Hur kyler man en SMD MOSFET på hög watt?

[agehall]

Har du din last mellan VDC och P0?

Du borde läsa på om hur en spole fungerar och vad som händer när du bryter kretsen runt den. Enkelt förklarat försöker spolen fortsätta trycka samma ström men eftersom kretsen är bruten går R mot oändligheten och därmed skjuter spänningen i höjden och du eldar upp saker. Om du har en diod runt din induktiva last kan spänningen aldrig öka nämnvärt och laddningen försvinner. För normala hemprojekt behöver du inte bry dig så mycket mer än så - strömmen blir aldrig speciellt stor genom dioden då den i princip kortsluter mot VDC i din krets.

[TomasL]

Vad är känsliga? För mig så har en scheottky-diod bara lägre framspänning än vad en vanlig germanium-diod. Annars gör dom exakt samma sak.

Normala dioder är gjorda i Kisel, tror du får svårt att hitta germaniumdioder i dag.
Schottkydioder har en mängd fördelar framför vanliga kiseldioder, också en del nackdelar.
Du borde kanske läsa på vad en Schottkydiod är för något.
Egentligen behöver du läsa elementär ellära och elektronik också, eftersom du egentligen har väldigt dålig koll på vad du gör.

Att ha PU/PD till en FET samt snubbers över spolar/induktanser är ju liksom det mest grundläggande som finns, visst det kan funka utan, men till slut så händer något, antingen brinner komponenterna upp, och i värsta fallet dör någon person, då systemet hittar på något som inte skulle hända, till exempel en hydraulventil som aktiveras när den inte skulle aktivera och maskinen tar kål på någon.

Såsom du löst det hela kommer din Hydraulventil att aktiveras när du minst anar det, och när du garanterat inte vill det.

[DanielM]

"Så du menar om jag pulserar med 2A, så kommer transientströmmen över dioden också vara 2A, men spänningen kommer vara betydlig högre? "
Nej, antingen har du en spänningsspik på x antal volt ELLER om du har en diod får du en strömspik på x amp men bara diodens framspänningsfall (0,2-0,8 volt)

Så vad är det jag ska egentligen titta på när jag ska välja denna diod?
Jag brukar mest bara kolla på backspänningen, när den öppnar och hur mycket backström den klarar av.

Dioden som används måste tåla matningsspänningen med lite marginal vilket den gör men den måste också klara strömmen som går i spolen.

Angående det här med diodens strömtålighet. Jag har aldrig RIKTIGT tänkt igenom det här utan bara satt dit en 1N4148 på små reläer, en 1N4001 på små kontaktorer och kanske en 1N5401 eller liknande på lite större grejer. Men låt oss säga att spolen i fråga drar 4A vid 24VDC och således har en resistans på 6 ohm. När switchen stänger av hamnar dioden i serie med spolen, förspänd i framriktningen. Om nu resistansen i spolen är 6 ohm och framspänningsfallet över dioden är 0.7V så borde ju strömmen aldrig bli mer än 117mA. Spänningen över spolen är ju "samma" som över dioden och det som begränsar strömmen är spolens resistans.

Alltså blir inte strömmen i närheten av de 4A som spolen drar "steady state".

Eller? Vad är det jag missar?

Kontaktor och oscilloskop står redo på bänken, det kanske blir en liten laboration framåt fredagskvällen

Jag tolkar det som att det är bara strömmen från generade magnetfältet runt spolen som kommer åka igenom dioden. Det är därför jag undrar hur jag ska dimensionera denna diod då jag inte vet transientströmmen.

Daniel: Det här med dimensionering... Först och främst så tror jag (läs tror) Att du egentligen inte har någon verklighetsförankring i dina antaganden. Saken blir inte bättre av att du försöker konstruera egna kretslösning som blir sämre än inget alls, (tex en bipolär push-pull som drivare till en mos. Utan denna koppling kommer det att funka utan vidare, med kopplingen blir det skit) Det är där kunskapen sätts på prov om man har fattat eller ej. Sen så tror jag inte alls att vi andra på forumet ger dig kontraproduktiv hjälp, det gör du så bra själv ändå. Börja tänk till vad som är rimligt. Mao, välj en mos-transistor som klarar det du vill + kanske 50-100 % överkapacitet. Ex. Du behöver en transistor som skall sänka 24 volt max 2 Amp och den skall drivas direkt av processorn som i sin tur går på 3,3 volt. Switchfrekvensen är 40 hz (om jag läste rätt förut) Kapseln är kanske av mindre betydelse just nu då kretskortet inte finns än. Sen kan man ha önskemål om yt eller hålmonterat. Då skulle jag leta upp en transistor som tål åtminstone 40-50 volt och 4 amp eller mer. Vidare skall den vara bottnad (så gott som) en garanterad bit innan 3,3 volt. Nu finns det förmodligen uppåt 1000 st att välja på. Välj nu den kapsel som du tror mest på med avseende på montering, ev kylning (egenligen skall transistorn inte behöva kylning överhuvudtaget vid så små belastningar). Vid 40 hz så behöver du nog inte bry dig över gatekapasitansen över huvud taget, det kommer att funka ändå. Sen sist men inte minst, man köper några transistorer och kopplar upp så att det i verkligheten verkligen funkar!

Jag har faktiskt hittat en väldigt intressant mosfet: BUK6D210-60E
Den klarar strömmen och spänningskravet. Nu ska jag kolla om den klara effekten.

Skärmklipp.PNG

0.5V * 2 A = 1 W
2^2A * 0.25 ohm = 1 W
Detta är dock vid 25 grader.

Skärmklipp.PNG

Då vet jag att den klara effekten. Men hur blir det med temperaturen.
Vi säger att vi kommer inte högre än 500. Men vi säger att jag får 300 mOhm när jag kör igenom 2A.
Så lär hamna mellan 40 till 50 grader C när jag kör igenom 2A konstant! Nu kommer jag köra PWM, så det lär inte bli konstantström

Skärmklipp.PNG

Skärmklipp.PNG

Det som verkligen förbryllar mig är hur liten den är. Det går 0.750 mm spår till Drain på den. Men hur kan strömmen passera igenom 8:an och 4:an så enkelt? Jag menar, det är knappt anslutning i mitt trycke.

Skärmklipp.PNG

Skärmklipp.PNG

Jag förstår dock inte varför man INTE har satt ihop 6,5,1,2 med 7:an. Dom alla är ju drain......

Men jag vet iallafall Gate-motståndet. Så sätter man dit en 22 ohm eller liknande, så är man hemma med halmen.

Skärmklipp.PNG

Betyder dessa zener-dioder inuti mosfeten att jag inte behöver någon pull-down?

Skärmklipp.PNG

För mig så har en scheottky-diod bara lägre framspänning än vad en vanlig germanium-diod

Är det germanium i vanliga dioder nu för tiden?

Kallas dom inte för germanium-dioder?

Har du din last mellan VDC och P0?

Du borde läsa på om hur en spole fungerar och vad som händer när du bryter kretsen runt den. Enkelt förklarat försöker spolen fortsätta trycka samma ström men eftersom kretsen är bruten går R mot oändligheten och därmed skjuter spänningen i höjden och du eldar upp saker. Om du har en diod runt din induktiva last kan spänningen aldrig öka nämnvärt och laddningen försvinner. För normala hemprojekt behöver du inte bry dig så mycket mer än så - strömmen blir aldrig speciellt stor genom dioden då den i princip kortsluter mot VDC i din krets.

Jag har last mellan VDC och P0. Ca 5 till 30 Ohm i praktiken.
Detta är ritat i kicad.

Vad är känsliga? För mig så har en scheottky-diod bara lägre framspänning än vad en vanlig germanium-diod. Annars gör dom exakt samma sak.

Normala dioder är gjorda i Kisel, tror du får svårt att hitta germaniumdioder i dag.
Schottkydioder har en mängd fördelar framför vanliga kiseldioder, också en del nackdelar.
Du borde kanske läsa på vad en Schottkydiod är för något.
Egentligen behöver du läsa elementär ellära och elektronik också, eftersom du egentligen har väldigt dålig koll på vad du gör.

Att ha PU/PD till en FET samt snubbers över spolar/induktanser är ju liksom det mest grundläggande som finns, visst det kan funka utan, men till slut så händer något, antingen brinner komponenterna upp, och i värsta fallet dör någon person, då systemet hittar på något som inte skulle hända, till exempel en hydraulventil som aktiveras när den inte skulle aktivera och maskinen tar kål på någon.

Såsom du löst det hela kommer din Hydraulventil att aktiveras när du minst anar det, och när du garanterat inte vill det.

Jag betar av elektriska problem steg för steg. Erfarenhet får man inte från böcker. Man får det igenom att granska och laborera sig fram och bolla idéer.

Ja, vi har konstaterat detta redan från sida 1 i denna tråd. Jag testade även det att lägga till en diod över spolen och allt bara fungerade. Inget gick sönder.
Nu handlar det snarare om dimensionering. Jag hade valt ett rätt ett överdrivet stort mosfet, och jag vill nu välja en mindre komponent som klarar mindre ström, men ändå inom godkända gränser.

[TomasL]

Jösses!!!!!!!!!!!!

[TomasL]

Jag tolkar det som att det är bara strömmen från generade magnetfältet runt spolen som kommer åka igenom dioden. Det är därför jag undrar hur jag ska dimensionera denna diod då jag inte vet transientströmmen.

Den kan du räkna ut väldigt enkelt

Betyder dessa zener-dioder inuti mosfeten att jag inte behöver någon pull-down?

NEJ

Kallas dom inte för germanium-dioder?

NEJ

Jag har last mellan VDC och P0. Ca 5 till 30 Ohm i praktiken.
Detta är ritat i kicad.

Fullständigt ointressant att du ritat detta i kicad, Jag använder andra förmodligen betydligt bättre och mer avancerade program, men det hjälper inte om jag inte vet vad jag pysslar med, du vet tyvärr inte vad du pysslar med, så inget CAD/Simulatorprogram i världen kommer att hjälpa dig

Jag betar av elektriska problem steg för steg. Erfarenhet får man inte från böcker. Man får det igenom att granska och laborera sig fram och bolla idéer.

Kunskap får man genom böcker, erfarenhet får man när man har kunskapen och därefter iscensätter kunskapen praktiskt, du har hoppat över steget kunskap, därför lär du aldrig någonsin kunna få erfarenhet.

[Janson1]

Ja, den transistorn du har hittat kommer nog att funka. Problemet jag ser med den är monteringen... Den kräver nog varmluft för att få på plats. Dioderna som sitter mellan sourse och gate är enbart för att skydda gaten mot överspänning, det ev problemet uppstår mest innan man hunnit montera dom på kortet. Sen när den sitter på plats och PD motståndet likaså så är dioderna bara en extra säkerhet mot spänningstransienter. Germanium är ett halvledare grundämne som man använde tidigt vid diod och transistortillverkning, det är i dag nog helt utslaget till förmån för kisel. En av fördelarna med germanium var det låga framspänningsfallet (ca 0,1-0,3 volt) Tyvärr leder oftast en germaniumpryl något även i backriktningen, obra i vissa sammanhang. Schottkydioden ersätter inte en germanium men den har också ett väldigt lite framspänningsfall på 0,1-0.3 volt men är i princip totalt oledande i backriktningen, dessutom är dom väldigt snabba vid omslag, dom lämpar sig ypperligt till switchade nätdelar, det låga framspänningsfallet och dessa snabba on/off gör att dom inte går varma. Men dom tål oftast inte några högre spänningar, alltid är det nåt som grusar maskineriet... Och det finns nån rackare som tål 1500 volt men då har dom inte 0,1-0,3 volt utan 1,4 volt i framspänningsfall, men dom är otroligt snabba... Så köp nu hem ett antal och testa så att dom håller måttet, går att få på plats, går att byta ut vid ev haveri utan att kretskortet lämnar in samtidigt.
Sist men inte minst, finns dom att köpa idag? Finns dom i morgon?

[Janson1]

IRLR8743PBF i D-pak från Conrad, dom har många hemma idag...

[Gimbal]

Sist men inte minst, finns dom att köpa idag? Finns dom i morgon?

Det där är en intressant fråga.
Jag lurar ibland på ett åtminstone delvis liknande bygge med 24Volts matning och en stor induktans inblandad, och ett önskemål är att kunna tillverka kortet under en lång tid (10år plus) utan omdesign. Då gäller det ju att man inte råkar välja en komponent som slutar tillverkas i närtid, men hur ska man veta det?

[svanted]

då jag inte vet transientströmmen.

den kan aldrig bli högre än spolströmmen, så det är toppströmmen men....
medelströmmen blir väldigt mycket mindre då induktansen klingar av den snabbt,
så om dioden klarar spolströmmen kontinuerligt är man säker,
går man lägre är man ute på hal is, då måste man räkna/mäta på det.
då kan den knäckas, om man har otur, när man kör hög PWM frekvens och medelströmmen överskrider diodens kontinuerliga maxström.

[säter]

Switchfrekvensen är 40 hz (om jag läste rätt förut)

Jag läste 1 Hz.
Väldigt lågt tycker jag.

Nu har jag 1 Hz pulsning och min mosfet är inte ens varm.

[Mindmapper]

Han leker och hittar hela tiden på nya konstigheter.
Han förstår nog inte ellära men han utger sig för att kunna hydralik.
Om man gör ett universalkort för styrning av hydralik är det vansinne att använda en switchfrekvens av 1Hz.
Det tror jag dom flesta förstår.

[DanielM]

Jösses!!!!!!!!!!!!

Jösses på dig själv du Tomas.
Elektronik ska vara kul och roande, inte blodsallvarligt. Du förstår att jag hittar på nya saker hela tiden och räds inte att testa nya komponenter. Jag märker här på forumet väldigt tydligt att många är själv inte 100% säker på det dom säger. De säger oftast "kanske" eller "bör fungera" eller "kan få problem" eller "kanske brinner upp" eller "tror". Detta är ett tecken på att alla här kan inte alla komponenter utantill. Det är inget jag klandrar för. Jag tycker det är roligt att titta på en komponent som jag aldrig har använt mig utav, sedan diskuterar jag fördelar och nackdelar med denna komponent. Det är nyfikenhet och utforska som ger lärdom. Inte att aggera som dig. Det är ingen framtid.

Ja, den transistorn du har hittat kommer nog att funka. Problemet jag ser med den är monteringen... Den kräver nog varmluft för att få på plats.

Jag har tillgång till en hel verkstad med utrustning för att löda. Dessutom de som jobbar där, utbildar inom lödning för certifiering. Så jag är inte orolig över den delen
Det är är mest orolig över är att den där lilla komponenten brinner upp vid ca 2A. För jag är van med att kör man 2A igenom en ledning på ett kretskort så måste man minst ha 0.4mm i spår.
Men detta kanske är ny teknik? Jag vet inte. Jag tycker detta är osannolikt att man kan köra igenom så mycket ström, igenom en sådan liten komponent.

Dioderna som sitter mellan sourse och gate är enbart för att skydda gaten mot överspänning, det ev problemet uppstår mest innan man hunnit montera dom på kortet. Sen när den sitter på plats och PD motståndet likaså så är dioderna bara en extra säkerhet mot spänningstransienter.

Nu tänker jag bara ha 3.3V som max på gate. Så jag behöver inte oroa mig där.

Germanium är ett halvledare grundämne som man använde tidigt vid diod och transistortillverkning, det är i dag nog helt utslaget till förmån för kisel. En av fördelarna med germanium var det låga framspänningsfallet (ca 0,1-0,3 volt) Tyvärr leder oftast en germaniumpryl något även i backriktningen, obra i vissa sammanhang.

Visst har inte germaniumdioder en glaskappsling?

Schottkydioden ersätter inte en germanium men den har också ett väldigt lite framspänningsfall på 0,1-0.3 volt men är i princip totalt oledande i backriktningen, dessutom är dom väldigt snabba vid omslag, dom lämpar sig ypperligt till switchade nätdelar, det låga framspänningsfallet och dessa snabba on/off gör att dom inte går varma. Men dom tål oftast inte några högre spänningar, alltid är det nåt som grusar maskineriet... Och det finns nån rackare som tål 1500 volt men då har dom inte 0,1-0,3 volt utan 1,4 volt i framspänningsfall, men dom är otroligt snabba... Så köp nu hem ett antal och testa så att dom håller måttet, går att få på plats, går att byta ut vid ev haveri utan att kretskortet lämnar in samtidigt.

Spelar backspänningen någon roll här? Så länge man kommer över 24V i backspänning så är det lugnt.

Jag menar, om man har en spole som det går 2A igenom. Spolens spänningsfall är på ca 24V. Sedan blockeras strömmens riktning. PANG! Då lär en jättestor strömspik bildas. Säkert över 100V. Vi säger att det blev 100V. Om jag har en diod som har en backspänning på 40V eller 200V, så spelar det ingen roll. All strömmen kommer gå över dioden när strömspiken passerar 24V + framspänningen.

Här vet vi att en schottkydiod och en vanlig kiesel-diod har en skillnad i framspänning, men inte så stor. Ca 0.5V och man får höfta.
Det viktigaste här för mig, är att kolla hur mycket ström denna diod klarar av i framriktningen under en kort stund.
Jag kan väll dra slutsatsen att den ström som kommer passera dioden är 2A, men dock under en kort stund?

Kan man dra slutsatsen att:
1. Det spelar ingen roll vilken diod man använder, så länge backspänningen är över 24V
2. Diodens framström måste klara av 2A under kort stund

Sist men inte minst, finns dom att köpa idag? Finns dom i morgon?

Klart dom finns. Finns dom inte, så bygger man om kretskortet och sätter dit nya komponenter.

IRLR8743PBF i D-pak från Conrad, dom har många hemma idag...

Lite väl stora säkert.
Men Conrad? Är inte det typ som Jula?
Jag köper allt från Mouser.

då jag inte vet transientströmmen.

den kan aldrig bli högre än spolströmmen, så det är toppströmmen men....
medelströmmen blir väldigt mycket mindre då induktansen klingar av den snabbt,
så om dioden klarar spolströmmen kontinuerligt är man säker,
går man lägre är man ute på hal is, då måste man räkna/mäta på det.
då kan den knäckas, om man har otur, när man kör hög PWM frekvens och medelströmmen överskrider diodens kontinuerliga maxström.

Då bestämmer jag att dioden MÅSTE klara av 2A i antingen kontinuerlig tid eller kort tid.

Switchfrekvensen är 40 hz (om jag läste rätt förut)

Jag läste 1 Hz.
Väldigt lågt tycker jag.

Nu har jag 1 Hz pulsning och min mosfet är inte ens varm.

Jag har ställt in min prescaler så jag kan köra 1 Hz via min timer Jag kan köra allt mellan 0.001 Hz till 732 Hz.

Han leker och hittar hela tiden på nya konstigheter.
Han förstår nog inte ellära men han utger sig för att kunna hydralik.
Om man gör ett universalkort för styrning av hydralik är det vansinne att använda en switchfrekvens av 1Hz.
Det tror jag dom flesta förstår.

Leker, Ja
Hittar på konstigheter, Absolut!
Jag förstår ellära och hydraulik. Jobbar med hydraulik.
Det enda jag har problem med är att lita lite på mig själv när jag väljer en komponent. Lätt hänt att man missar en viktig del när man läser ett datablad.

Det är med 1 Hz var bara ett test för att få den där "snärten" i en ventil.

[DanielM]

Nyfiken fråga!

Jag har ökat storleken på paddarna hos min footprint för MOSFET:en.
Jag har valt 1 mm som ledning och jag specificerar att jag kommer aldrig komma över 2.2A, men jag drar maxgränsen vid 3A.
Så det verkar hålla perfekt!

Skärmklipp.PNG

Men problemet är detta. Hur hindrar jag mig själv att av misstag koppla in GND på VDC? VDC ska ha 24V.
Ser vi vad snyggt jag har fått till paddarna på min footprint för MOSFET:en?

Skärmklipp.PNG

Nu ser det ut så här:

Skärmklipp.PNG

[svanted]

Jag menar, om man har en spole som det går 2A igenom. Spolens spänningsfall är på ca 24V. Sedan blockeras strömmens riktning. PANG! Då lär en jättestor strömspik bildas. Säkert över 100V. Vi säger att det blev 100V. Om jag har en diod som har en backspänning på 40V eller 200V, så spelar det ingen roll. All strömmen kommer gå över dioden när strömspiken passerar 24V + framspänningen.

jag förstår inte vad du menar...

Sedan blockeras strömmens riktning. PANG!

hur "blockerar" man en ström?

Då lär en jättestor strömspik bildas. Säkert över 100V

100V ström?

strömspiken passerar 24V

man sätter alltid dioder över transistorstyrda spolar, som tål minst strömmen genom spolen, sen funderar man inte mera på det...

All strömmen kommer gå över dioden när strömspiken passerar 24V + framspänningen.

spänningen över spolen sjunker snabbt från +24V till -0.7V när dioden börjar leda...

[Pucco]

Är det BUK6D210-60E du använt i din design på senast PCB-layouten så kommer den magiska röken att smita ut omedelbums.

Skärmbild 2022-04-02 164143.png

Skärmbild 2022-04-02 164235.png

Och det är vid 10 Vgs 0ch 25 grader. Vid max temp är resistansen mer än dubbelt så stor.
10 Vgs ger max 0,210 ohm -- 0,8 W @25C och 1,82 W @ 175C
4,5 Vgs ger max 0,262 ohm -- 1,05 W
3,3 Vgs odefinierat men definitivt för hög resistans. Direkt olämplig för 3,3 V.

Sen måste du designa för max på allt, inte efter att det ska vara PWM "så det blir aldrig max". Du har mjukvara som kan spåra ur så designen måste tåla att vara på 100% av tiden.

Du har ju nu valt ytterligare en ny FET genom att titta på ett par nyckelvärden men missat helheten.