IRL540
MOSFET CANAL N utilizat pentru tipuri de integrate ce au iesire logica de maxim 5V. Acesta este folositor atunci cand nu dorim utilizarea unui driver specializat pentru ridicarea tensiunii la 15V necesar deschiderii tranzistorilor de putere cum ar fi IRFZ44 sau altele in genul IRF de putere.
Producatori de IRL540 sunt : IR(International Rectifier) si Vishay(IRL540 sau SiHL540).
Sumarul datelor tehnice:
Type NMOS (TIP CANAL N)
Package TO220 (tipul capsulei TO220)
VDSS max 100V (tensiunea drena sursa maxima , a se vedea graficul SOA (safe operating area) si corelat cu aplicatia dumnevoastra)
On resistance(rezistenta in functionare) 0.044Ω
Maximum Drain current(curent maxim pe drena) 36A
Maximum power dissipation(puterea maxima admisibila disipata pana cand jonctiunea depaseste temperatura critica folosind radiator) 140W
Power groups (grupul de putere in care este incadrat) Putere mare 100W ÷ 300W
Aplicatii :
-surse in comutatie
-punti H sau drivere pentru unipolare cu 297
-variatoare PWM pentru motoare DC
-relee solid state
-iluminat cu LED, infrarosu
ATENTIE!!
Tensiunea maxima aplicata intre baza si sursa este de 15V , diferit de cele normale la 20V.O tensiune de peste 4V asigura o deschidere completa a acestuia.
De ce se ard MOSFET-urile din puntea H?
Deoarece MOSFET-urile nu au fost decuplate cu o rezistenta din poarta in sursa de minim 10KOhmi. O rezistenta mai mare de 47Kohmi ar face ca acestia sa ramana deschisi. Ei sunt mereu deschisi si trebuie fortati sa se inchida.
Ce MOSFET sa aleg pentru puntea H ?
Indiferent la ce utilizati puntea H trebuie alese MOSFET-urile in functie de parametrii necesari (tensiune, curent si frecventa). Cel mai utilizat este Arduino pentru controlul puntilor H, dar puntile H nu trebuie controlate direct din Arduino deoarece in functie de capacitatea poarta sursa , curentul necesar deschiderii Mosfet-ului mai ales in frecventa creste cu o functie lineara . Curentul este dat de capacitatea portii inmultita cu frecventa semnalului. De aceea trebuie ales un Mosfet cu un Qgs foarte mic. Factorul de performanta al unui MOSFET sau FOG ( figure of merit) este dat de produsul Qgs * Rds , unde Qgs este capacitatea poarta sursa si rezistenta drena sursa(care variaza cu tensiunea de deschidere Vgs) . O tensiune de deschidere mare asigura scaderea drastica a Rds pana la valoarea la care ea este trecuta ca fiind nominala in foaia de catalog in general pe prima pagina.
Cat de mult conteaza Vds si Id ?
Conteaza in alegerea MOSFET-ului , tensiunea Vds trebuie aleasa mult mai mare decat tensiunea de alimentare a puntii la fel si Id adica curentul prin drena implicit curentul prin punte. Graficul SOA din foaia de catalog va permite sa faceti o imagine asupra alegerii Mosfet-ului astfel incat acesta sa nu se distruga. Chiar daca nu imediat , in timp urmele lasate de atingerea limitei maxime de functionare va duce la distrugerea totala a acestuia. Graficul SOA are ca efect cresterea fiabilitatii si robustetii puntei H, daca se fac alegerile corecte.
Cum afecteaza cablajul functionarea corecta sau incorecta a MOSFET-ului ?
Cablajul imprimat proiectat afecteaza modul cum functioneaza MOSFET-ul, in sensul autoinductiilor si oscilatiilor produse de traseul semnalului(lungimea si latimea sa, dielectricul cablajului , impedanta traseului). De asemenea trebuie minimizate buclele de intoarcere ale semnalului. De exemplu bucla creata intre poarta si sursa trebuie sa fie cat mai mica. Curentii mari care trec prin punte necesita traseu gros, iar masa cablajului trebuie sa fie cat mai larga (in sensul ground plane) , conectata intr-un singur punct.Stanarea traseelor ce conduc curentii mari implicit a masei centrale duce la micsorarea impedantei traseelor, benefica circulatiei curentilor. Partitionarea maselor de semnal si de putere trebuie realizate foarte atent pentru a preveni introducerea curentilor mari in masa de semnal ce ar provoca ridicarea masei sau ground bounce cum este specificat in limba engleza. Daca masa atinge un potential ridicat , atunci intrarile logice ale controler-ului ar putea fi activate de catre acesti curenti si ar provoca autooscilatie, ce ar duce la distrugerea tranzistorilor.
Exista o formula de succes in alegerea MOSFET-ului?
Nu poate exista, deoarece aplicatiile sunt diferite. Exista dar pe intervale foarte restranse ale frecventei de comutatie si ale tensiunii Vds. De asemenea controlul acestuia devine mai complex si mai costisitor. Exista optimizari ale alegerii MOSFET-ului , dar acestea sunt folosite la surse in comutatie care tind spre eficiente de 90 %. In acest caz orice Watt disipat duce la scaderea eficientei.
Care este cea mai intalnita problema care duce la defectarea cea mai rapida a puntei H si a tuturor tranzistorilor MOSFET?
Cea mai intalnita este aceea in care toti tranzistorii se deschid in acelasi timp, pentru o perioada mai lunga de timp ei raman deschisi, incalzindu-se excesiv si efectiv distrugandu-se. Atunci cand se deschid , consumatorul lor devine practic masa circuitului care are o impedanta foarte mica de cativa miliohmi + rezistenta Rds * 2. Sa spunem ca impedanta totala a celor 2 tranzistori plus cea a masei circuitului are 200miliohmi. La o tensiune de 24 V , curentul care trece prin ambii tranzistori va fi de 120 Amperi. Deja aproape orice tranzistor chiar si de putere mai mare decat cel de fata adica IRL540 va fi afectat grav daca nu chiar distrus. Pentru fractiuni mici de timp el se poate defecta iar daca pun la socoteala un timp mai mare de cateva milisecunde sa spunem 10ms sau mai mult deja numai are rost sa facem calcule. Acest fenomen poarta numele de shoot-trough din limba engleza, adica strapungerea tranzistorilor.
Linkuri utile: http://cablaje-imprimate.blogspot.com
WikiElectronic
Exista o formula de succes in alegerea MOSFET-ului?
Nu poate exista, deoarece aplicatiile sunt diferite. Exista dar pe intervale foarte restranse ale frecventei de comutatie si ale tensiunii Vds. De asemenea controlul acestuia devine mai complex si mai costisitor. Exista optimizari ale alegerii MOSFET-ului , dar acestea sunt folosite la surse in comutatie care tind spre eficiente de 90 %. In acest caz orice Watt disipat duce la scaderea eficientei.
Care este cea mai intalnita problema care duce la defectarea cea mai rapida a puntei H si a tuturor tranzistorilor MOSFET?
Cea mai intalnita este aceea in care toti tranzistorii se deschid in acelasi timp, pentru o perioada mai lunga de timp ei raman deschisi, incalzindu-se excesiv si efectiv distrugandu-se. Atunci cand se deschid , consumatorul lor devine practic masa circuitului care are o impedanta foarte mica de cativa miliohmi + rezistenta Rds * 2. Sa spunem ca impedanta totala a celor 2 tranzistori plus cea a masei circuitului are 200miliohmi. La o tensiune de 24 V , curentul care trece prin ambii tranzistori va fi de 120 Amperi. Deja aproape orice tranzistor chiar si de putere mai mare decat cel de fata adica IRL540 va fi afectat grav daca nu chiar distrus. Pentru fractiuni mici de timp el se poate defecta iar daca pun la socoteala un timp mai mare de cateva milisecunde sa spunem 10ms sau mai mult deja numai are rost sa facem calcule. Acest fenomen poarta numele de shoot-trough din limba engleza, adica strapungerea tranzistorilor.
Linkuri utile: http://cablaje-imprimate.blogspot.com
WikiElectronic
