Una pregunta sobre el calentamiento de un MOSFET que se apaga lentamente.

Question

Tengo un N-MOSFET de Canal IRF530 con su hoja de datos utilizados en el circuito siguiente:

Cuando está activada, pasa de 2,5 actual. Así que primero quería hacer algunos cálculos para comprobar si iba a necesitar un disipador de calor si era continuamente en grasas saturadas y en el estado.

Tras el conocimiento de este documento: Para cualquier disipación de potencia P (en vatios), se puede calcular el diferencial de temperatura (DT) en °C como:

ΔT = P × q

donde θ es el total de aplicación resistencia térmica

La serie de la resistencia térmica en el modelo de arriba muestra la resistencia térmica total ruta de acceso de un dispositivo puede ver. Por lo tanto, el total θ para efectos de cálculo es la suma, es decir,

$\theta_{JA} = \theta_{JC} + \theta_{CA}$. Dado que la temperatura ambiente $T_A$, P y q, entonces $T_J$ puede ser calculado.

Así que en mi caso TJmax = 175°C, de la Unión-a-Ambiente θ dado como θJA = 62°C/W

$R_{DS}{(on)}$ = 0.16 ohm

Puesto actual es de 2.5 a

$P = I^2 R = (2.5)^2(0.16) = 1W$, por lo que ΔT el aumento de la temperatura se convierte en:

ΔT = P × q = 1 × 62 = 62°C

Digamos que la temperatura ambiente es de 35°C, entonces el total de la temperatura se convierte en

35 + 62 = 97°C, que es inferior a 175°C

Primera conclusión fue que el MOSFET no necesita un disipador de calor.

Hasta que me simulado el circuito...

Lo que he notado es que, en mi aplicación el MOSFET se enciende muy rápido, pasa casi una constante de 2.5 a través de la misma por unos segundos, y vuelve-apaga lentamente. Y durante el apagado hay un intervalo de tiempo donde I × V el producto se vuelve muy alta.

Aquí está el voltaje y la corriente de la parcela en LTspice donde se muestra cómo el MOSFET se convierte en el tiempo cero, se queda encendido y se-apaga lentamente:

Y aquí es lo que LTspice muestra para la alimentación durante este intervalo de tiempo:

Mis preguntas son

1 -) ¿Qué tipo de razonamiento lógico que debo seguir en este punto? Pmax = 30W aquí. Si yo uso el procedimiento que escribí al principio de la subida de la temperatura se convierte en

ΔT = P × q = 30 × 62 = 1861°C

Pero esto es una locura. Si me cambio el MOSFET y desactivar muchas veces puedo sentir por el dedo que realmente se pone caliente. En mi aplicación un botón de encendido se enciende el MOSFET y un RC retraso de la apaga. No se repiten continuamente que me refiero. Necesito un disipador de calor aquí?

2-) se trata de la potencia durante el tiempo de encendido. En LTpice durante el tiempo de encendido como se puede ver el MOSFET de la energía es de alrededor de 500mW pero me calcular la disipación de potencia como:

$P = I^2 R = (2.5)^2 ( 0.16) = 1W$ utilizando los datos de la hoja de $R_{ds(on)}$. En mi caso $V_{gs}$ es 15V no 10V. Puede que esa sea la razón de esta diferencia?

editar:

Para @jbord39, la potencia en la carga R1 muestra junto con el MOSFET del poder a continuación:

Answer 1

Si yo uso el procedimiento que escribí al principio de la subida de la temperatura se convierte en

ΔT = P × q = 30 × 62 = 1861°C

Pero esto es una locura. ... Necesito un disipador de calor aquí?

Usted está descuidando a considerar la capacidad de calor del chip. Esto actúa como un condensador en el circuito térmico equivalente, conectados entre Tj y (algunos definen arbitrariamente) del suelo, que impide que el chip de la calefacción de forma instantánea. Por desgracia, es muy poco probable encontrar buena información sobre exactamente lo que el valor de este condensador debe ser.

Puede referirse a la operación segura de la zona de la curva para su MOSFET:

Basado en esto es probablemente más seguro para mantener su tiempo de conmutación inferior a 10 ms, en lugar de cerca de 1 s, así como las que tienen en la actualidad.

Answer 2

Su simulaciones parecen muy razonables. Usted está cambiando de 120W y se quema alrededor de 30W en el MOSFET al apagar. Si desea evitar que el FET de calefacción tanto, usted necesita para apagar más rápido.

Ahora, cuando se abre el interruptor, la carga de la puerta tiene que lentamente se filtre a través de la 1Meg + 470kOhm + 5Meg bote antes de llegar a tierra.

Así que no hay más tiempo (en comparación con el caso de la puerta fue dado de alta más rápido) que el MOSFET es débilmente la realización de/mayor-R (frente al estado). Esto aumenta la potencia. Esto se agrava un poco ya que la corriente del inductor no puede cambiar instantáneamente (y así será la fuerza de la corriente a través de la mayor resistencia a la FET) como el MOSFET se apaga.

Alternativamente, el pullup ruta de acceso es sólo a través de la 1Meg resistencia.

Usted puede reemplazar su interruptor unipolar con un interruptor SPDT y conecte la posición "off" a la tierra (en lugar de flotación). Esto debería acelerar el gate turn-off y evitar la quema de tanta potencia por evento de conmutación.