Question:
Commutateur capable de courant très élevé?
PICyourBrain
2011-06-29 20:12:51 UTC
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J'ai besoin de concevoir un circuit qui peut allumer et éteindre un moteur à courant continu. Le moteur est comme un moteur de treuil sur un camion et peut tirer de grandes quantités de courant, dans certains cas jusqu'à 200 ampères. Le moteur fonctionne à la tension standard de l'alternateur ~ 14VDC. Si je veux pouvoir allumer et éteindre ce moteur à partir d'un circuit numérique, quels appareils puis-je utiliser pour la commutation? Existe-t-il des appareils de type MOSFET pouvant gérer 200 ampères?

En relation: [Contrôleur de moteur à courant alternatif triphasé haute puissance] (http://electronics.stackexchange.com/questions/15107/high-power-three-phase-ac-motor-controller) allume et éteint plusieurs fois 200 A 12 VDC chaque seconde.
Si vous ne trouvez pas beaucoup de mosfets décents, pourquoi ne pas utiliser un mosfet pour conduire un gros relais?vous obtenez toujours un contrôle numérique sans avoir à vous soucier de la façon de changer le BIG fet et de le dissiper, etc.
Neuf réponses:
user924
2011-06-29 20:45:15 UTC
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Le commutateur CC solénoïde, utilisé sur les voiturettes de golf et les démarreurs de voiture peut faire le travail.Essayez Google pour "Solenoid Relay Switch Continuous Duty Golf Cart 300 Amp". Il existe de nombreuses pièces dans la gamme de 20 $ .. 30 $ chacune.

Olin Lathrop
2011-06-29 21:16:07 UTC
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Je ne suis pas d'accord avec certaines choses déjà dites. Je pense que les thyristors ne conviennent pas à cette application. En effet, leur tension directe représentera une fraction significative de la seule alimentation 12V. Non seulement cela nécessitera beaucoup de chaleur pour être dissipé d'une manière ou d'une autre, mais cela réduira la transmission du moteur.

Un relais pourrait fonctionner. Le problème, c'est que vous avez besoin d'un relais très robuste non seulement pour conduire 200A, mais aussi pour couper le circuit avec une charge inductive sans frire ou souder les contacts.

Puisque la tension est faible, je regarderais plusieurs FET à canal N en parallèle en tant que commutateurs côté bas. Ce ne sera pas bon marché non plus, mais la commutation de 200A avec une charge inductive ne sera pas bon marché, quelle que soit la façon dont c'est fait. Disons que vous pouvez obtenir des FET 20A 20V avec 15mOhm Rdson (je n'ai pas cherché à inventer quelque chose de vaguement plausible). 10 en parallèle vous donnerait la cote de 200A en théorie avec 1,5 mOhm sur la résistance. Cela dissipera toujours 60W au total, mais au moins sera réparti sur 10 appareils. Cependant, les FET ne partageront pas la charge exactement de la même manière et vous voulez une certaine marge. Dans ce cas, j'utiliserais peut-être 15 de ces FET en parallèle. Cela réduit à la fois la dissipation totale et la dissipation de chacun. Puisque les drains sont connectés ensemble, vous pouvez tous les boulonner sur le même gros morceau d'aluminium ondulé.

Vous avez également besoin d'un emplacement pour le courant de rebond inductif. Étant donné que votre tension est faible, il est préférable de le faire avec un groupe de diodes Schottky en parallèle en sens inverse sur le moteur. Les diodes Schottky ne partagent pas bien le courant, mais avec un fil séparé pour chacune et si vous n'éteignez le moteur qu'occasionnellement (une fois toutes les quelques secondes), cela devrait fonctionner. Vous pouvez mettre des résistances délibérées de 50 mOhm ou plus en série avec chaque diode Schottky. Ils ne conduisent que pendant une courte période lorsque le moteur est éteint, de sorte que vous pouvez vous en tirer en utilisant principalement un courant de crête au lieu de nombres moyens de courant soutenu. Je réduirais de 25% au moins de toute façon.

vous avez absolument raison. Pour 14V, le thyristor n'est pas une bonne idée. Doit avoir manqué cela, trop concentré sur le 200A, je suppose.
pourquoi doivent-ils appartenir à Schottky?
@stevenvh: Schottkys ont une baisse avant plus faible, ce qui à 200A fera une différence significative dans le chauffage. Ils s'éteignent également beaucoup plus rapidement, ce qui pourrait être un problème si les FET sont activés alors que l'inducteur se décharge encore. Le seul avantage des diodes entièrement en silicium serait une fuite inverse moindre, mais à cette basse tension, les Schottkys devraient être suffisamment bons dans ce domaine.
Sans parler du fait que la plupart des thyristors * ne peuvent pas être désactivés *, ils s'allument et * restent * allumés jusqu'à ce que l'alimentation soit coupée
@OlinLathrop Je sais que c'est un peu daté, mais un thyratron fonctionnerait-il pour quelque chose comme ça?En supposant que vous disposez d'un autre circuit qui peut augmenter / diminuer la tension du réseau pour l'éteindre.
Sean Madden
2011-06-29 20:37:23 UTC
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Si votre circuit n'est pas affecté par une charge inductive importante, vous pouvez utiliser un relais avec un courant de commutation élevé. Digikey a un tas de candidats probables comme celui-ci -> Digikey Relay

Il est évalué à 500A avec une capacité de bobine de 130mA / 12VDC. Un peu cher, mais cela pourrait correspondre à ce que vous recherchez.

Ces relais sont souvent appelés contacteurs. Pour en savoir plus, accédez à la catégorie [Relais - Alimentation] (http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Cat=1049447) et filtrez par Automobile et Contacteur.
stevenvh
2011-06-29 20:20:38 UTC
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Je n'ai jamais vu de MOSFET capables de gérer 200A. Dans ce genre d'application ils utilisent plus souvent des thyristors (SCR), certains types peuvent commuter un courant de plusieurs kA.

enter image description here

Les thyristors en forme de disque supportent le courant élevé en ayant une grande surface de contact pour l'anode et la cathode (haut et bas du disque). En même temps, ils évacuent la chaleur produite.

edit
Olin souligne qu'il s'agit d'une application basse tension, et il a absolument raison. Doit avoir manqué ça, trop focalisé sur le 200A.
Quoi qu'il en soit, étant donné sa tension si basse, la chute de tension sur les thyristors donnera à cette solution un faible rendement; vous n'obtiendrez pas la pleine tension du moteur.
Je laisse cependant cette partie de ma réponse, car elle peut être intéressante pour d'autres utilisateurs à la recherche d'une solution à très fort courant.

Sean mentionne à juste titre les relais (pour ce type de relais, le nom est en fait contacteurs ). Ils ont l'avantage de dissiper moins d'énergie, mais peuvent faire des choses désagréables lors de l'allumage ou de l'arrêt. (La commutation 200A n'est pas pour les faibles de cœur.)

J'ai vu ceux-ci utilisés avec une commutation CA haute puissance car vous devez inverser la polarisation du portail pour l'éteindre. Comment feriez-vous cela avec un circuit CC?
@Joel - Ce sont des appareils GTO (Gate Turn-Off).
Un problème est qu'un SCR chute d'environ 0,7 V et jusqu'à 1,5 V en fonctionnement normal. Cela pourrait être jusqu'à 300W. Bien plus qu'un MOSFET de puissance.
@Thomas - Oui, j'en suis conscient. Mais le vrai problème est que les 0,7 V (ou plus!) Sont relativement élevés par rapport à votre 14 V. C'est aussi ce qu'Olin a souligné et ce que j'ai ajouté à ma réponse. Pour un usage industriel (machines fonctionnant sur tension de ligne triphasée) elles sont * très * courantes, même si la chute de tension pour les contacteurs par exemple est beaucoup plus faible.
kenny
2011-06-30 00:44:51 UTC
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Dans une application de bateau électrique, nous avons une commutation de courant similaire avec Czonkas. Je pense les avoir vus mentionnés dans un autre article que j'ajouterai sous peu.

MISE À JOUR: lien Relais mécaniques à courant élevé

Joel B
2011-06-29 21:19:38 UTC
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Oui, il y en a. Voici quelques FET qui feront ce que vous voulez:

  • Le IRF1324S-7PPbF gérera 240 A de courant continu avec 0,8 mΩ sur la résistance.
  • Le STV200N55F3 de ST peut gérer 200 A avec seulement 1,8 mΩ de résistance.

Tous deux disponibles pour moins de 10 $ chez Digikey dans des quantités qui ne se vendront pas bientôt.

le premier ressemble à une bonne trouvaille! Je me demande simplement comment ils drainent 40W d'un SMD. Le second ne fera pas l'affaire: à 200A, il dissiperait 1280W! Vous ne pouvez même pas refroidir, c'est un refroidissement par eau en circuit fermé. Une rivière à courant rapide peut fonctionner :-)
@stevenvh - Ouais, j'ai tiré cette carte trop vite. J'ai modifié ma réponse et changé pour une autre.
Le ST est obsolète, mais apparemment toujours disponible. Ce qui me préoccupe le plus, ce sont les \ $ R_ {DS (ON)} \ $ que vous citez. J'ai déjà essayé d'expliquer à plusieurs reprises pourquoi vous ne pouvez pas compter dessus et que vous devriez toujours travailler avec des valeurs maximales. ("typique" est pour les ingénieurs commerciaux, "maximum" pour les ingénieurs concepteurs.) Si * vous * calculez la puissance dissipée, vous trouverez 72W, * I * obtenez 100W (\ $ R_ {DS (ON)} \ $ = 2,5 mΩ ). Si votre refroidissement est dimensionné pour 72W et que le produit tombe en panne en raison d'une surchauffe, vous ne pouvez même pas vous plaindre à ST! Idem pour l'IRF.
Il convient de noter que de telles notes n'ont généralement aucun sens. Par exemple, IIRC, avec un boîtier TO-220, les ** pattes fondent ** à ~ 80A. La cote 240A est basée sur un modèle théorique du ** silicium uniquement ** à 25 ° C (le calcul * ignore complètement * les contraintes de l'emballage). De manière réaliste, pour gérer 200A en continu, vous en aurez besoin d'un nombre important en parallèle.
@ConnorWolf Selon la fiche technique, le courant maximum est de 429A (silicium limité) et 240A (package limité).Donc, cela a déjà été pris en compte.Cela étant dit, oui, il serait probablement sage d'avoir une unité supplémentaire en parallèle.
@JoelB Il convient de noter que si l'on utilise une pièce SMD, il devra probablement fabriquer également un PCB pouvant supporter le 200A.Ce n'est peut-être pas très bon marché.Quelque chose dans un boîtier SOT-227 avec une plaque de base isolée et des connexions à cosse annulaire semble meilleur pour ce type d'application.
themotorman
2016-12-29 01:42:58 UTC
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Procurez-vous simplement un interrupteur à vide chez kilovac à Carpinteria Ca.Vous pouvez obtenir une bobine de 12 volts ou 24 volts.Beaucoup plus simple et plus facile à mettre en œuvre.Voici pourquoi: l'utilisation de MOSFET dans les applications de moteur est délicate car le temps d'arrêt est critique en raison des tensions très élevées produites par l'inductance du moteur et des fils.Les diodes Schottky fonctionnent, mais vous aurez peut-être encore besoin d'un réseau RC pour empêcher la emf arrière de faire exploser les MOSFET.Piloter des MOSFET n'est pas anodin, vous avez besoin d'un bon pilote de grille et comme vous en aurez beaucoup en parallèle, la capacité d'entrée est suffisamment élevée pour être un problème si le pilote de grille n'a pas une impédance de sortie suffisamment faible.Le circuit doit également être bien fait électriquement et mécaniquement.Les traces de PCB doivent être suffisamment larges et courtes pour gérer le courant.À moins que vous ne vouliez un projet, procurez-vous un relais vac et c'est terminé.

Bienvenue, essayez d'utiliser une grammaire et une ponctuation correctes ici.
addysoftware
2016-05-05 06:58:01 UTC
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Je suis tout à fait d'accord avec Connor Wolf. Oui, il existe de nombreux appareils MOS à très faible Rds-on et à des courants très élevés. Un exemple pourrait être IRFS7730 avec un 246A théorique et un 60A pratique (à 80A les fils vont fondre), mais je recommanderai à la place un très bon boîtier, les nouveaux modèles de boîtier D2PAK avec 5 ou 6 broches source! ceux-ci ont vraiment au moins 150 ampères, vrai pour de bon. Un exemple est IRFS7534-7 avec ses cinq broches source !.

Mais n'abusez pas d'un seul cas: mettez-en plusieurs en parallèle, pour réduire le RDS-on et la dissipation, sinon vous les ferez frire. Calculez la puissance dissipée en utilisant I2R et assurez-vous que votre moteur est alimenté lors du démarrage lorsqu'il absorbera 8 à 10 fois plus que son courant nominal.

Et n'oubliez pas d'absorber le courant de retour du moteur avec beaucoup de Schottky diodes (par exemple 16 pcs de 8A / 24V en parallèle) lorsque le moteur doit s'arrêter. Sinon, le MOS sera exposé aux courants de retour du moteur et brûlera.

user4574
2016-12-29 03:15:35 UTC
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Essayez d'utiliser ce MOSFET comme commutateur.

IXTN660N04T4

Il est évalué à un courant continu de 660 A à condition que vous puissiez le refroidir. Il a une résistance de 0,85 milli-ohm. Ainsi, à 200 A, la chute serait de 0,17 V et 34 W de chaleur seraient générés.

L'appareil a un grand tampon isolé sur la face arrière qui a une jonction à la résistance thermique du tampon évalué à 0,144 C / W. Le tampon a des trous de vis pour le montage. Vous pourriez donc théoriquement placer ce coussin isolé directement sur le châssis du camion pour évacuer autant de chaleur que nécessaire.

Les connexions source drain et grille sur la pièce sont réalisées avec des vis et des cosses annulaires.

Il est disponible pour 19,6 $ sur Digikey.

http://www.digikey.com/product-detail/en/ixys/IXTN660N04T4/IXTN660N04T4-ND/6053919

IXYS corporation vend d'autres MOSFET similaires si vous avez besoin d'un style de package différent.

Pour éviter que le rebond inductif ne détruit l'appareil lorsque vous coupez l'alimentation du moteur, vous devez installer plusieurs diodes TVS de qualité automobile en parallèle avec le moteur et polarisées en inverse entre la sortie du MOSFET et la masse.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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