MOSFET DE POTENCIA - Diseño térmico

Question

Tengo algunas dudas sobre con este diseño térmico?

primero, los cálculos y las infos: Mi carga (un motor) utiliza una corriente media de 7A, no pude medir el pico de corriente al principio de la rotación (disparamos 20A pico).

• Qgc = 100nC
• MOSFET Rds: 850 microOhmios (VGS = ~7V) (he sobreestimado Rds de la hoja de datos)
• Potencia disipada por el mosfet: P = I² * R
• P = 400 * 0,000850 = 0,19125 W

Dada esta potencia de disipación, tengo un pad (este justo encima de Q1) en la capa superior de aproximadamente 10mmx20mm = 200mm². y en la capa inferior de 20mmx20mm = 400mm². Que están conectados a través de vías

Tengo dos dudas:

1. ¿Es posible utilizar sólo la capa superior para esta disipación térmica? Me gustaría fabricar la pcb aquí en mi CNC casera, y no podría hacer las "vías térmicas" de forma casera.
2. ¿Es posible disminuir la corriente de pico (corriente de arranque) que consume el motor al arrancar? Imaginé que colocando un condensador en paralelo a Puerta / Fuente aumentaría el tiempo de carga de la puerta; esto más o menos funcionó, pero si el tiempo de encendido aumentaba un 5%, triplicaba el tiempo de apagado.

Answer 1

1) dado que sólo disipas unos 0,2 W yo diría que está más que bien suponiendo que esta PCB no esté en un ambiente muy caliente. Es posible calcular la resistencia térmica (al ambiente) utilizando herramientas como los del sitio web de TI .

2) Posible: sí pero Yo no elegiría hacer eso. Lo que estás haciendo es dar temporalmente al MOSFET una resistencia más alta y eso temporalmente aumentar la potencia disipada en ese transistor.

La corriente de irrupción también aumenta la disipación de potencia temporalmente pero la energía total que el MOSFET necesita disipar será muy probablemente mucho menos .

Tenga en cuenta que mientras el MOSFET pueda soportar el pico de corriente y el pico de potencia disipada, no hay ningún problema directo a menos que se caliente demasiado. El encapsulado del MOSFET y la zona de refrigeración de la placa de circuito impreso necesitarán algo de energía para calentarse (capacitancia térmica), por lo que temporalmente está bien tener una mayor disipación de potencia. Siempre que no dure demasiado.

Yo optaría por encender el MOSFET lo más rápido posible y no intentar limitar la corriente de irrupción. Podría ser mejor utilizar un PTC para limitar la corriente de irrupción.

Todo esto se puede calcular, pero no es tan fácil. Normalmente hay que hacer un modelo térmico. Esto se puede hacer en un simulador de circuitos donde el voltaje representa entonces la temperatura.

Answer 2

Otra forma (creo que mejor) de disminuir la corriente de irrupción es aplicar PWM a la tensión del motor, empezando en 0V y aumentándola lentamente.
La frecuencia PWM debe ser lo suficientemente alta como para que el motor no pueda 'seguir el ritmo'. Una frecuencia PWM no audible de >50 kHz será suficiente la mayoría de las veces.
Una forma de determinar la lentitud con la que se debe aumentar la tensión PWMed es observar el tiempo de subida de la tensión y/o la corriente cuando se aplica toda la tensión a la vez: aumente la tensión PWMed un factor 10 o más lento.