Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Övriga diskussioner relaterade till komponenter. Exempelvis radiorör, A/D, kontaktdon eller sensorer.
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Jag har byggt en förvärmare* för smådieslar och behöver en switch för att den ska värma motorns insugsluft vid start. Jag tänkte sätta en mikrobrytare som påverkas av "chokens" rörelse så man kan manuellt välja att värma på några sekunder innan man drar på startmotorn.

Det är 12V system och minusjordat och jag tänkte passa på att använda den kalla insugsluften som kylning av switchtransistorn. Går det att använda motorns jordpotetial och montera transistorns kylplåt skruvad i motorjord? Blir det NPN eller PNP?

Förvärmaren är på 12V 500W så det blir kraftiga strömmar under c:a 30 sekunder. Värmaren sitter i en aluminiumluftslang som är ansluten i dieselns minusjord och det vore trevligt att bara kunna skruva fast den utan isolerbricka i aluminiumröret eller i en plåt för att få bra värmeövergång. Spänningsstyrning, innebär det att jag ska lägga ett motstånd till "startknappen" så inte för hög ström går in på styrpinnen på transistorn (gaten eller vad det kallas).

Jag testade ett dubbelrelä på 35A men brände upp det och det var onödigt dyrt. Mosfetar verkar vara ena fantastiska styrdon för höga strömmar, särskilt som de går bra att parallellkoppla också. Jag brände även en Mosfet som jag inte tänkt på att göra nån kylning till. Men den drog igång värmaren och gick sen upp i rök idogt ledande ström till värmaren in i det sista, he he.

Jag har en 15kW DC-motor som jag tänkte bygga nåt ekipage med och nu har jag ju möjligheten att få till ett styrdon till rinlig kostnad. Men det blir en annan tråd nån gång.

*
En förvärmare visar sig göra en gammal svårstartad dieselmotor betydligt mer startbenägen. T.ex gick vår gamla båtmotor igång i 16 minusgrader med förvärmaren som ger c:a 40 grader varmare luft.

Frågorna gällde alltså:

1. Kan man jorda transistorns kylplåt i minusjordad motor. Ena änden av värmespiralen sitter i minusjord tillika.
2. Vilken transistor
3. lämpliga kringkomponenter för skydd av transistorn och styrningen +12V
H.O
Inlägg: 5914
Blev medlem: 19 mars 2007, 10:11:27
Ort: Ronneby

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av H.O »

Hej,
För enklast möjliga drivning vill du ha en N-kanal-MOSFET och sätta den mellan lasten och jord. Dvs, Batteri -> Säkring -> Värmare -> MOSFET Drain / MOSFET Source -> jord. De flesta (alla?) N-kanal MOSFET har Drain i "kåpan" vilket gör att du INTE kan skruva den direkt i plåten utan måste isolera den på ett eller annat sätt. Det finns dock MOSFET'ar som har en hel-isolerad kapsling.

Om du nödvändigtvis "måste" switcha på "plus-sidan" så blir det betydligt krångligare....

Underspänningskydd är kanske nödvändigt så att inte transistorn försöker dra igång värmaren om spänningen i batteriet är så låg att den inte orkar öppna transistorn fullt - då brinner den upp fort.

Allra enklast är att köpa ett halvledare-relä för den ström du skall switcha, då behöver du bara montera det mot en kylande yta, allt annat är fixat, det är bara att "tända och släcka" som vilken lysdiod eller lampa som helst. Men dom kostar en slant, är det bara EN det gäller så kolla på EBAY men tänk på att när det gäller halvledareläer så måste man skilja på AC och DC.
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Är det alltså risk för att mosfeten brinner upp om den får samma styrspänning som den switchar?

Ska man ha högre spänning än 12V, t.ex från ett separat batteri? Man kan ju ha ett par såna små 9V så man får 18V. Det kan man ju byta varje vår t.ex. Gäller en segelbåt.

Jag sätter Mosfeten på en kraftig aluminiumplåt isolerad från chassiet. Den får bra kylning av insugsluften.

Några andra kommentarer förebyggande av brandrök, transientskydd mm.
H.O
Inlägg: 5914
Blev medlem: 19 mars 2007, 10:11:27
Ort: Ronneby

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av H.O »

En "normal" MOSFET brukar vilja ha runt 10V på Gate i förhållande till Source för att leda fullt, när spänningen på Gate sjunker kommer transistorn in i den linjära regionen och blir mer som en resistor än en "switch" och det vill man inte i det här fallet. Det är just detta att du ska ha 10V på Gate i förhållande till source (för en N-kanal MOSFET) som gör att det är krångligare att switcha "plus-sidan". Det finns speciella drivkretsar som löser detta men dom flesta är gjorda för switch-applikationer, dvs du kan inte ha "höga sidan" på konstant. (Ett annat alternativ är, som du säger, ett separat batteri vars minus pol då är kopplat till source på MOSFET'en.)

Om du switchar "minus-sidan" istället så har du Source ansluten till jord vilket gör det betydligt enklare att förse Gate med nödvänding spänning.

Jag vet inte hur den elektriska "miljön" i övrigt är så det är svårt att svara på. Säkring naturligtvis och kablar dimensionerade för samma ström som säkringen (i fall du får kortis i transistorn och den "ligger på" hela tiden). Är själva värmaren rent resistiv?
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Ja det är motståndstråd.

Det blir en omkonstruktion om jag ska lägga switchen mellan elementet och chassie så jag testar med ett par småbatterier. De kommer väl inte att dra nån ström att tala om vad jag förstår. Det blir inte många minuter på en sommar heller. Med värmaren startar motorn på några sekunder.
Användarvisningsbild
Swech
EF Sponsor
Inlägg: 4750
Blev medlem: 6 november 2006, 21:43:35
Ort: Munkedal, Sverige (Sweden)
Kontakt:

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av Swech »

Power Switch TO-218 34 V, BTS555E3146

Den rackaren klarar 165A

Swech
bearing
Inlägg: 11675
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av bearing »

Varför kan du inte använda ett relä?
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9240
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av jesse »

En enkel variant är om du skulle hitta en P-MOSFET som duger / klarar av 50A - då kan du koppla in den på "plus"-sidan. Det går också med fördel att parallellkoppla flera MOSFET:ar , den totala förlusteffekten sjunker då med kvadraten av antalet transistorer. ( 2 st ger 1/4 effekt). Den sätter du till "on" genom att koppla "gate" till jord. Det är viktigt att ha ett motstånd mellan gate och source så att spänningen mellan gate-source återgår till noll när man släpper kontakten.

en P-mos kopplas: med source till +12V, drain via lasten till jord, styrspänning på gaten ska vara negativ i förhållande till source.

en N-mos kopplas: med source till jord, drain via lasten till +12V, styrspänning på gate positiv i förhållande till source.

Det går också att koppla en N-mosfet på plus-sidan, men det kräver lite kring-elektronik för att fungera bra.
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Jag började med att bränna upp ett dubbel-relä som sades kunna klara 35A ggr två men det blev nåt fel när jag kopplade in båda så jag brände upp det ena varefter min last brände upp det andra. Jag lyckades ändå att starta motorn men fick bryta strömmen manuellt.

Varför jag försöker med en mosfet är att de är billigare och rätt kopplat hållbarare. Dessutom är jag som person mot enkla lösningar som inte ger nån kunskap i bagaget.

En mosfet elller flera skulle kunna styra så höga strömmar jag nånsin kommer att kunna frambringa. T.ex en switch för en bogpropeller. Eller en elbil som jag har i tankarna efter att ha köpt en 15kW DC-motor för att det är "bra att ha" utifall.

en P-mos kopplas: med source till +12V, drain via lasten till jord, styrspänning på gaten ska vara negativ i förhållande till source.

Där satt den tror jag. Kunde bara inte komma på det själv då jag är lite för lite elektrisk.

Gäller att hitta en P-mos då. Jag tar gärna ett par tre st. Det är dessutom så korta stunder och kylningen mycket effektiv med kallluft som susar förbi. Vid 20 grader t.ex behövs ingen förvärmning.
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Jo jag ska tacka alla för råden. Ett speciellt tack till jesse med pedagogiska klargöranden om de två varianterna P och N och hur de ska ligga i potential i förhållande till last och styrspänning. Ett par meningar klarnade de dimridåer som inte skingrades med att läsa datablad.

Oj va bra med ett forum.

Jag älskar forum för ditten och datten och man blir sittande intill halva natten.

Känns det igen?
H.O
Inlägg: 5914
Blev medlem: 19 mars 2007, 10:11:27
Ort: Ronneby

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av H.O »

Problemet är att P-kanalare är så mycket ovanligare i den storleken. Digikey listar endast 10st som klarar 50A eller mer och dom enda dom har på lager som man köpa styckvis är i TO220-kapsel vilket "känns" väldigt "klent" för en transistor specad för 80A. Men dom är billiga så det kan väl vara värt ett försök, STB80PF55 t.ex. Sen FINNS det säkert andra men man måste ju kunna köpa dom också...
ollebolle
Inlägg: 157
Blev medlem: 10 november 2007, 16:47:31
Ort: Göteborg

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av ollebolle »

Hittade inte den på Elfa.

Rätt visset medurvalet av P-modellerna dessvärre. Sen är det så små kåpor på en hel del. Hur ska man kyla en 5x5mm pyttekomopnent? Jag är faschinerad av att man kan bryta 70 A i en pyttekomponent. Vore det inte bättre att den breder ut sig lite, åtminstone som en TO220-kåpa.
bearing
Inlägg: 11675
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av bearing »

Ifall du vill få kunskap som du har nytta av när du ska bygga motorstyrning borde du välja NMOS, det finns nämligen inte någon modern motorstyrning som använder PMOS.

Att koppla ena änden av värmaren till +12V och andra änden till NMOS är inte svårare än att koppla ena änden av värmaren till jord och andra till PMOS.
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9240
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av jesse »

Jo, det är nackdelen med P-mos. Dyra och sällsynta om de ska tåla någon större effekt.

Nu tror jag det går att hitta en passande P-mos som parallellkopplas (minst 4st skulle jag valt).
Det är en liten matematisk vetenskap att beräkna vad de tål i effekt. Märkströmmen som står på är bara reklam. Detta tål de aldrig i verkligheten. Så man beräknar temperaturhöjningen i transistorns chip i förhållande till temperaturen på kapselns yta, som bör ha termisk kontakt med nån slags kylare. Chipet tål vanligtvis högst 125 eller 150 grader, ibland 175 grader. Om det då står t.ex. T-case-junction = 2°C / W så höjs temperaturen alltså 2 grader per watt. 30 watt => 60 grader.... Med en marginal på t.ex. 15 grader , räkna 110 grader minus 60 och du får fram att transistorns utsida aldrig får överstiga 50°C. Det är lättare sagt än gjort.

Och hur beräknar du då transistorns förlusteffekt?
Vid konstant "on" så har transistorn ett garanterat maxvärde på inre resistans, R-on, t.ex. kan det stå R-on "normal" = 0.2 ohm, R-on "max" = 0.3 ohm.

Man väljer då 0.3 ohm att utgå ifrån. Men sedan får man läsa det finstilta: detta gäller enbart vid 25°C - men chippet riskerat ju att bli 125°C.... då får vi läsa en kurva lägre ner i databladet som anger procentuell avvikelse för R-on beroende på temperatur. Det kan t.ex vara +40% vid 125°C.... Då är vi uppe i 0.42 ohm.

Enligt ohms lag så utvecklas en effekt P = I² * R . Om du ska klara 50A blir effekten i transistorn 1050W (ehh... har nog valt ett dåligt exempel, men äsch :oops: )

vi skaffar en annan transistor och antar att R-on max vid 125 grader istället blir 0.04 ohm. :)
Och det är här problemet med P-mosfet uppenbarar sig: Den där med 0.04 ohm är sällsynt.

så P = I²R, dvs 100W, på tok för mycket för en transistor.... så vi parallellkopplar 4 st.

R-on totalt blir då ¼ av varje enskild R-on, dvs. 0.01Ω. Totala effekten minskar till 25 watt, men detta delas på fyra transistorer! Det blir bara 6.25W per transistor och plötsligt kan det vara rimligt!

Sen är det bara att räkna till vilken temperatur du måste kyla kapseln till för att de ska klara sig.
Användarvisningsbild
Swech
EF Sponsor
Inlägg: 4750
Blev medlem: 6 november 2006, 21:43:35
Ort: Munkedal, Sverige (Sweden)
Kontakt:

Re: Välja mosfet för minst 50A och kylning i chassie

Inlägg av Swech »

Med risk för att bli tjatig.
Infineon har switchar som de kallar för PROFET smart high side.
Dessa har all drivning inbyggd och klarar mycket mer än vad man kan skruva ihop själv.

BTS555
Overvoltage protection Vbb(AZ) 62 V
Output clamp VON(CL) 44 V
Operating voltage Vbb(on) 5.0 ... 34 V
On-state resistance RON1) 2.5 mΩ
Load current (ISO) IL(ISO) 165 A
Short circuit current limitation IL(SCp) 520 A

den har alltså 0.0025 ohm RDS on 1/4 del av jesses räkneexempel med 4 parallellkopplade.
Vid 50A blir det 2500/0.0025 -> 6.25W men endast 1 kapsel istället för 25W totalt på 4 kapslar

Swech
Skriv svar