Power mosfet driver

[OG]

eemkutay, linear bölgede çalışma ile on-off çalışma farklıdır. Linear çalışmalar (amplifikator vs) , on-off çalışmadaki ile kıyaslanamıyacak kadar fazla ısınır.

Anahtar kullanımda Vgs ye bağlı ortaya çıkan Rds*Id*Id kadar bir ısıl güç ortaya çıkar.

Dissipation Güç dışarıya verdiği güç (yaydığı) değil, üzerinde israf olan güç demektir. Zaten eleman kendisi güç veren bir konumda değildir.

[z]

Arkadaşlar hala bu konuyu tartışıyormusunuz.

IRFZ'nin Power Dissipation max , yani son nokta, yani artık kesin bozulurum dediği nokta,

PD=94W 'tır

PD = Vdss x ID 'dir

mesela mosfet'le 12V'luk resistif bir yük süreceğinizi düşünün.

Vdss=12V olur, Mosfet'in dayan dığı max güç ise PD=94W

ID=94W/12V= 7,8A 'dır.  Bu nokta mosfetin öldüğü noktadır.

ama tabii bu sürekli akımda, ......................

Yanlisin var.

Eger bu mosu 7.8A de bozmayi kafaya koyduysan Mosun Drain Source uclarina 12V u dogrudan vereceksin. Gate'e ayarli bir kaynaktan gerilim verip Gate gerilimini ayarlayarak Drain akimini 7.8A'e set edeceksin. Bu durumda Mosun 94W guc tuketecek.

Mosu anca boyle bozarsin.

[refik1]

arkadaşlar tam birşeyler netleşirken konu yarım kalmış

şimdi bu mosfetlerin katalag bilgisinde yazılı olan ( PD )

PD = Vdss x ID şeklinde yapılmıyorsa orada yazan PD nedir

bu katalog değerlendeki hesapları tam olarak açıklayacak bir arkadaşımız yokmu.

[mihri]

PD (Maksimum Power Dissipation @T =25 °C ve @T =100 °C):Eleman için belirtilen sıcaklıklarda jonksiyon sıcaklığının maksimum hızla yükseldiği varsayımıyla maksimum güç dağılımıdır.



:idea:

[xenix]

Az çok gibi yorumlar yerine oturup hesaplamak lazım. TO220 kılıfın:
Junction-Case termal direnci 1,5°C/W
Case-Ambient termal direnci 62°C/W

Yani soğutucusuz bir to220 transistörün termal direnci toplam 63,5°C/W. Bu durumda bu transistörün sıcaklığı, üzerinde harcanan her 1W başına ortamdan 63,5°C yüksek olur. Eğer ortamda fan varsa ortam sıcaklığı odanın sıcaklığı (20-30°C) alınabilir. Eğer fan yoksa, transsistörün hemen çevresinde sıcak hava birikeceğinden 50-60°C alınmalıdır. 50 alalım, bu durumda 1 watt kayıpta junction sıcaklığı 113,5 derece olacak, metal fin de 112 derece olacak.

5A de, I²×R=5²×0,017=0,425 Watt olur kayıp. Transsitörün metalinin sıcaklığı da;

50°C + 0,425W×62°C/W=76,35°C olur.

76 derecedeki bir şeye dokunamazsınız

[xenix]

Mosfet üzerinde eğer anahtarlama var ise;

toplam kayıp = iletim kayıpları + anahtarlama kayıplarıdır

İletim kaybı şu an hesapladığımız kayıplardır. Anahtarlama kayıpları ise transistör iletime ve kesime gittiğinde geçişlerde olan kayıplardır. Anahtarlama frekansı yükseldikçe anahtarlama kayıpları da doğru orantılı olarak artar.  Eğer mantıklı bir gate drive direnci kullanıldıysa, mosfetler için yaklaşık 40kHz de anahtarlama kayıpları iletim kayıplarına eşit olmaya başlar. (mantıklıdan kastım: transistör kesime gittiğinde yüksek Vds gerilimleri oluşturmayacak kadar yüksek, anahtarlama kayıplarını artırmayacak, transistörü yavaşlatmayacak kadar düşük gate drive direnci.)

[bymrz]

Arkadaşlar bu konuya son noktayı koyacak yok mu?  :?:

Datasheetteki power dissipation nedir tam olarak?

[emrahmrcn]

@swat

PD , sadece mosfet'in üzerinde kaybolan güç değildir. yani mosfette ve yükte kaybolan gücün toplamına eşittir. İşte bu yüzden sürdüğümüz max. Vds'ye bölüyoruz.

PD = Pyük + Pmosfet
PD = IyükxVyük + IyükxVds 'e eşittir,

TO220 kılıfta olan yoksa nasıl 94W olacak, böyle birşey olabilir mi?

PD= Power dissipation= Yaydığı güç demektir,

harcadığı güç anlamında değildir.

Buradaki herşey net ve açıklayıcı. Örneğin elektronik yüklerde Voltajı arttırdığınız zaman geçireceğiniz akım düşer dolaylı olarak içindeki mosfeti korur.

[xenix]

@emrahmrcn, @eemkutay,

Pd yani Mosfet max kaybı hakkında yanlış düşünüyorsunuz.

Pd=Piletim+Panahtarlama=I²×Rdson×duty + f×(Eturnoff+Eturnon)

Formul bu kadar açık ve net, ne eksiği var, ne fazlası. I=akım, Rdson=iletimdirenci, f=frekans, Eturnoff=Kesime giderkenki anahtarlama enerjisi, Eturnon=iletime giderkenki anahtarlama enerjisi.

TO220 kılıfta 94 watt harcayabilirsin. Transistörü Case-Ambient Rth değeri 0 olan bir soğutucuya bağlarsın (çok güçlü bir soğutucu). Soğutucu sıcaklığı da 25° olsun. Bu durumda toplam Rth değeri Junction-Case Rth değerine eşit olur, yani IRFZ44 için 1,5W/C° dir.
Tj=Pd×Rth+25°=94×1,5+25=166° olur. IRFZ44 için en yüksek junction sıcaklığı 175° olduğuna göre bir sorun yok, çalışabilir.

Zaten transistörlerin en yüksek çalışma akımları, yada Pd değerleri belirlenirken, 25° deki çok güçlü bir soğutucu üzerine harika termal macunlarla bağlandığında Junction sıcaklığını 175° ye çıkartacak Pd değeri hesaplanır ve yazılır.

Biz transistörleri bu kadar güçlü soğutuculara bağlamadığımızdan, soğutucu sıcaklığı 25° olmadığından ve transistörü sıcaklık limitine bu kadar yakın çalıştırmak istemediğimizden datasheet akımında kullanmamalıyız. 1/2, 1/3 akım değerlerinde kullanmalıyız. Zamanında Buck Converter yapısında 2kW lık bir MPPT (maximum power point tracker) yapmıştım. Verimi %98 de tutabilmek adına, 10A anahtarlama akımı için, 30A lik 3 tane mosfeti paralel bağlayarak 90A lik grup kullandım.

[emrahmrcn]

@emrahmrcn, @eemkutay,

Pd yani Mosfet max kaybı hakkında yanlış düşünüyorsunuz.


TO220 kılıfta 94 watt harcayabilirsin. Transistörü Case-Ambient Rth değeri 0 olan bir soğutucuya bağlarsın (çok güçlü bir soğutucu). Soğutucu sıcaklığı da 25° olsun. Bu durumda toplam Rth değeri Junction-Case Rth değerine eşit olur, yani IRFZ44 için 1,5W/C° dir.
Tj=Pd×Rth+25°=94×1,5+25=166° olur. IRFZ44 için en yüksek junction sıcaklığı 175° olduğuna göre bir sorun yok, çalışabilir.

Zaten transistörlerin en yüksek çalışma akımları, yada Pd değerleri belirlenirken, 25° deki çok güçlü bir soğutucu üzerine harika termal macunlarla bağlandığında Junction sıcaklığını 175° ye çıkartacak Pd değeri hesaplanır ve yazılır.

Peki , IRFP3710 üzerinde yaptığım bir denemeyi paylaşayım. Mosfeti kocaman bir soğtucuya bağladım , macunlarınıda sürdüm.(Sizin anlattığınız soğutucuya benzemesede baya iyi bir soğutucu). Mos sıcaklığını gözetim altında tuttum. (Ort. 28C) Üzerinden 24V da 5A geçirdim 10sn boyunca ve mosfette herhangi bir hasar oluşmadı bu deneme sonucunda. 2. Denememde ise 40V da 5A geçirdim(Tabiki mosun soğuması beklenerek ve 28C de). Gücü verdiğim 2.Saniye sonucunda mos kısadevre oldu. Bunları yazarken tartışıp öğrenmek için yazıyorum yanlış anlamayın.

[bymrz]

@emrahmrcn;

hocam elindeki soğutucunun materyali, termal direnci de çok önemli.Ve bu soğutucudan da ne hızda atıyorsun o ısıyı, bu da önemli...

Ve sen son denemende muhtemelen jonksiyon sıcaklığı 170 i aşmıştır. Bu çok hızlı olabilir çünkü. Ve sen de aynı hızda o ısıyı jonksiyondan uzaklaştıramazsın.
Datasheetlerde yazan değerleri yakalamak illaki zor, özel şartlar gerektirir.

Mesela bir örnek vereyim, şu an benim kullandığım bi IC var ve bunun thermal koruması mevcut.140C derecede kendisini kapatıyor. üzerine dokunduğumda ciddi bi ısı oluşuyor(ama elimi yakmayacak kadar). Ve bundan anlayabilirim ki yüzeyi 140 C değil. Fakat jonksiyonun sıcaklığı aniden 140 C a ulaşıyor ki IC kendini kapatıyor..

Normal bi thermocouple vs. ile jonksiyon sıcaklığını ölçmen de zor.Çünkü o aletlerin de temas ettiği yerde bir termal direnç oluşuyor...

[OG]

Normal bi thermocouple vs. ile jonksiyon sıcaklığını ölçmen de zor

Zor değil imkansız, adı üstüne jonksiyon.

[xenix]

Peki , IRFP3710 üzerinde yaptığım bir denemeyi paylaşayım. Mosfeti kocaman bir soğtucuya bağladım , macunlarınıda sürdüm.(Sizin anlattığınız soğutucuya benzemesede baya iyi bir soğutucu). Mos sıcaklığını gözetim altında tuttum. (Ort. 28C) Üzerinden 24V da 5A geçirdim 10sn boyunca ve mosfette herhangi bir hasar oluşmadı bu deneme sonucunda. 2. Denememde ise 40V da 5A geçirdim(Tabiki mosun soğuması beklenerek ve 28C de). Gücü verdiğim 2.Saniye sonucunda mos kısadevre oldu. Bunları yazarken tartışıp öğrenmek için yazıyorum yanlış anlamayın.

Anlaşılan anahtarlama yapmamışsınız, 8ohm yükü mosfet ile devreye alıp 5A geçirmişiniz, sadece iletim kayıpları var, peki Vgs olarak ne uyguladınız? Vds geriliminin 0,025ohm×5amper=0,125V a düştüğünü gözlemlediniz mi? Böyle bir durumda 5×0,125=0,625W kayıp bekliyoruz, hiç ısınma olmamalı.

Eğer iletim anında,  Vds=40V, Id=5A ise Pd=200W yapar, mosfet elbette yanacaktır.

[emrahmrcn]

Öncelikle herkese teşekkürler;

Beklediğim cevap öncelikle şuydu;
  Juntion sıcaklığının çok hızlı şekilde 175C aşması, yani soğutucuya yeterince hızlı transfer yapılamadağından mosfet yanmıştı. Bende ölçerken deneysel anlamda hatalı ölçüm yapmıştım, junction sıcaklığını ölçmek imkansız ancak üretim esnasında içine belki sensör yerleştirilebilir.
 
  İkinci olarak; Direnç üzerinden değil mosfet i lineer bölgede çalıştırdım. Zaten bütün yükü mosfet üzerine almıştı.

Burdan anlaşılan, xeinix@ söylediği gibi güvenlik katsayısını en az 2 tutmalı.
Başka eklecekleriniz varsa lütfen üşenmeyin, tartışmalara devam:)

[bymrz]

Eğer iletim anında,  Vds=40V, Id=5A ise Pd=200W yapar, mosfet elbette yanacaktır.

hocam bence arkadaş orada 40V u Vds olarak vermemiştir. Vds:40 volt ise kısa devre gibi bir durum var demektir zaten.
Besleme voltajından bahsediyor sanırım...

Pds=200W olduğunda anında yanar mosfet elbette.