Kysymys:
Miksi BLDC-moottorin (1 kW) ohjaimissa on niin paljon MOSFET-laitteita?
Sujoy Bhattacharya
2019-02-20 16:51:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Minulla on 1 kW: n kolmivaiheinen BLDC -moottori Kiinasta, ja kehitin itse ohjainta. 48 Vdc: n suurimmalla virralla tulisi olla noin 25 A ja huippuvirralla 50 A lyhyellä kestolla.

Kuitenkin, kun tutkin BLDC-moottoriohjaimia, törmäsin 24 laitteen MOSFET-ohjaimiin, joissa on neljä IRFB3607 MOSFETia vaihetta kohti (4 x 6 = 24).

IRFB3607: n Id-arvo on 82 ampeeria 25 ° C: ssa ja 56 ampeeria 100 ° C: ssa. En voi selvittää, miksi ohjaimet suunnitellaan nelinkertaisesti nimellisvirralla. Muista, että nämä ovat halpoja kiinalaisia ​​ohjaimia.

Onko sinulla ideoita?

Näet ohjaimet täältä, jos tarvitset käännetyn videon osan, ilmoita siitä minulle.

https://www.youtube.com/watch?v=UDOFXAwm8_w https://www.youtube.com/watch?v=FuLFIM2Os0o https://www.youtube.com/watch?v=ZeDIAwbQwoQ

Kun otetaan huomioon lämmöntuotto, nämä laitteet toimisivat 15 kHz: llä, joten noin puolet häviöstä olisi kytkentähäviöitä.

Muista, että nämä ovat 25 dollarin kiinalaisia ​​ohjaimia ja jokainen mosfet maksaisi noin 0,25 dollaria. En usko, että nämä ihmiset välittävät paljon tehokkuudesta tai laadusta. Näille ohjaimille on myönnetty takuu enintään 6 kuukaudesta 1 vuoteen.

BTW käyttäjien maallikkokielellä Mosfetsia kutsutaan MOS-putkiksi. Siksi putket.

Sinun tulisi sisällyttää linkki esimerkkiin mainitusta BLDC-ohjaimesta.
Mosfets rinnakkain vähentää efektiivistä Rds_on.Pienempi tehohäviö ohjaimessa ja parempi hyötysuhde.
_ "24-putkiset Mosfet-ohjaimet" _ Putki?
Pysäytysvirta on myös todennäköisesti noin 10x nimellisvirta tai noin 250A.4 * 82A vaihetta kohden kuulostaa varsin kohtuulliselta.
Mieti, kuinka monta MOSFETiä on tyypillisessä PC-emolevyn VRM: ssä.Huippuluokan työpöydällä, joka on suunniteltu selviytymään voimakkaasti ylikellotetusta yli 500 W: n vetävästä 16+ -ydinprosessorista, on vähintään kahdeksan * huippuluokan * MOSFETiä * ja mahdollisesti 12-16. Kun tarkastelet sitä tällä tavalla,moottori, joka pystyy jatkuvasti vetämään lähes 1 kW, tarvitsee yhtä voimakasta virransyöttöä.
Kaksi vastused:
Bimpelrekkie
2019-02-20 17:58:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Syynä useiden MOSFET-laitteiden käyttämiseen on pienentää virrankulutusta, mikä johtaa ch Cheap-suunnitteluun.

Kyllä, yksi MOSFET pystyy käsittelemään virtaa, mutta se haihtaa jonkin verran virtaa, koska sillä on jonkin verran vastusta, tyypillisesti 9 mohm IRFB3607: lle.

25 A: n lämpötilassa se tarkoittaa 25 A * 9 m ohmia = 225 mV pudotus

25 A: n lämpötilassa se tarkoittaa 25 A * 225 mV = 5,625 W tehohäviötä

Jäähdytyselementin on oltava huomattava.

Suoritetaan nyt sama laskelma 4 IRFB3607: lle rinnakkain:

Nyt 9 mohm on jaettu 4: llä neljän rinnakkaisen laitteen takia:

9 m ohm / 4 = 2,25 mohm

25 A: n kohdalla se tarkoittaa 25 A * 2,25 m ohmia = 56,25 mV pudotus

25 A: n lämpötilassa se tarkoittaa 25 A * 56,25 mV = 1,41 W tehohäviötä

Että 1,41 W on all-MOSFET-laitteille yhdessä, niin alle 0,4 W / MOSFET, jota ne pystyvät käsittelemään helposti ilman ylimääräistä jäähdytystä.

Edellä olevassa laskelmassa ei oteta huomioon, että 9 mohmin Rdson tulee increase, kun MOSFETit lämpenevät. Tämä tekee yksittäisestä MOSFET-ratkaisusta entistä ongelmallisemman, koska tarvitaan vielä suurempi jäähdytyselementti. Neljä MOSFET-ratkaisua saattaa "vain hallita", koska sillä on vielä jonkin verran liikkumavaraa (0,4 W voi nousta 1 W: ksi ja se olisi silti kunnossa).

Jos 3 MOSFETiä on halvempi kuin yksi jäähdytyselementti (6 watin haihduttamiseksi), niin 4 MOSFET-ratkaisua on ch cheap.

Myös tuotantokustannukset saattavat olla hieman alhaisemmat 4 MOSFET: n sijoittamisessa verrattuna yhteen MOSFET + Heatsinkiin, koska MOSFET on ruuvattava tai kiinnitettävä jäähdytyselementtiin, mikä manuaalista työtä lisää kustannuksia.

Lisäetuna on, että luotettavuus paranee, koska näitä 4 MOSFET-laitetta ei ylivoimaisesti ole "työskennelty" yhtä kovasti kuin yksittäinen MOSFET.

Voisimmeko käyttää "4x" isompaa, 2,25 mohm MOSFETia?

Toki, jos löydät sen!9 mohm on jo melko matala.Pienentyminen on yhä vaikeampaa (ja kalliimpaa), kun liimausjohtojen vaikutus tulee esiin.Myös varmasti neljä "keskellä tietä" olevaa MOSFETiä ovat halvempia kuin yksi iso rasvaa MOSFET.

Myös säästö sähkön hinnassa järjestelmän koko käyttöiän ajan.
@IanRingrose Epäilen, että suunnittelija välittää siitä paljon, koska he eivät maksa sähkölaskua
Saat myös passiivisemman jäähdytyksen siitä, että tehohäviö jakautuu suuremmalle alueelle (4 osaa ja tarvittava levytila)
@ChrisH, mutta ostaja maksaa sähkölaskun, ja suunnittelija välittää suunnitelmastaan myydä hyvin.Tai ainakin pitäisi huolehtia ...
@Mołot ja kuinka moni loppukäyttäjät (jopa teolliset) välittävät muutamasta W: n tehottomuudesta?
Tuo Rds: n (päällä) nousu laitteen lämpötilalla on todella mukava ansa, ja yleensä mosfetin etusivua taulukkoluokituksiin tulisi kohdella valtavasti epäillen (Muista, Markkinointi pääsee kuolemaan tietolehtien etusivulle, Suunnittelu harvoinon paljon tekemistä sen osan kanssa!), älä koskaan ota näitä nimellisarvoon.Mene oikean kaupan kaavioihin, katso tietolomakkeen kuva 4, jossa sanotaan minulle, että 100 ° C: n tapauksessa katsot enemmän kuin 14mOhm ja paras osa 9W: n häviöstä 25A: ssa yhdelle laitteelle.
@ChrisH: n "vihreäksi" siirtyminen ja hiilijalanjäljen kouluttaminen on nyt muodikasta, joten tällaisten yritysten markkinointiosastot ovat yhä enemmän kiinnostuneita - vaikka prosenttiosuus onkin melko alhainen, se kasvaa.Samanlainen yksityisille käyttäjille.Ei tilastoja.Minun näkökulmastani tämä trendi on näkyvissä, vaikka se onkin vähäpätöinen.
@Molot Täällä suuntaus ei ole vain näkyvissä, tästä ilmastokirkosta tulee luku luvussa "Ylimääräiset suosittuja harhaluuloja ja väkijoukkojen hulluutta".
Energiatehokkuus on varsin kriittinen akkukäyttöisille laitteille, joten vaikka jäähdytyselementti olisi halvempi, voi olla hyviä syitä tehdä tämä lähestymistapa.On myös hyvä asia, että Rds (päällä) nousee lämpötilan mukana, niin että kuumin mosfet kuljettaa vähiten virtaa.Tämä antaa mosfettien tasapainottaa kuormansa tasaisesti ja sijoittaa turvallisesti rinnakkain.
Noin 1mOhm: n tai sitä pienemmät laitteet ovat nyt melko yleisiä (20-30 VD: n jännitteellä), mutta tosin ne ovat * erittäin suosittuja ja siksi niiden hankkiminen voi olla hieman vaikeaa.
@PeterSmith Matala Vds tekee ** paljon ** helpommaksi saada niin alhainen \ $ R_ {ds, päällä} \ $.Suuremmille jännitteille tarvitaan suurempi tyhjennyslähteen etäisyys, jotta se kestää suuren jännitteen, kun MOSFET on pois päältä.Se lisää \ $ R_ {ds, on} \ $.
@Bimpelrekkie Olen tietoinen siitä :)
"Liimausjohtojen vaikutus tulee esiin" - puolijohdelaitteissa on jo useita liitosjohtoja rinnakkain saadakseen pienen resitanssin ja suuren virran koko tehossa.Oletan, että "liimausjohtokysymys", kun pyritään saamaan vielä matalampi rdson, on ... ei ole tarpeeksi tilaa muotissa lisätäksesi enemmän johtoja .. En löytänyt nykyaikaista kuvaa juuri nyt, mutta [tämä osoittaa sen hyvin] (https://www.electronicdesign.com/power/mosfet-design-basics-you-need-know-part-1) (kuva 6) vanhalla laitteella, voimme helposti ekstrapoloida .. Muistan nähneeni kuvia, joissa oli kymmenesosaajohtimista, jotka tulevat samanaikaisesti muotista.
@quetzalcoatl Tarkoitin juuri sitä.Kun MOSFETin \ $ R_ {ds, on} \ $ pienenee, sidoslankojen resistanssista tulee hallitseva tekijä!Vastustamiseksi, että todellakin enemmän sijoitetaan rinnakkain, ja se lisää myös nykyistä valmiutta.Mutta voit sijoittaa vain lankoja, joille on tilaa.Vähentyneen tuoton laki (lisää lisäämällä tulee vähemmän tehokkaaksi) tulee voimaan.
Thor Lancaster
2019-02-21 10:15:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lähes kaikkien sähköosien käyttöikä lyhenee eksponentiaalisesti lämpötilan noustessa. Tämä pätee erityisesti kondensaattoreihin, joiden BLDC-moottoriohjaimissa havaitaan vähentävän sähköistä kohinaa ja suurivirtahuippuja.

Oletetaan, että säädin, jossa on 4 FET-vaihetta vaihetta kohti, nousi lämpötilassa 10 ° C nimelliskuormalla. Olettaen, että ympäristön lämpötila on 30 ° C, säädin toimisi 40 ° C: ssa. Tässä lämpötilassa jopa normaalilämpötila-alueen alumiinielektrolyyttikondensaattorit voivat kestää yli 120000 tuntia.

Jos samalle ohjaimelle rakennettaisiin yksi FET vaihetta kohti 4: n sijasta, vastus kasvaisi kertoimella 4 ja myös I ^ 2R-häviöt kasvaisivat samalla määrällä. Samalla jäähdytyselementillä ohjain kokee nelinkertaisen lämpötilan ympäristön lämpötilan yläpuolella. Se olisi nyt käynnissä 70 ° C: ssa. Tämä lyhentäisi kondensaattoreiden käyttöikää noin 10 kertaa ja vähentäisi samalla tavalla myös muiden komponenttien käyttöikää. Tämän torjumiseksi tarvitaan suurempi jäähdytyselementti, ja olisi halvempaa (ja pienempää) käyttää vain enemmän FET-laitteita.



ⓘ
Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...