Sterowanie wysokim prądem (1000A) za pomocą tranzystorów MOSFET

9

Obecnie projektuję spawarkę punktową pojemnościowego rozładowania i napotykam na problem przełączania.

Planuję użyć kilku super kondensatorów w szeregu, aby rozładować około 1000A w bardzo krótkim czasie (najprawdopodobniej mniej niż 100 milisekund). Planuję ładować kondensatory do około 10 V.

Zasadniczo potrzebuję więc urządzenia zdolnego do dostarczenia krótkiego impulsu bardzo wysokiego prądu. Nie chcę zrzucać całego ładunku kondensatora za jednym razem, więc SCR nie są rozwiązaniem mojego problemu. Patrzyłem na MOSFET, a ten przykuwa moją uwagę: http://www.mouser.com/ds/2/205/DS100728A(IXTN660N04T4)-1022876.pdf

Nie jestem jednak pewien, jak dokładnie interpretować arkusz danych. Czy MOSFET jest w stanie napędzać 1800A w stanie pulsacyjnego prądu drenu? A może ogranicza się do 660 A (lub nawet 220 A), co zmusza mnie do połączenia kilku z nich równolegle? A może jeden z tych MOSFETÓW będzie w porządku? Według moich wstępnych obliczeń samotny MOSFET podłączony bezpośrednio do kondensatorów bez jakiegokolwiek innego oporu rozproszyłby się wokół około 900 W, co wydaje się znajdować w zakresie karty danych.

Zasadniczo więc czy poprawnie interpretuję arkusz danych, czy też muszę zamówić kilka z tych MOSFETÓW (a jeśli tak, to ile byście zgadli?)

mosfet high-current supercapacitor high-power LetterSized
źródło
Zakładając, że czas powtarzania impulsu jest wystarczająco długi, urządzenie powinno być w stanie go obsłużyć. Nie jestem jednak pewien co do super-capów i okablowania. Moc 900 W nie znaczy wiele, jeśli czas powtarzania impulsu jest niski.
Trevor_G
Byłoby bardzo pomocne, gdybyś mógł dokładniej opisać swój prąd odpływowy. Jak z wykresem. Myślisz, że to 1000A na 0,1 sekundy? A może modulowałbyś FET włączany i wyłączany w ciągu 0,1 sekundy? Jaka jest maksymalna energia impulsu w dżulach?
mkeith
2
Mam wrażenie, że nie doceniasz prądu wymaganego do zgrzewania punktowego. Minimalne wartości, które widzę, to 6 kA i do 100 kA.
Trevor_G
4
Jeśli całkowita ESR w pułapach i FET wynosi 9 mOhm, przy 1000 A, to jest problem. Zrzucasz całą moc w spawaczu i nie zgrzewasz go w miejscu. Potrzebujesz większości oporu tam, gdzie ma być ciepło.
Brian Drummond
1
@DaPasta: rozładowywanie nakładek samochodowych „2F” za pomocą SCR @ 15V działa dobrze do spawania punktowego do 18650 tak, jak robisz (prawdopodobnie). Korzystanie z zasilacza stacjonarnego CC / CV przy 10 A naładuje je w ciągu 10 sekund. Moc spawania jest kontrolowana przez napięcie w nasadkach.
Bryan Boettcher

Odpowiedzi:

14

Patrz strona 4, rys. 12, wykres bezpiecznej strefy działania. Właśnie tego potrzebujesz.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Mówisz o pojedynczym impulsie, prawda? W ogóle nie wspomniałeś o żadnym powtórzeniu ani czasie. Jeśli mocno otworzysz mosfet, powiedz, że Rdson wynosi 0,85 omów. W przypadku 1000A Vds będzie mniejszy niż 1V, więc musisz spojrzeć na lewą stronę wykresu.
Nie ma linii dla impulsu 100 ms, więc musisz interpolować między impulsem prądu stałego a impulsem 10 ms. Bezpieczny prąd jest znacznie niższy niż 1000 A. To jest jak 400A. I to jest maksimum.

Chupacabras
źródło
Dziękuję za pouczającą odpowiedź. Dla przypomnienia, dlaczego zakładasz, że Vds jest mniejsze niż 1 V. Co decyduje o jego wartości?
LetterSized
Prawo Ohma. Rdson = 0,85 mOhm, I = 1000 A. V = R * I = 0,85 V. Masz źródło zasilania 10 V, ale to nie znaczy, że w DS będzie 10 V, ponieważ w obwodzie będą inne elementy ze spadkiem napięcia, prawda?
Chupacabras
Czy „ograniczenie zewnętrznego prądu ołowiowego” jest jakąś właściwością testu, czy po prostu nie chce, abyś ciągle przepychał prąd o wartości> 200 A przez druty, które przykręciłeś?
Nick T
„Zewnętrzny limit prądu ołowiowego” IMHO to granica fizycznych wiązań między obudową a krzemem i granica samej obudowy.
Chupacabras
2

zależy to od stosunku wł / wył, ile wytwarzanego ciepła. Te bloki tranzystorów mają jedno ograniczenie, to znaczy przenoszenie ciepła. Nie są tak dobre podczas chłodzenia, kolejną wadą jest duża pojemność bramki, więc będziesz potrzebować bardzo drogiego i wydajnego sterownika bramki, a nawet więcej, jeśli ustawisz je równolegle.

IMO możesz zrobić lepszy obwód, jeśli użyjesz kilku tranzystorów D2Pak równolegle. D2Pak może obsłużyć więcej prądu, ale wtedy potrzebujesz skomplikowanej płytki drukowanej.

Marko Buršič
źródło
Czy możesz dodać jakiś przykład takich tranzystorów?
Chupacabras
@Chupacabras tutaj jest, nie są one D2PAK, ale wyglądają koncepcję (zwróć uwagę na magistrali miedzi wewnątrz PCB bar): infineon.com/dgdl/...
Marko Buršič
Podoba mi się pomysł;)
Chupacabras
2

Powinieneś bardziej martwić się o super kondensatory. Niektóre modele „wysokoprądowe” Murata mają moc znamionową do 10 A. Inne super kondensatory mają ocenę w zakresie miliamperów.

Klaws
źródło