьких транзистора по 5А чем один здоровый на 20, ибо в 4 раза ниже ток это в 16 раз меньше t (правда и емкость затвора в 4 раза больше) То-то я думал почему в регуляторах авиамоделей стоят по три мосфета вместо одного (но там же как-то их открывают, 2-3 в параллель).... Ток размеры платы ограничивают... 25Х80 надо все это втиснуть

10мА это я так понимаю питание самой микросхемы, которое Vp. Ограничение тока 100-150-200мА, берем среднее, учитывая что в каждый момент включены только 2 фазы из трех можно прикинуть что где-то 100мА драйвер каждой фазы и выдаст (ну это если дядюшка Ляо не экономил)

А насчет бюджетности.... надо запускать 3фазный BLDC с токами потребления до 30А, ну до 20 хотябы, учитывая что он будет работать пару минут всего... выпускаемые промышленностью контроллеры все "програмабли" как я их называю... одной кнопкой включить/выключить- проблема.... так что дешевле и проще вариант чем такой я пока не нашел... в программировании не силен и сделать прошивочку для микроконтроллера, который бы, как в заводских регулях, управлял ток н-каналами, я в ближайшее время точно не осилю, а готовенькой в интернетах не нашел