1A에서 전력 MOSFET 과열

WS2803 정전류 LED 드라이버, TLP250 MOSFET 드라이버 및 IRF540N MOSFET을 사용하여 arduino 제어 RGB LED 드라이버를 구축 중입니다. 이것은 다음과 같습니다

R3, R7 및 R11은 1k 저항입니다.

이 회로는 5m RGB LED 스트립 (100 세그먼트)을 구동하며 최대 2A / 채널을 소비해야합니다. 따라서 각 MOSFET은 최대 13V에서 2A를 처리해야합니다. IRF540N의 정격은 100V / 33A입니다. RDSon은 44mOhm이어야합니다. 따라서 방열판이 필요 없다고 생각했습니다.

분명히이 일을 PWM하고 싶습니다 (WS2803 PWM 2.5kHz).하지만 전체 ON 상태에 집중합시다. 내가 가진 문제는 MOSFET이 완전 ON 상태에서 심각하게 과열된다는 것입니다 (스위치가 켜지지 않음). 사진에서 내가 완전히 ON 상태로 측정 한 값을 볼 수 있습니다.

TLP250은 MOSFET을 올바르게 구동하는 것 같지만 (VGS = 10.6V) 왜 VDS가 높아지는 지 이해하지 못합니다 (빨간색 LED의 0.6V). 이러한 MOSFET은 RDSon 44mOhm을 가져야하므로 1.4A가 흐를 때 0.1V 미만의 전압 강하가 발생해야합니다.

내가 시도한 것 :

• TLP250을 제거하고 게이트에 13V를 똑바로 적용-MOSFET이 완전히 개방되지 않았지만 전혀 도움이되지 않았다고 생각했지만 VDS는 여전히 0.6V
• LED 스트립을 제거하고 빨간색 채널에서 자동차 전구 12V / 55W를 사용했습니다. 흐르는 3.5A, VDS는 2V, MOSFET이 가열되면서 상승

그래서 내 질문은 :

1. 왜 VDS가 너무 높고 왜 MOSFET 과열입니까?
2. 0.6V의 VDS와 1.4A의 ID로도 방열판이 없으면 괜찮을 것으로 생각되는 전력은 0.84W입니까?
3. 20V / 5A와 같은 덜 강력한 MOSFET을 사용하는 것이 더 나을까요? 또는 로직 레벨 MOSFET을 사용하여 WS2803에서 직접 구동하십시오 (TLP250의 광학 절연이 마음에 들지만).

몇 가지 참고 사항 :

• 나는이 회로를 현재 브레드 보드에만 가지고 있으며 MOSFET의 소스를 GND에 연결하는 전선도 정말 뜨겁습니다. 나는 그것들을 통해 흐르는 비교적 높은 전류가 있기 때문에 이것이 정상이라는 것을 알고 있지만 나는 그것을 언급했다고 생각했습니다.
• 중국에서 MOSFET을 대량으로 구입했는데 실제로 IRF540N이 아니며 사양이 훨씬 낮을 수 있습니까?

편집 : 한 가지 더. 여기 에서 MOSFET 드라이버를 기반으로이 컨트롤러를 만들었습니다 . 이 사람은 TLP250과 부하 (Vsupply, VMOS)에 별도의 전원을 사용하고 있습니다. 둘 다에 동일한 소스를 사용했습니다. 그게 중요한지 확실하지 않습니다. 그리고 내 전원 공급 장치는 12V 10A로 조정되어 있으므로 전원 공급 장치가 문제라고 생각하지 않습니다.

감사.

평판 좋은 판매자로부터 IRF540N을받은 후 원래 사용했던 것이 위조품임을 확실히 확인할 수 있습니다.

가짜 하나를 진짜 것으로 교체 한 후 빨간색 채널에서 Vds = 85mV를 얻었습니다. 그래도 예상하지 못한 것은 1 분 정도 후에 진짜 FET가 뜨거워 졌다는 것입니다. 그런 다음 FET가 자체적으로 많은 열을 발생 시키지는 않지만 브레드 보드와 전선에서 가열됩니다 (Connor Wolf가 언급 함). FET의 소스를 GND에 연결하는 단선은 완전 ON 상태 일 때 뜨겁게 울립니다. 브레드 보드에서 FET를 이동하면 열원이 브레드 보드 / 와이어 인 것으로 확인되었습니다. 가짜 하나가 뜨거워지고 있지만 실제로 만지면 그냥 식힐 수 있습니다. 진짜 하나는 실내 온도와 미지근한 따뜻함 사이에있었습니다. Btw. FET 핀에서 Vd를 직접 측정하고 브레드 보드에서 1cm 떨어진 지점에서 측정하여 약 200mV 차이 (핀에서 85mV, 브레드 보드에서 300mV)로 만듭니다.

왼쪽에 가짜 사진, 오른쪽에 정품 사진, 하단에 제조업체 부품 표시가 있습니다.

이 문서 에서 볼 수 있듯이 더 많은 IRF 패키지 표시가 있지만 가짜와 유사하지는 않습니다 (위조임을 지원하는 것만 해당). 또한 후면 플레이트 상단의 컷 아웃은 직사각형과 원형 및 사양에서 원형입니다.

모든 의견에 감사드립니다! 회로가 이제 예상대로 작동합니다 (PWM 포함).

측정에 따르면 최상위 트랜지스터의 온 저항은 다음과 같습니다.

$44m\Omega$

$I_D=33A$

또한 Madmanguruman이 정션 대 주변 열 저항의 최악의 시나리오를 고려하여 자신의 답변에서 언급했듯이 트랜지스터 온도의 합리적인 증가를 관찰해야합니다.

결론 : 제공 한 데이터가 일치하지 않습니다.

오류의 가능한 원인 :

• 사용중인 트랜지스터가 IRF540N이 아닙니다
• 측정 장비가 정확하지 않습니다
• 정확하게 측정하지 않습니다. 당신의 의견은 당신이 그들을 제대로 가지고 있다고 보여줍니다.
• 내가 틀렸어

처음 두 가지는 내 생각에 오류의 가장 가능한 원인입니다.

질문의 두 번째 부분은 저전압 트랜지스터를 사용하면 더 나아질 수 있습니다. 저항이 낮 으면 가능한 짧은 채널이 필요하지만 짧은 채널로는 높은 항복 전압을 달성하기가 어렵습니다. 이 높은 드레인-소스 전압을 볼 것으로 예상되지 않는 경우, 저항을 낮추기 위해 일부 전압 등급을 "거래"할 수 있습니다.

"과열"은 약간 과장된 것 같습니다. 예, 뜨겁지 만 과열됩니다.

IR 부품의 비 방열판 접합부와 주변 열 저항은 다음과 같습니다.

$R_{\Theta_{JA}} = 62°C/W$

0.84W에서 주변 온도가 52 ° C 상승하면 장치가 너무 뜨거워서 만질 수 없습니다. 이 부품의 정격은 175 ° C이지만 작업자가 화상을 입을 수있는 부품이있는 것은 거의 없습니다.

낮은 부분을 선택하는 것이 가장 좋습니다 . 이 애플리케이션에는 100V가 필요하지 않으며 40V ~ 60V 범위에서 훨씬 더 우수한 성능의 부품을 찾을 수 있습니다. 예를 들어, Infineon OptiMOS 부품은 40V에서 만큼 우수하고 TO-220에서 사용할 수 있습니다 (단지 교체하십시오). 1.5 m의 $R_{DS(on)}$$1.5m\Omega$