MOSFET을 통해 많은 양의 전류를 흐르게하는 것이 좋은 방법입니까?

나는 프로젝트에서 많은 전류의 흐름을 제어하는 ​​좋은 방법을 찾고 있었다. 일부 지점에서는 12-15V에서 40-50 암페어가 될 수 있습니다. 릴레이는 좋은 선택이지만 기계식이므로 시간이 지남에 따라 활성화 및 마모되는 데 시간이 걸립니다.

이러한 까다로운 작업을 처리 할 수 ​​있도록 광고되는 MOSFET (이 IRL7833 등 )을 보았습니다 . 그러나 FET의 크기를 고려할 때 FET를 통해 많은 전력을 공급하는 것이 불편합니다. 이것이 유효한 관심사입니까?

두꺼운 구리선이 큰 전류를 처리 할 수있는 이유는 무엇 입니까?

저항 이 낮기 때문 입니다. 저항을 낮게 유지하는 한 (예를 들어 , IRL7833의 데이터 시트에서와 같이 _Vgs = 10V를 사용하여 MOSFET을 완전히 켜면) MOSFET은 많은 전력을 소비하지 않습니다.

손실 전력 는 이므로 R이 충분히 낮게 유지되면 MOSFET이이를 처리 할 수 ​​있습니다.$P$$P = I^2 * R$

그러나 몇 가지주의 사항이 있습니다.

IRL7833 의 데이터 시트를 보자 .

150A의 케이스 온도는 25 ° C입니다. 이는 좋은 방열판이 필요할 것입니다. 소산되는 모든 열은 R의로 "탈출"할 수 있어야 _{에, ds는} 온도가 증가함에 따라 증가 할 것이다 NMOS의. 어느 쪽이 전력 소비를 증가시킬 것인가? 이를 열 폭주 라고 합니다.

매우 높은 전류는 종종 연속 전류가 아니라 펄스 전류입니다.

12 페이지, 포인트 4 : 패키지 제한 전류는 75A입니다.

따라서 실제로 IRL7833 하나를 사용하면 MOSFET을 충분히 시원하게 유지할 수있는 경우 75A로 제한됩니다 .

40A에서 50A로 작동하려고합니다. 75A보다 작습니다. MOSFET의 한계에서 멀어 질수록 더 좋습니다. 따라서 훨씬 더 강력한 MOSFET을 사용하거나 2 개 이상을 병렬로 사용하는 것을 고려할 수 있습니다.

또한 MOSFET을 통해 많은 전력을 공급 하지 않으며 MOSFET이 50A * 15V = 750W를 처리 하지 않습니다 .

때 오프 MOSFET을 하나 때문에 MOSFET을 열 수있는 충분한 전력되지 않습니다 저 전류로, 거의 전류 (단지 누설)에서 15 V를 처리합니다.

경우 에 모스펫, 50A 처리되지만 (이 차가운 경우) 그 수단 10w 그래서 4 옴보다 낮은 저항을 가질 것이다. 괜찮지 만 MOSFET을 시원하게 유지해야합니다.

데이터 시트의 "최대 안전 작동 영역"그림 8에 특히주의를 기울여야합니다. "최대 안전 작동 영역"은 해당 영역 내에 있거나 MOSFET을 손상시킬 위험이 있습니다.

결론 : 그렇게 할 수 있습니까? 예, 할 수는 있지만 "제목"을 수행하여 안전 한도 내에 있는지 확인해야합니다. MOSFET이 특정 전류를 처리 할 수 ​​있다고 가정하면, 이는 재난을위한 레시피이므로 광고되기 때문입니다. 무슨 일이 있고 무엇을하고 있는지 이해해야합니다.

예를 들어, 50A ~ 4mohms는 이미 10W의 전력 소비를 제공하므로 PCB의 모든 연결 및 트레이스에 어떤 의미가 있습니까? 저항 이 매우 낮아야합니다!

@Bimpelrekkie의 좋은 대답을 보완하기 위해 부하를 끌 때 전류 흐름에 대한 대체 경로가 필요하다는 점에주의를 기울이고 싶습니다.

(이론적으로) 순수한 저항 부하에 대한 전류를 제어하더라도 약간의 부유 인덕턴스가 포함될 수 있습니다. 따라서 15A를 끄면이 인덕턴스가 MOSFET 단자에 전압 오버 슈트를 유발하여 고장 및 결과적으로 파손될 수 있습니다. 와이어 자체 인덕턴스조차도이 정도의 전류에 문제가 발생할 수 있습니다.

일반적인 솔루션은 아래 다이어그램과 같이 부하와 함께 병렬로 다이오드를 배치하는 것입니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

또한 전력 소비에 대해 염려 할 때 MOSFET을 켜고 끌 때 소비되는 전력도 언급하는 것이 중요합니다. 채널이 형성되거나 차단 될 때마다 일부 에너지가 소실됩니다.

스위칭으로 인한 손실 전력은 대략 다음과 같습니다.

$P_{switching} = \frac{1}{2}\cdot V\cdot I_{load}\cdot f_{switching}\cdot t_{switching}$

보시다시피, 스위칭 과정에서 오랜 시간을 소비하면 MOSFET이 많은 전력으로 소산되어 문제가 될 수 있습니다.

전환 속도를 높이려면 arduino와 mosfet 사이에 게이트 드라이버 회로를 사용해야합니다. 또한 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결된 MOSFET을 사용하려는 경우 게이트 드라이버 회로가 필수입니다. 이 상황에서 소스는 부하 전류 조건에 따라 플로팅되므로 arduino는 게이트와 소스 단자 사이에 양의 전압을 생성 할 수 없습니다.

구글 "솔리드 스테이트 릴레이 (Solid State Relay)"는 당신이 알고 싶은 것보다 더 많은 것을 발견 할 것입니다. 그리고 필요한 경우 AC와 협력합니다. 자체 내장되어 있으며 보호 회로가 내장되어 있어야합니다.