Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Grubość ścieżki i nóżek tranzystora MOSFET

Pinesio 11 Kwi 2015 13:13 1140 14
  • #1 11 Kwi 2015 13:13
    Pinesio
    Poziom 11  

    Witam.
    Jestem początkującym elektronikiem programującym w Arduino.
    Aktualnie wykonuje projekt sterowania movera do przyczepy kempingowej.
    Wszystko mi działa, ale nurtuje mnie jeden temat. Jak to możliwe, że w tranzystor MOSFET np. IRF1404 przeniesie taką ilość prądu przez tak cienką nóżkę?
    Prąd jaki będzie przepływał przez moje MOSFET jest na poziomie 30A. Dobrałem przewody połączeniowe z silnikami oraz zasilające w granicy 6 mm² Listwy zaciskowe itp. odpowiednio grube i mocne aby przenosiły taki prąd.

    Jak to mam podłączyć do mosfetów? Czy jeśli umieszczę mos-fety na pcb, to czy cienka nóżka tranzystora nie zadziała mi jak bezpiecznik? Takie to kruche mi się wydaje. Może ktoś mi odpowie jak to połączyć? Drutem, ew. jakim, czy cynować ścieżki? Będę wdzięczny.
    Pozdrawiam.

    0 14
  • Sklep HeluKabel
  • Pomocny post
    #2 11 Kwi 2015 13:36
    Artur k.
    Admin grupy audio

    Ścieżki na pewno trzeba pogrubić poprzez pocynowanie, lub lepiej dolutowanie przewodów wzdłuż.
    Jakbyś przeczytał dokładnie notę katalogową, to byś się dowiedział, że podawany tam prąd drenu 202A jest prądem teoretycznym, maksymalny prąd wynikający z rodzaju obudowy to 75A. Obudowa TO-220 ma nóżki o grubości ok. 1mm, prąd 30A dałoby się przez to przepuścić jednak tranzystor musiałby być wlutowany maksymalnie najbliżej płytki, a płytka powinna być w tym wypadku dwustronna z metalizacją by dodatkowo zwiększyć przekrój styku.
    Normalnie takie rzeczy robi się nieco inaczej - stosując kilka tranzystorów połączonych równolegle.

    1
  • #3 11 Kwi 2015 13:49
    Pinesio
    Poziom 11  

    W projekcie wykorzystuje miekki start i stop za pomocą PWM ( trwa on ok 1 sek ). Obciążenia rzędu 30A występują tylko przy starcie movera. W czasie jazdy po trawie czy po nierównościach prad waha się w granicach 10A-15A więc w zupełności radzą sobie. Zmontowałem układ na sucho przylutowując bezpośrednio przewody do tranzystorów (tym samym pogrubiając nóżki mosfetów i wszystko pięknie mi działa. Mosfety z niewielkimi radiatorami (4x5 cm) są ledwo ciepłe nawet po 3-4 min obciążenia 25A.

    Teraz składając to na płytkę PCM wykonam połaczenia drutem. Odległości do szyny montażowej są kilku - kilkunasto centymetrowe. Czy drut 1,5mm@ wystarczy od strony druku? i czy nie wystąpi nagrzewanie nóżek tranzystora.
    Z tego co kolega napisał powinienem obniżyć tranzystor do samej płytki czy może wywiercić otwór w płytce pcb i przylutować np 1mm2 drut bezpośrednio do nózek tranzystora

    0
  • Pomocny post
    #4 11 Kwi 2015 13:58
    Artur k.
    Admin grupy audio

    Tu masz przykładową tabelę obciążalności przewodów:
    http://edgecdn.lappgroup.com/fileadmin/catalo...T12_Obciazalnosc_-_tabela_podstawowa_1021.pdf
    Oczywiście różne przewody mogą odbiegać nieco od tych danych, jednak daje to właściwy pogląd na zagadnienie.

    1
  • Sklep HeluKabel
  • #5 11 Kwi 2015 14:15
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Nóżki w tym tranzystorze mają przekrój 0,64mm2 a w tej węższej części 0,41mm2 co przy 75A daje gęstość prądu 120A/mm2 i 180A/mm2 - bardzo duzo, (przewodów zazwyczaj nie obciaża sie ponad 10A/mm2) na 1mm długości takiej nóżki wydziela się 160mW albo 240mW, jedyne co mozna zrobić to zadbać aby nóżka była połączona z dużą powierchnią metalu która to ciepło odprowadzi i to właśnie odróżnai nóżkę od bezpiecznika lub przewodu..
    Przyznam sie że nie uzywałem TO-220 ponad 20A i nie wiem czy to 75A jest realnie osiągalne i jaką trwałość będzie miał tranzystor tak potraktowany sczególnie że bonding w tranzystorze ma jescze mniejszy przekrój niż nóżka, a napewno mniejszy niż taśma w bezpieczniku 63A :) tylko że tam są inne warunki chłodzenia.

    Przy 30A straty mocy w nóżkach będą 6 razy mniejsze.

    0
  • #7 11 Kwi 2015 14:39
    Pinesio
    Poziom 11  

    Nie rozumiem zatem zasadności produkcji Mosfetów z takimi parametrami. Wychodzi na to, że sam tranzystor ma obciążalność ale z tytułu budowy nóżki nie dadzą rady .. To mi własnie nie pasowało w moich rozmyślaniach.
    Tak czy siak układ zmontowany na stole działał a tranzystor mogłem utrzymać w rękach.
    Przylutuję zatem przewód 1,5mm2 bezpośrednio do nóżek i poprowadzę je bezpośrednio do szyn montażowych.

    Dziękuję wszystkim za cenne uwagi.

    Dodano po 2 [minuty]:

    Artur k. napisał:
    Pewnie te 75A które podaje producent tranzystora dotyczy temperatury struktury 25st.
    Nie mniej jednak chwilowy prąd 30A nie powinien być problemem, zaś te nominalne 10-15A jest jak najbardziej realne.


    Zatem realne w sensie przeniesienia prądu przez nóżki tranzystora? czy jednak przylutować do nich przewód bezpośrednio a nie od strony druku.

    0
  • #8 11 Kwi 2015 14:50
    Artur k.
    Admin grupy audio

    Te 75A to tak średnio realne jeśli mam rację z tymi 25 stopniami. Dać by się może i dało, ale wymagałoby chłodzenia czynnikiem o ujemnej temperaturze - w Twoim przypadku nierealne i bezsensowne.

    Jeśli na stole nie zaobserwowałeś niczego niepokojącego, to nie ma co kombinować - przenieś ze stołu do rzeczywistości i testuj.

    0
  • #10 11 Kwi 2015 15:20
    Artur k.
    Admin grupy audio

    No tak, ale przy tym 162A masz 6 w kółeczku. Ta 6 pewnie oznacza dokładnie to, co napisałem wcześniej - wartość teoretyczna, wyliczona z max temperatury.

    Tu masz objaśnienia zaczerpnięte z noty IRF1404:
    Grubość ścieżki i nóżek tranzystora MOSFET

    A tak to wygląda "na pierwszy rzut oka":
    Grubość ścieżki i nóżek tranzystora MOSFET

    1
  • #11 11 Kwi 2015 15:25
    Pinesio
    Poziom 11  

    Bardzo cenna uwaga, która umknęła mojej jakże to ubogiej wiedzy początkującego elektronika. Dziękuję...

    0
  • #12 11 Kwi 2015 15:28
    Artur k.
    Admin grupy audio

    A mówiłem na początku - czytać dokładnie noty katalogowe!
    Wiesz, producent musi się czymś pochwalić - w tym wypadku prądem. Taki prąd dałoby się, gdyby... :)
    To jest tak, jak z umowami - czytać w szczególności to, co jest oznaczone gwiazdką lub w inny sposób i wyjaśnione 4 strony dalej drobnym druczkiem.

    0
  • #13 11 Kwi 2015 17:40
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Temat ile naprawdę wytrzyma TO-220 mnie zaciekawił, więc znalazłem i wrzucam może komuś sie przyda.
    Już wiem skąd wzieli te 75A jak sie przylutuje do nóżek przewód o średnicy 4mm :) w odległości 4mm od obudowy i dopuści temperaturę nóżki 180°C (tyle co potrzeba do stopienia cyny) oraz da bardzo duży radiator do tranzystora, to wtedy jest to mozliwe.

    W przytoczonej poiżej nocie pozwolili sobie szczerze napisać:

    International Rectifier napisał:
    The vast majority of low voltage MOSFETs are designed-in for their low on-resistance and low voltage drop, not for their current carrying capability. In spite of this, current rating is still used by many designers to compare devices from different manufacturers, hence the incentive to put as high a number as possible.

    In order to achieve the rated current, cooling techniques are required that not practical in reality.

    Krótko mówiąc czytelnicy not katalogowych sami sobie winni ;)

    Link
    W tym dokumencie jest wykres ile wytrzyma TO-220 w zależności od temperatury, 30A to w miarę bezpiecznie.

    0
  • #14 11 Kwi 2015 18:26
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    To są parametry "marketingowe"...
    Poza tym można sobie wyobrazić pracę takiego tranzystora jako przełącznik (bo takie jego przeznaczenie) z prądem 75A i jakimś niewielkim wypełnieniu, co da średnią niewielką moc.
    A w końcu parametr max Id jest na dobrą sprawę zbędny bo wystarczy Rdson i Rth i wyliczony z nich rzeczywisty max Id (w praktycznym zastosowaniu) nie zbliży się nawet do tych marketingowych wartości.
    Pewnym sposobem obejścia ograniczeń jakim są nóżki w TO-220 jest wersja z poszerzanymi nóżkami - ok. 2,5 (3 ?) mm szerokości (dren, źródło) - ale teraz nie widzę nigdzie.
    Więcej tutaj: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1140.pdf

    Co do montażu - przy takich prądach najlepiej zapomnieć o tranzystorze na PCB - tranzystor i tak musi iść na radiator, połączenia drutem (grubym) i umiejętnie zrobione, aby zwiększyć powierzchnię styku nóżki z drutem, bo cyna ma kiepską przewodność elektryczną.

    0
  • #15 11 Kwi 2015 21:24
    Artur k.
    Admin grupy audio

    jarek_lnx napisał:
    Krótko mówiąc czytelnicy not katalogowych sami sobie winni :wink:

    Tak, winni są tego, że szukają podzespołów do swoich konstrukcji i zawsze wybór padnie na IR ponieważ mają one najlepsze parametry z punktu widzenia konstruktora. :D
    Przejrzałem na szybko oferty Vishay oraz Fairchild-a i żaden z nich nie ma tranzystorów o takich prądach w obudowach TO-220.
    W ten sposób konstruktor (zwłaszcza niedoświadczony) zawsze wybierze produkt IR, bo ma on na papierze lepsze parametry niż produkty konkurencji.

    To jak w technice audio... Setki sposobów na wykazanie że dany wzmacniacz jest lepszy niż inny bo ma więcej mocy. Producenci scalonych samochodowych końcówek mocy już dawno na to wpadli - królem tego był Philips, który dla niektórych układów scalonych podawał moc po 40-50W na kanał. Jak się dobrze wczytać w PDF to jest napisane, że ta moc dotyczy THD=100% i napięcia zasilania 16V.
    Ktoś kto zdaje sobie sprawę z ograniczeń, nabierze podejrzeń, a ktoś "świeży" w temacie uwierzy, bo przecież sam producent tak napisał.

    Czysty marketing...

    0