Mengontrol arus tinggi (1000A) dengan MOSFET

9

Saat ini saya merancang tukang las tempat pembuangan kapasitif dan saya mengalami masalah switching.

Saya berencana untuk menggunakan beberapa kapasitor super secara seri untuk melepaskan sekitar 1000A dalam waktu yang sangat singkat (kemungkinan besar kurang dari 100 milidetik). Saya berencana untuk mengisi kapasitor sekitar 10V.

Jadi saya pada dasarnya membutuhkan perangkat yang mampu memberikan pulsa pendek dari arus yang sangat tinggi. Saya tidak ingin membuang seluruh muatan kapasitor dalam sekali jalan, jadi SCR bukan solusi untuk masalah saya. Saya telah melihat MOSFET, dan yang ini menarik perhatian saya: http://www.mouser.com/ds/2/205/DS100728A(IXTN660N04T4)-1022876.pdf

Namun, saya tidak yakin bagaimana tepatnya menafsirkan datasheet. Apakah MOSFET mampu mengemudikan 1800A sebagai kondisi arusnya yang berdenyut? Atau apakah itu terbatas pada 660A (atau bahkan 220A), memaksa saya untuk menghubungkan beberapa dari ini secara paralel? Atau akankah salah satu dari MOSFET ini baik-baik saja? Menurut perhitungan awal saya, MOSFET yang dikoneksikan secara langsung ke kapasitor tanpa hambatan lain akan menghilang sekitar 900W, yang tampaknya berada dalam kisaran lembar data.

Jadi pada dasarnya, apakah saya menafsirkan lembar data dengan benar, atau apakah saya perlu memesan beberapa MOSFET ini (dan jika demikian, berapa banyak yang akan Anda tebak?)

mosfet high-current supercapacitor high-power LetterSized
sumber
Dengan asumsi waktu pengulangan pulsa Anda cukup lama, perangkat itu harus dapat menanganinya. Tidak yakin tentang topi super dan kabel. Hal 900W tidak berarti banyak jika waktu pengulangan pulsa Anda rendah.
Trevor_G
Akan sangat membantu jika Anda dapat menggambarkan saluran pembuangan Anda lebih lengkap. Suka dengan grafik. Apakah Anda berpikir itu 1000A untuk 0,1 detik? Atau apakah Anda akan memodulasi dan mematikan FET selama 0,1 detik? Berapa energi pulsa maksimum, di Joules?
mkeith
2
Saya merasa Anda meremehkan arus yang diperlukan untuk melihat las. Nilai minimum yang saya lihat seperti 6kA dan hingga 100kA.
Trevor_G
4
Jika total ESR dalam batas dan FET adalah 9 mOhms, pada 1000A, itu masalah. Anda membuang semua kekuatan di tukang las dan tidak ada di tempat yang dilas. Anda membutuhkan sebagian besar perlawanan di tempat yang Anda inginkan.
Brian Drummond
1
@DaPasta: pemakaian penutup audio mobil "2F" dengan SCR @ 15V bekerja dengan baik untuk pengelasan spot ke 18650 seperti yang Anda (kemungkinan) lakukan. Menggunakan persediaan benchtop CC / CV @ 10A akan mengisi ulang daya dalam waktu kurang dari 10 detik. Daya las dikendalikan oleh tegangan ke dalam tutup.
Bryan Boettcher

Jawaban:

14

Lihat halaman 4, gbr.12, grafik area operasi yang aman. Itulah tepatnya yang Anda butuhkan.

masukkan deskripsi gambar di sini

Anda berbicara tentang pulsa tunggal, bukan? Anda tidak menyebutkan pengulangan atau waktu sama sekali. Jika Anda membuka MOSFET keras, katakanlah Rdson adalah 0.85mOhms. Dalam hal 1000A, VDS akan kurang dari 1V, jadi Anda harus melihat di sebelah kiri grafik.
Tidak ada garis untuk pulsa 100 ms, jadi Anda harus menyisipkan antara pulsa DC dan 10 ms. Arus aman jauh lebih rendah dari 1000A. Itu seperti 400A. Dan itu adalah maksimum.

Chupacabras
sumber
Terima kasih atas jawaban yang informatif. Hanya untuk menindaklanjuti, mengapa Anda menganggap bahwa VDS kurang dari 1V? Apa yang menentukan nilainya?
LetterSized
Hukum Ohm. Rdson = 0.85mOhm, I = 1000A. V = R * I = 0.85V. Anda memiliki sumber daya 10V, tetapi itu tidak berarti bahwa akan ada 10V di seluruh DS, karena akan ada beberapa bagian lain di rangkaian Anda dengan drop tegangan itu, kan?
Chupacabras
Apakah "batas arus timah eksternal" adalah beberapa sifat dari pengujian atau bahwa mereka tidak ingin Anda terus mendorong> 200 A melalui kabel apa pun yang Anda gunakan?
Nick T
IMHO "batas arus timah eksternal" adalah batas ikatan fisik dari kasing ke silikon dan batas kasing itu sendiri.
Chupacabras
2

itu tergantung pada rasio on / off, berapa banyak panas yang dihasilkan. Blok transistor ini memiliki satu batasan, yaitu perpindahan panas. Mereka tidak begitu baik ketika pendinginan, kelemahan lain adalah kapasitansi gerbang besar, sehingga Anda akan membutuhkan driver gerbang yang sangat mahal dan kuat, bahkan lebih jika Anda akan menempatkan mereka secara paralel.

IMO Anda dapat melakukan rangkaian yang lebih baik jika Anda menggunakan banyak transistor D2Pak secara paralel. D2Pak dapat menangani lebih banyak saat ini, tetapi kemudian Anda akan membutuhkan beberapa PCB yang rumit.

Marko Buršič
sumber
Bisakah Anda menambahkan beberapa contoh transistor seperti itu?
Chupacabras
@Chupacabras Ini dia, mereka bukan D2Pak, tetapi lihat konsepnya (perhatikan bilah bus tembaga di dalam PCB): infineon.com/dgdl/…
Marko Buršič
Saya suka idenya;)
Chupacabras
2

Anda harus lebih khawatir tentang kapasitor super. Beberapa model Murata "arus tinggi" diberi peringkat hingga 10A. Kapasitor super lainnya memiliki peringkat dalam kisaran miliampere.

Cakar
sumber