Arduino Programmable Constant courant puissance résistance charge fictive (4 / 16 étapes)

Étape 4: BUK954R8-60F - MOSFET

Sans doute l’élément le plus important dans la conception d’ensemble est le MOSFET, cette charge fictive utilise le type de BUK954R8-60F N MOSFET - fiche technique.

Un MOSFET si très similaire à un transistor avec une différence majeure, le MOSFET est une tension contrôlée dispositif et un transistor est un dispositif de contrôle actuel. Vous pouvez considérer le MOSFET (comme avec un transistor) comme un tuyau muni d’une valve en ligne. En contrôlant cette valve, que vous pouvez déterminer combien de courant est loué si le tuyau, avec des transistors de type N, plus le courant vous appliquer à travers la valvule plus actuel, il laissera débit à travers le tuyau, avec MOSFET de type N, plus la tension vous appliquez au robinet le plus courant, il laissera à travers le tuyau.

C’est assez sur les transistors, permet de se concentrer sur les MOSFETs et obtenir la terminologie correcte. Un MOSFET a généralement 3 broches,

1. Source
2. Porte
3. Drain

L’image ci-dessus montre le symbole de circuit pour le MOSFET à canal N. Conventionnel actuel découle le Drain à la Source (c’est le tuyau) et est contrôlée par la porte (c’est la vanne). Comme la porte a une très haute impédance d’entrée (similaire à résistance) pratiquement aucun courant se jette dans la porte quand elle a une tension appliquée. Cela le rend fantastique pour conduire directement à partir de l’ampli-op ou microcontrôleur comme il n’est pas n’importe quel courant de l’appareil à contrôler, à la différence du transistor qui prend cours et peut surcharger le contrôleur ou le transistor, c’est pourquoi on voit souvent une « résistance de base » avec transistors. Cette propriété du MOSFET ayant une impédance de très haute barrière signifie que la porte est en fait un gros condensateur, cela peut causer des problèmes qui nous étudierons dans une autre étape.

Il y a quelques propriétés importantes lorsque l'on compare les MOSFETs différents que nous nous pencherons maintenant sur,

• VDS - tension drain-source - c’est la tension à travers les tiges de drain et source lorsque le MOSFET est désactivé.
• ID - courant de drain - c’est le courant qui circule à travers les tiges de drain et source.
• Ptot - puissance totale dissipée - c’est combien peut dissiper le MOSFET de puissance.
• RDS sur - source d’évacuation sur la résistance - c’est combien le MOSFET a lorsqu’il est entièrement sur la résistance.
• Vgs(TH) - tension de seuil porte source - c’est combien de tension doit être appliqué à la porte avant du MOSFET commence permettre un courant à travers.

Il y a beaucoup plus de choses à considérer, mais ce sont certainement les plus importantes pour ce projet. Si nous pensons à notre cahier des charges, notre tension d’entrée de la charge maximale est de 12V, cela représentera Vds lorsque le MOSFET est désactivé, le Vds max pour ce MOSFET est 60 volts, conformément au tableau 1 dans la feuille de données. Notre courant d’entrée maximum est 8 a, cela représentera Id, l’Id max pour ce MOSFET est 100 a conformément au tableau 1 dans la feuille de données. Notre dissipation de puissance maximale est de 50W, cela représentera Ptot, le Ptot maximale pour ce MOSFET est 234W conformément au tableau 1 dans la feuille de données. Comme vous pouvez le voir, notre projet est bien dans les limites de ce MOSFET, comme une note de côté, il ne serait pas souhaitable de pousser n’importe quel produit dans ses limites.

Cela laisse le Rds sur et le Vgs(th), Rds sur n’est pas que critique pour ce projet que le MOSFET sera presque jamais allumé tout le chemin. Le Vgs(th) est la propriété principale qui m’a amené à choisir cette MOSFET, pour cette application particulière, il est très important d’avoir un MOSFET qui commence à procéder à une tension de la porte basse, pourquoi demandez-vous ? Parce que nous roulons ce MOSFET avec un ampli-op qui possède une tension de 5 volts et sortie donc max tension de 5 volts (ou proche). Nous devons donc ce MOSFET à mener tous le courant que nous voulons avec une tension de grille inférieure à 5V. Il peut être assez difficile de trouver un MOSFET qui vont permettre à cet beaucoup courant au travers d’une tension de grille de moins de 5 volts, ils sont assez souvent dans l’ordre de 10 ou 12 v. Un MOSFET qui mène à des tensions de porte inférieures est souvent appelé un niveau logique MOSFET.

Une autre chose très importante à considérer est la dissipation de puissance totale du MOSFET et quelle température il va devenir. Comme nous avons discuté à l’étape 1, chaque fois que vous avez un courant traversant une résistance qu'il chute tension, lorsqu’il y a une chute de tension dans cette situation il y a dissipation d’énergie, en d’autres termes, qui injecte de l’énergie qui est perdue sous forme de la tension est convertie en chaleur et dissipée par le MOSFET. Nous pouvons considérer fondamentalement de nos MOSFET comme une sorte de résistance variable, cela nous permet de calculer combien d’énergie il se dissipe. Permet d’envisager une 12 volts d’entrée et nous avons mis notre courant de 4 ampères, pour faciliter le calcul permet de considérer que l’ensemble 12V est abandonné par le MOSFET (bien sûr nous laissez tomber une tension dans les résistances de sens, mais permet de ne pas faire notre vie difficile à ce stade). Pour déterminer la puissance dissipée, nous utilisons encore une fois, cette formule

P = V x j’ai
= 12 x 4
= 48w

Donc, c’est où vous pouvez comparer cela à la feuille de données et de penser, "Ouais, sa sous le 234w, nous sommes juste!" Malheureusement ce n’est pas que facile, il y a un facteur très important que nous devons considérer, quelle température il obtiendra ? Nous pouvons la tête de la feuille de données et trouver le Rth(j-a) - résistance thermique de l’échangeur à la température ambiante - cette valeur vous indique à quel point cet appareil passera en température lorsqu’il est monté autoportante en air calme. Ce dispositif s’élèvera à 60K/W selon le tableau 5 dans la fiche technique. Qui est 60 degrés Kelvin par watt de puissance dissipée, c’est aussi la même chose que dire 60 degrés Celsius par watt, Kelvin est parfois utilisé comme sa valeur absolue. Laisse ainsi faire les maths, si nous sommes dissipation 48 watts, nous passera de 48 x 60, qui est de 2880 degrés ! qui provoquera la fumée s’échapper de magie et pourrait être très dangereux ! Pour éviter cela, nous devons un dissipateur de chaleur, un grand !

Résistance thermique n’est pas si difficile à trouver mais il y a beaucoup de choses à considérer, que Dave Jones fait un travail fantastique d’expliquer dans cette vidéo, je vous suggère de regarder si vous le pouvez.

Dans ce projet qui est de 100 mm de large et réduit notre échauffement à 2,22 degrés Celsius par watt en air calme, ce maintenant emmène notre chaleur monter notre dissipation de puissance maximale de 50 watts à 2,22 x 50 = 111 degrés Celsius, beaucoup plus respectable, j’ai utilisé le dissipateur de chaleur Aavid Thermalloy OS518-100-B !

Alors, qui couvre les décisions de conception faites en choisissant le MOSFET.