Domanda:
Interruttore capace di correnti molto elevate?
PICyourBrain
2011-06-29 20:12:51 UTC
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Ho bisogno di progettare un circuito in grado di accendere e spegnere un motore CC. Il motore è come un motore per verricello su un camion e può assorbire elevate quantità di corrente, in alcuni casi fino a 200 Ampere. Il motore funziona alla tensione standard dell'alternatore ~ ​​14 V CC. Se voglio essere in grado di accendere e spegnere questo motore da un circuito digitale quali dispositivi ci sono là fuori che potrei usare per la commutazione? Esistono dispositivi simili a MOSFET in grado di gestire 200 ampere?

correlati: [Controller per motore CA trifase ad alta potenza] (http://electronics.stackexchange.com/questions/15107/high-power-three-phase-ac-motor-controller) accende e spegne 200 A 12 VDC molte volte ogni secondo.
Se non trovi molti mosfet decenti, che ne dici di usare un mosfet per pilotare un grande relè?hai ancora il controllo digitale senza il fastidio di dover affrontare come cambiare il BIG fet e come dissiparlo, ecc.
Nove risposte:
user924
2011-06-29 20:45:15 UTC
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L'interruttore CC del solenoide, utilizzato su golf cart e motorini di avviamento per auto, può fare il lavoro. p>

Olin Lathrop
2011-06-29 21:16:07 UTC
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Non sono d'accordo con alcune cose già dette. Penso che i tiristori non siano adatti a questa applicazione. Questo perché la loro tensione diretta sarà una frazione significativa della sola alimentazione a 12V. Ciò non solo richiederà molto calore per essere dissipato in qualche modo, ma ridurrà l'azionamento al motore.

Un relè potrebbe funzionare. Il problema è che hai bisogno di un relè molto robusto non solo per condurre 200 A, ma anche per interrompere il circuito con un carico induttivo senza friggere o saldare i contatti.

Poiché la tensione è bassa, guarderei più FET a canale N in parallelo come interruttori low side. Anche questo non sarà economico, ma cambiare 200 A con carico induttivo non sarà economico, comunque sia fatto. Diciamo che puoi ottenere FET da 20 A 20 V con 15mOhm Rdson (non sembravo inventare qualcosa di vagamente plausibile). 10 in parallelo ti darebbero la valutazione di 200A in teoria con 1.5mOhm sulla resistenza. Ciò dissiperà comunque 60 W totali, ma almeno sarà distribuito su 10 dispositivi. Tuttavia, i FET non condivideranno il carico esattamente allo stesso modo e tu vuoi un certo margine. In questo caso userei forse 15 di questi FET in parallelo. Ciò riduce sia la dissipazione totale che la dissipazione di ciascuno. Poiché gli scarichi sono collegati insieme, puoi imbullonarli tutti allo stesso grosso pezzo di alluminio ondulato.

È inoltre necessario un punto in cui la corrente di contraccolpo induttiva deve andare. Poiché la tua tensione è bassa, è meglio farlo con un gruppo di diodi Schottky in parallelo al contrario attraverso il motore. I diodi Schottky non condividono bene la corrente, ma con un cavo separato per ciascuno e se spegni il motore solo occasionalmente (una volta ogni pochi secondi), dovrebbe funzionare. Puoi mettere deliberatamente 50mOhm o giù di lì resistenze in serie con ciascun diodo Schottky. Conducono solo per un breve periodo quando il motore è spento, quindi puoi cavartela usando principalmente la corrente di picco anziché i numeri di corrente sostenuti medi. Comunque, declasserei almeno del 25%.

hai assolutamente ragione. Per 14V il tiristore non è una buona idea. Devo averlo perso, troppo concentrato sul 200A, immagino.
perché devono essere di Schottky?
@stevenvh: Schottkys ha una caduta in avanti inferiore, che a 200A farà una differenza significativa nel riscaldamento. Si spengono anche molto più velocemente, il che potrebbe essere un problema se i FET venissero accesi mentre l'induttore si sta ancora scaricando. L'unico vantaggio dei diodi completamente al silicio sarebbe una minore dispersione inversa, ma a questa bassa tensione gli Schottkys dovrebbero essere abbastanza buoni in quella zona.
Per non parlare del fatto che la maggior parte dei tiristori * non può essere spenta *, si accendono e * rimangono * accesi fino a quando l'alimentazione non viene rimossa
@OlinLathrop So che questo è un po 'datato ma un thyratron funzionerebbe per qualcosa del genere?Supponendo che tu abbia un altro circuito che può aumentare / diminuire la tensione di rete per spegnerlo.
Sean Madden
2011-06-29 20:37:23 UTC
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Se il tuo circuito non è influenzato da un grande carico induttivo, puoi utilizzare un relè con un valore di corrente di commutazione elevato. Digikey ha un sacco di probabili candidati come questo -> Digikey Relay

È valutato per 500 A con una bobina nominale di 130 mA / 12 V CC. Un po 'caro, ma potrebbe essere sulla falsariga di quello che stai cercando.

Questi relè sono spesso noti come contattori. Per saperne di più, vai alla categoria [Relays - Power] (http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Cat=1049447) e filtra per Automotive e Contactor.
stevenvh
2011-06-29 20:20:38 UTC
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Non ho mai visto MOSFET in grado di gestire 200A. In questo tipo di applicazioni usano più spesso tiristori (SCR), alcuni tipi possono commutare correnti di diversi kA.

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I tiristori a forma di disco sopportano l'elevata corrente avendo un'ampia area di contatto per anodo e catodo (parte superiore e inferiore del disco). Allo stesso tempo drenano il calore prodotto.

modifica
Olin sottolinea che questa è un'applicazione a bassa tensione, e ha assolutamente ragione. Devo averlo perso, troppo concentrato sui 200A.
Comunque, essendo la tensione così bassa, la caduta di tensione sui tiristori darà a questa soluzione una bassa efficienza; non otterrai la piena tensione per il motore.
Lascio questa parte della mia risposta, tuttavia, perché potrebbe essere interessante per altri utenti che cercano una soluzione a corrente molto elevata.

Sean menziona giustamente i relè (per questo tipo di relè il nome è in realtà contattori ). Hanno il vantaggio di dissipare meno potenza, ma possono fare cose sgradevoli all'accensione o allo spegnimento. (La commutazione di 200 A non è per i deboli di cuore.)

Ho visto questi usati con commutazione AC ad alta potenza poiché devi invertire il bias del gate per spegnerlo. Come lo faresti con un circuito CC?
@Joel - Sono dispositivi GTO (Gate Turn-Off).
Un problema è che un SCR scende di circa 0,7 V e fino a 1,5 V durante il normale funzionamento. Potrebbe arrivare fino a 300W. Molto più di un MOSFET di potenza.
@Thomas - Sì, ne sono consapevole. Ma il vero problema è che 0,7 V (o più!) Sono relativamente alti rispetto ai 14 V. Questo è anche quello che ha sottolineato Olin e quello che ho aggiunto alla mia risposta. Per uso industriale (macchine che lavorano con tensione di linea trifase) sono * molto * comuni, anche se la caduta di tensione per i contattori ad esempio è molto più bassa.
kenny
2011-06-30 00:44:51 UTC
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In un'applicazione per imbarcazioni elettriche abbiamo un'accensione / spegnimento di corrente simile con Czonkas. Penso di averli visti menzionati in un altro post che aggiungerò a breve.

AGGIORNAMENTO: link Relè meccanici ad alta corrente

Joel B
2011-06-29 21:19:38 UTC
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Sì, ci sono. Ecco alcuni FET che faranno quello che vuoi:

  • L ' IRF1324S-7PPbF gestirà 240 A di corrente continua con 0,8 mΩ sulla resistenza.
  • STV200N55F3 di ST può gestire 200 A con solo una resistenza di 1,8 mΩ.

Entrambi disponibili per meno di $ 10 da Digikey in quantità che non si esauriscono in qualunque momento presto.

il primo sembra un'ottima scoperta! Mi chiedo solo come drenano 40 W da un SMD. Il secondo non funziona: a 200A dissiperebbe 1280W! Non puoi nemmeno raffreddare questo è un raffreddamento ad acqua a circuito chiuso. Un fiume che scorre veloce può funzionare :-)
@stevenvh - Sì, ho estratto quella carta troppo velocemente. Ho modificato la mia risposta e l'ho cambiata in una diversa.
La ST è obsoleta, ma a quanto pare ancora disponibile. Quello che mi preoccupa di più è la \ $ R_ {DS (ON)} \ $ che citi. Ho provato a spiegare già più volte perché non puoi contare su questo e che dovresti sempre lavorare con i valori massimi. ("tipico" è per i tecnici di vendita, "massimo" per i progettisti.) Se * calcoli * la potenza dissipata troverai 72 W, * io * ottengo 100 W (\ $ R_ {DS (ON)} \ $ = 2,5 mΩ ). Se il tuo sistema di raffreddamento è dimensionato per 72W e il prodotto si guasta a causa del surriscaldamento, non puoi nemmeno lamentarti con ST! Lo stesso per l'IRF.
Vale la pena notare che valutazioni del genere sono generalmente prive di significato. Ad esempio, IIRC, con un pacchetto TO-220, le ** gambe si sciolgono ** a ~ 80A. La classificazione 240A si basa su un modello teorico del ** solo silicio ** a 25 ° C (il calcolo * ignora completamente * i vincoli della confezione). Realisticamente, per gestire 200A in modo continuo, sarà necessario un numero significativo di essi in parallelo.
@ConnorWolf Secondo la scheda tecnica, la corrente massima è 429A (limitata al silicio) e 240A (confezione limitata).Quindi questo è già stato preso in considerazione.Detto questo, sì, probabilmente sarebbe saggio avere un'unità aggiuntiva in parallelo.
@JoelB Va notato che se si utilizza una parte SMD, sarà probabilmente necessario fabbricare anche un PCB che possa supportare i 200A.Potrebbe non essere molto economico.Qualcosa in un contenitore SOT-227 con una piastra di base isolata e connessioni ad anello sembra migliore per questo tipo di applicazione.
themotorman
2016-12-29 01:42:58 UTC
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Prendi un vacuostato da kilovac a Carpinteria Ca.È possibile ottenere una bobina da 12 volt o 24 volt.Molto più semplice e facile da implementare.Ecco perché: l'utilizzo dei MOSFET nelle app del motore è complicato poiché il tempo di spegnimento è critico a causa delle tensioni molto elevate prodotte dall'induttanza del motore e dei cavi.I diodi Schottky funzionano ma potresti comunque aver bisogno di una rete RC per impedire alla back emf di far saltare i MOSFET.Anche pilotare i MOSFET non è banale, è necessario un buon gate driver e dato che ne avrete molti in parallelo la capacità di ingresso è abbastanza alta da essere un problema se il gate driver non ha un'impedenza di uscita sufficientemente bassa.Anche il circuito deve essere ben realizzato elettricamente e meccanicamente.Le tracce PCB devono essere abbastanza larghe e abbastanza corte per gestire la corrente.A meno che tu non voglia un progetto, procurati un relè vacante e finisci.

Benvenuto, prova a utilizzare la grammatica e la punteggiatura corrette qui.
addysoftware
2016-05-05 06:58:01 UTC
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Sono molto d'accordo con Connor Wolf. Sì, ci sono molti dispositivi MOS con Rds-on molto bassi e correnti molto elevate. Un esempio potrebbe essere IRFS7730 con un teorico 246A e un pratico 60A (a 80A i cavi si scioglieranno), ma consiglierò invece un case davvero buono, i nuovi modelli di case D2PAK con 5 o 6 pin sorgente! questi hanno davvero almeno 150 Amp, davvero per sempre. Un esempio è IRFS7534-7 con i suoi cinque pin sorgente !.

Ma non abusare di un solo caso: mettine diversi in parallelo, per ridurre RDS-on e dissipazione, altrimenti li friggerai. Calcola la potenza dissipata utilizzando I2R e assicurati che il tuo motore sia alimentato durante l'avvio quando assorbirà 8-10 volte in più della sua corrente nominale.

E non dimenticare di assorbire la corrente di ritorno dal motore con abbondante Schottky diodi (ad esempio 16 pezzi da 8A / 24V in parallelo) quando il motore deve fermarsi. Altrimenti il ​​MOS sarà esposto a correnti di ritorno dal motore e brucerà.

user4574
2016-12-29 03:15:35 UTC
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Prova a utilizzare questo MOSFET come interruttore.

IXTN660N04T4

È valutato a 660 A di corrente continua a condizione che sia possibile raffreddarlo. Ha una resistenza di 0,85 milli-ohm. Quindi a 200 A la caduta attraverso di essa sarebbe di 0,17 V e verrebbero generati 34 W di calore.

Il dispositivo ha un grande pad isolato sul lato posteriore che ha una giunzione per la resistenza termica del pad valutato a 0,144 C / W. Il pad ha fori per le viti per il montaggio. Quindi potresti teoricamente mettere quel cuscinetto isolato proprio sul telaio del camion per dissipare tutto il calore di cui hai bisogno.

I collegamenti di drenaggio e gate della sorgente sulla parte sono realizzati con viti e alette ad anello.

È disponibile per $ 19,6 su Digikey.

http://www.digikey.com/product-detail/en/ixys/IXTN660N04T4/IXTN660N04T4-ND/6053919

IXYS corporation vende altri MOSFET simili se hai bisogno di uno stile di pacchetto diverso.

Per evitare che il contraccolpo induttivo distrugga il dispositivo quando si interrompe l'alimentazione al motore, è necessario installare diversi diodi TVS di grado automobilistico in parallelo al motore e polarizzati inversamente tra l'uscita del MOSFET e la massa.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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