Proiecta

Acum este necesar să proiectăm un circuit capabil să gestioneze curent de mare putere și să calibrăm componentele în consecință.

  • Proiecta
    • MOSFET
      • PWM - viteză
      • MOSFET - capabilități
      • MOSFET - șofer
      • MOSFET - moduri
      • MOSFET - în paralel
      • MOSFET - trageți în jos
    • Disiparea termică
      • Calcule ale puterii de disipat
      • Calcul cu un răcitor
      • Calcul cu un ventilator
      • Mai rece
      • Racitor - ansamblu
      • Cablare
    • Alimente
    • Sursa imaginii

MOSFET

PWM - viteză

Viteza modulației (PWM) pe un Arduino este implicit 500Hz pentru ieșirile 9, 10 și 11 și 1Khz pentru ieșirile 5 și 6. Cu o singură linie de cod, puteți modifica această viteză și puteți merge până la 62KHz.

Există o relație între această viteză și disiparea căldurii.

MOSFET - capabilități

Singura limitare a vitezei de comutare depinde de capacitățile interne ale MOSFET, în special de capacitatea de intrare, adică de capacitatea rețelei (Ciss). Este nevoie de ceva timp până când capacitatea se încarcă și se descarcă complet.

rezistența termică

Mergi mai departe:

MOSFET - șofer

Driverele MOSFET sunt, prin urmare, obligatorii pentru frecvențe PWM mare și pentru a limita supraîncălzirea.

Această schemă a fost testată și funcționează bine. Conectează un Arduino cu o ieșire PWM, un driver MOSFET, un MOSFET cu canal N și un far auto:

MOSFET - moduri

La fel ca tranzistoarele, MOSFET-urile evoluează în timp în două moduri: modul liniar și modul saturat.

În modul liniar, aceasta este faza de amplificare: un curent redus aplicat porții sale dă un curent mult mai mare la ieșire. Într-un tranzistor, este cam același caz pentru un MOSFET, curentul de la colector la emițător variază proporțional cu baza sa. Acesta este principiul din spatele tuturor circuitelor analogice, cum ar fi amplificatoarele și altele. În această fază, MOSFET rezistă curentului. Acest lucru nu este banal, de îndată ce există rezistență, există disipare de căldură, o vom vedea imediat după.

În modul saturat, MOSFET acționează ca un comutator, lasă să treacă aproape total actual. Într-adevăr, rezistența sa activă (Rdson) este aproape zero. Exemplu aici cu MOSFET-ul folosit în prototip, FDP61N20, Rdson-ul său este 0,041Ω, ceea ce este foarte mic.

MOSFET - în paralel

MOSFET - trageți în jos

Disiparea termică

Atunci când o componentă rezistă curentului, energia este disipată sub formă de căldură. Aici, este vorba de un curent puternic, deci potențial de creștere mare a căldurii. Pe fișa cu date a unei componente găsim temperatura de utilizare a acesteia (Gama de temperatură de funcționare și depozitare) între o temperatură minimă și maximă. Dacă componenta se încălzește peste acest interval, din cauza funcționării circuitului sau a căldurii ambiante, componenta se poate arde și poate provoca daune restului circuitului sau poate deveni periculoasă. În plus, o componentă durează mai mult dacă temperatura sa rămâne normală.

Pentru reducerea căldurii sunt utilizate mai multe tehnici: răcitoare sau radiator (radiator), ventilatoare, module Peltier, plasarea MOSFET-urilor în paralel etc. Un videoclip foarte bun în limba engleză explică modul în care se ia în considerare temperatura în proiectarea circuitelor: http://www.eevblog.com/2010/08/15/eevblog-105-electronics-thermal-heatsink-design-tutorial/

Calcule ale puterii de disipat

Temperatura de funcționare a unui circuit este foarte complicată de calculat, mulți parametri care privesc materialele, disiparea căldurii în aceste materiale trebuie analizate. Din fericire, avem un instrument de calcul care este cu siguranță aproximativ, dar totuși consecvent, ceea ce ne oferă o idee bună despre temperaturile implicate: legea termică a lui Ohm. Această lege face o analogie între calculul rezistenței la nivel electric și termic. Practic, este vorba despre adăugarea temperaturii ambiante la rezistențele termice ale sistemului: între aer și răcitor, între răcitor și carcasa MOSFET și între carcasă și joncțiunea internă MOSFET.

Sunt discutate mai multe formule:

    P = Vds (sursa de scurgere) * Id

  • P = C * V² * f

    • În modul saturat, MOSFET trece tot curentul. Dacă un claxon necesită 20A, atunci: P = 20A² * 0,041Ω = 16,4W. Prin urmare, este necesar să disipa 16,4W. În modul liniar aproape blocare totală, dacă MOSFET trece doar 0,001V de exemplu: P = U * I = (12V - 0,001V) * 20A = 240W. Este enorm.