Conocer el voltaje que se está conmutando y la corriente máxima mejoraría en gran medida la calidad de las respuestas disponibles.
Los MOSFET a continuación dan ejemplos de dispositivos que cumplirían con su necesidad a baja tensión (digamos 10-20V) a corrientes superiores a las que se estarían conmutando en la mayoría de los casos.
El circuito básico no necesita ser modificado, úselo tal cual con un FET adecuado, como se muestra a continuación.
En el modo de estado estable, el "problema" se aborda fácilmente.
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Un MOSFET dado tendrá una resistencia de encendido bien definida a un determinado voltaje de impulsión de la compuerta. Esta resistencia cambiará con la temperatura, pero generalmente en menos de 2:1.
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Para un MOSFET dado, generalmente se puede disminuir la resistencia de encendido aumentando el voltaje de impulsión de la compuerta, hasta el máximo permitido para el MOSFET.
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Para una corriente de carga y un voltaje de impulsión de compuerta dados, puede elegir el MOSFET con la resistencia de encendido más baja que pueda permitirse.
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Puede obtener MOSFETS con Rdson en el rango de 5 a 50 miliohms a corrientes de hasta, digamos, 10A a un costo razonable. Puede obtener similares de hasta, digamos, 50A a un costo mayor.
Ejemplos:
En ausencia de buena información, haré algunas suposiciones. Estas pueden mejorarse proporcionando datos reales.
Suponga que se va a conmutar 12V a 10A. Potencia = V x I = 120 vatios.
Con una Rdson en caliente de 50 miliohms, la disipación de potencia en el MOSFET será I^2 x R = 10^2 x 0.05 = 5 vatios = 5/120 o aproximadamente el 4% de la potencia de carga.
Necesitaría un disipador de calor en casi cualquier paquete.
Con una Rdson de 5 miliohms en caliente, la disipación sería de 0.5 vatios y el 0.4% de la potencia de carga.
Un TO220 en reposo manejaría eso bien.
Un SMD DPak / TO252 con cobre mínimo en la PCB manejaría eso bien.
Como ejemplo de un MOSFET SMD que funcionaría bien.
2.6 miliohms en el mejor de los casos. Digamos aproximadamente 5 miliohms en la práctica. 30V, 60A nominales. $1 en volumen. Probablemente unos pocos dólares por unidad. Nunca usaría los 60A: ese es un límite del paquete.
A 10A eso son 500 mW de disipación, como se mencionó anteriormente.
Los datos térmicos son un poco inciertos pero suenan como 54 C/Watt de unión a ambiente en una PCB FR4 de 1" x 1" en estado estable.
Así que aproximadamente 0.5W x 54 C/W = 27C de aumento. Digamos 30C. En un contenedor, la temperatura de la unión sería de tal vez 70-80 grados. Incluso en el Valle de la Muerte en pleno verano debería estar bien. ¡Advertencia: NO cierre la puerta en el baño en Zabriski Point en pleno verano! [Incluso si es mujer y los Hell's Angels u otros han llegado][Mi esposa te contará sobre eso][Pero tu MOSFET estaría bien.]
Hoja de datos AN821 adjunta a la hoja de datos - Excelente artículo sobre problemas térmicos en SO8
Por $1.77/1, obtienes un dispositivo TO263 / DPak bastante agradable.
La hoja de datos a través de aquí incluye un mini NDA! Limitado por NDA - léelo tú mismo.
30V, 90A, 62 K/W con cobre mínimo y 40 K/W con un susurro. Este es un MOSFET impresionante en este tipo de aplicación.
Menos de 5 miliohms alcanzables en muchos 10's de amperios. Si pudieras acceder a la matriz real, posiblemente podrías arrancar un pequeño automóvil con esto como interruptor de motor de arranque (especificado a 360A en gráficos) PERO los hilos de unión están calificados para 90A. es decir, el MOSFET interno excede en gran medida la capacidad del paquete.
A, digamos, 30A, la potencia = I^2 x R = 30^2 x 0.003 = 2.7W.
0.003 ohmios parece razonable después de ver la hoja de datos.
