Arduino programable constante actual potencia resistencia carga ficticia (4 / 16 paso)

Paso 4: BUK954R8-60E - MOSFET

Probablemente el componente más importante en el diseño del conjunto es el MOSFET, esta carga ficticia utiliza el tipo BUK954R8-60E N MOSFET - hoja de datos.

Un MOSFET si muy similar a un transistor con una gran diferencia, el MOSFET es el voltaje de un dispositivo de control y un transistor es un dispositivo de corriente controlado. Usted puede pensar de lo MOSFET (como con un transistor) como una manguera con una válvula en línea. Mediante el control de esta válvula que puede determinar cuanta corriente se deja aunque la manguera, con transistores del tipo N, mayor será la corriente se aplica a través de la válvula más actual se dejó flujo a través de la manguera, con MOSFET tipo N, mayor el voltaje que aplica a la válvula más corriente le permitirá a través de la manguera.

Es bastante en transistores, permite centrarse en los MOSFETs y consiguiendo la terminología correcta. Un MOSFET generalmente tiene 3 pines,

1. Fuente
2. Puerta
3. Drenaje

La imagen de arriba muestra el símbolo de circuito para el MOSFET de canal N. Los flujos actuales convencionales del drenaje a la fuente (esto es la manguera) y es controlado por la puerta (se trata de la válvula). Como la puerta tiene una muy alta impedancia de entrada (similar a la resistencia) prácticamente ninguna corriente fluye en la puerta cuando tiene un voltaje aplicado. Esto es fantástico para la conducción de un op-amp o micro controlador, que no dibuja ninguna corriente desde el dispositivo de control, a diferencia del transistor que actual y puede sobrecargar el regulador o el transistor, por esta razón a menudo ves a una "resistencia de base" con los transistores. Esta propiedad de lo MOSFET con una impedancia muy alta puerta significa que la puerta es básicamente un condensador grande, esto puede causar problemas que vamos a investigar en otro paso.

Existen algunas propiedades importantes al comparar distintos MOSFETs que ahora estudiaremos,

• Vds - voltaje de la drenar-fuente - este es el voltaje a través de los pernos de drenaje y la fuente cuando el MOSFET está apagado.
• ID - drenaje corriente - esto es la corriente que fluye a través de los pernos de drenaje y fuente.
• Ptot - disipación de potencia total - esto es cuanta potencia puede disipar el MOSFET.
• RDS en - fuente de desagüe en resistencia - se trata de cuánta resistencia el MOSFET tiene cuando es completamente.
• VGS (TH) - voltaje del umbral de la fuente de puerta - se trata de cuanto voltaje tiene que ser aplicado a la puerta antes de que el MOSFET comienza a permitir que la corriente a través de.

Hay muchas más cosas a tener en cuenta pero sin duda son los más importantes para este proyecto. Si pensamos a nuestras especificaciones de sistema, el voltaje de carga máxima es de 12V, esto representará Vds cuando el MOSFET está apagado, Vds máximo para este MOSFET es de 60 voltios, según la tabla 1 en la hoja de datos. La máxima corriente de entrada es 8A, esto representará la identificación, la identificación máxima de este MOSFET es 100A según tabla 1 en la hoja de datos. La disipación de potencia máxima es de 50W, esto representará Ptot, el Ptot máxima para este MOSFET es 234W según tabla 1 en la hoja de datos. Como se puede ver, nuestro proyecto está bien dentro de los límites de este MOSFET, como nota al margen, sería recomendable hacer cualquier producto a sus límites.

Esto deja el Rds en y la VGS (TH), Rds en no es crítico que para este proyecto como el MOSFET casi nunca se activará todo el camino. La VGS (TH) es la propiedad principal que me llevó a elegir este MOSFET, para esta aplicación en particular, es muy importante tener un MOSFET que comienza a conducir a una tensión baja de la puerta, ¿por qué usted pide? Porque estamos manejando este MOSFET con un op-amp tiene una tensión de alimentación de 5 voltios y por lo tanto, máximo voltaje de 5 voltios (o cerca). Así que tenemos este MOSFET para llevar a cabo toda la corriente que queremos con un voltaje de la puerta de menos de 5V. Puede ser bastante difícil encontrar un MOSFET que esto permitirá mucho actual a través con un voltaje de la puerta de menos de 5 voltios, son absolutamente a menudo en la orden de 10 o 12 v. Un MOSFET que lleva a cabo con tensiones de puerta inferiores a menudo se llama un nivel lógica MOSFET.

Otra cosa muy importante a considerar es la disipación de la energía total de lo MOSFET y lo caliente se va a conseguir. Como ya comentamos en el paso 1, cada vez que tenga una corriente que pasa a través de un resistor de baja tensión, cuando hay una caída de tensión en esta situación hay disipación de energía, en otras palabras, que las gotas de energía que se pierde la tensión es convertida a calor y disipada por el MOSFET. Básicamente podemos considerar nuestro MOSFET como una especie de resistencia variable, esto nos permite calcular cuánta energía se disipará. Consideremos una de 12 voltios de entrada y nos hemos fijado nuestro actual a 4 amperios, para facilidad de cálculo permite considerar que el conjunto 12V cae a través de lo MOSFET (por supuesto que deje caer algún voltaje en las resistencias de sentido pero permite no hacer la vida difícil en esta etapa). Para calcular la potencia disipada que utilizamos esta fórmula otra vez,

P = V x I
= 12 x 4
= 48w

Así, que es donde se puede comparar que la hoja de datos y pensar, "sí, su bajo el 234w estamos!" ¿Lamentablemente no que fácil, hay un factor muy importante que debemos tener en cuenta, lo caliente conseguirá? podemos ir a la hoja de datos y encontrar la Rth(j-a) - resistencia térmica de la salida al ambiente: este valor indica cuánto subirá este dispositivo de temperatura montado en el aire inmóvil de pié. Este dispositivo elevará a 60K/W según la tabla 5 en la hoja de datos. Que es 60 grados Kelvin por vatio de potencia disipada, que también es lo mismo que decir 60 grados centígrados por vatio, Kelvin se utiliza a veces como su un valor absoluto. Que permite hacer las matemáticas, si estamos disipando 48 vatios, se elevará 48 x 60, que es de 2880 grados! hará la magia de humo para escapar y podría ser muy peligroso! Para evitar que esto suceda es necesario un disipador de calor, un grande!

Resistencia térmica no es tan difícil de trabajar pero hay muchas cosas que considerar, que Dave Jones hace un trabajo fantástico de explicar en este video, te sugiero verlo si se puede.

He utilizado el disipador de calor Aavid Thermalloy OS518-100-B en este proyecto que es de 100 mm de ancho y reduce el aumento de la temperatura a 2,22 grados centígrados por vatio en aire inmóvil, esto toma nuestro calor subir por la disipación de potencia máxima de 50 vatios a 2.22 x 50 = 111 grados Celsius, mucho más respetable!

Así cubre las decisiones de diseño en la elección de lo MOSFET.