Frage zur MOSFET-Wärmeberechnung

Ich verwende den FQP30N06L MOSFET: http://www.fairchildsemi.com/ds/FQ/FQP30N06L.pdf .

Soweit ich das Datenblatt verstehe, wenn ich 5V an das Gate anschließe und 2A durch Drain zu Source führe, dann mit a R D S von 0,035 Ich sollte bekommen 0,14 W .

ICH ∗ ICH ∗ R = P

2 ∗ 2 ∗ 0,035 = 0,14

Also, mit einer R-Theta Junction-Ambiente von 62.5 ° C / W das gibt mir 8.75 ° C , oder 47.75 F .

Also, wenn die Umgebungstemperatur ist 70 F dann würde das die Abzweigung machen 117,75 F .

Das Datenblatt sagt die maximale Sperrschichttemperatur ist 175 ° C , das sollte also in Ordnung sein, oder? Es wird heiß, sollte aber funktionieren.

Mache ich das richtig?

Ich würde vorschlagen, ganz bei Celsius zu bleiben und erst am Ende in Farenheit umzurechnen, um sie mit Ihren vertrauteren Maßeinheiten zu vergleichen. Entweder das, oder alle Zahlen in beiden Einheitensätzen auflisten. In der Mitte hin und her zu springen führt zwangsläufig zu Fehlern. Beispielsweise ist Ihre Konvertierung von C nach F deaktiviert. Eine Temperatur von 8,75 °C wird in eine Temperatur von 47,75 °F umgewandelt. Aber ein Temperaturunterschied von 8,75 ° C wird nur in einen Temperaturunterschied von 14,85 ° F umgewandelt. Versuchen Sie, 100 °C und 108,75 °C in Fahrenheit umzurechnen, um zu sehen, warum das stimmt.

Antworten (3)

Ihre Analyse vereinfacht einiges zu sehr, geht aber am Ende mehr oder weniger richtig auf. Nur zur allgemeinen Erbauung möchte ich auf ein paar Dinge hinweisen.

Erstens ist Rds keine feste Zahl, es variiert mit Vgs, Temperatur und Strom. Abbildung 1 des Datenblatts zeigt Vds vs. Ids für verschiedene Werte von Vgs. Der Kehrwert der Steigung dieser Kurve bei einem gegebenen Stromwert ist Rds.

Für Vgs von 5 V zeigt die Grafik nichts für Ids = 2 A, aber wir können extrapolieren. Wenn wir zwei Punkte auf der Kurve Vgs = 5 V auswählen, erhalten wir eine Steigung von 30 Ampere pro Volt oder (anders ausgedrückt) einen effektiven Rds von 33 mOhm.

Beachten Sie, dass dies von einer Sperrschichttemperatur von 25 °C ausgeht. Aus Abbildung 2 können wir sehen, dass bei niedrigen Strömen eine heißere Verbindungsstelle tatsächlich zu einer noch niedrigeren Spannung für einen bestimmten Strom führt, was zu einem niedrigeren Rds führt. Wenn Sie in einer Minustemperatur laufen würden (z. B. Ausrüstung, die im Februar in Moose Jaw im Freien stand), wären Ihre Rds höher. Aber nehmen wir an, Sie befinden sich drinnen bei normalen Raumtemperaturen.

Zwei Ampere RMS durch 33 mOhm verbrauchen also 132 mW Leistung, P = I ^ 2 * R. 0,132 W x 62,5 K / W ergibt einen Übergangsanstieg über der Umgebung von 8,25 K oder 14,85 F. (1K = 1,8F) Sie werden vielleicht bemerken, dass es sich etwas wärmer anfühlt, aber das war's.

Die maximale Betriebssperrschichttemperatur ist mit 175 ° C angegeben. Solange Ihre Umgebungstemperatur also unter 166,75 ° C liegt, sind Sie thermisch in Ordnung. Wenn Ihre Umgebung höher ist, machen Sie entweder etwas falsch oder großartig.

+1 für " entweder falsch oder großartig ".
Ich habe ungefähr 95% von dem, was du gesagt hast, verstanden. Wo Sie sagen, dass in Abbildung 1 30 Ampere pro Volt sind, fällt es mir schwer, das zu sehen. Unten sieht es so aus, als würde es für mich von -100 V über 0 V bis + 100 V gehen. Auf der linken Seite sieht es so aus, als würde es von 0 V auf 10 V auf 100 V gehen. Sagt die linke Seite also, dass ich für eine bestimmte negative Spannung einen bestimmten Strom erhalten würde? Ansonsten folge ich dir. Danke.
"Thermisch wird es dir gut gehen" ist falsch. Seit wann läuft etwas unter der maximalen Betriebstemperatur OK? Sofern er nicht möchte, dass sich das Gerät schnell selbst zerstört, sollte er im empfohlenen Betriebstemperaturbereich bleiben.
@GustavoLitovsky, ich fürchte, es gibt irgendwo ein Missverständnis. Für jede vernünftige Umgebung liegt dieser FET gut innerhalb seiner empfohlenen Nenntemperatur. Mein Kommentar über das Laufen bei 166 ° C war ein Witz. Es sei denn natürlich, er läuft tatsächlich in so hohen Umgebungen ...
@ user1970899, diese Zahl ist logarithmisch skaliert. Es geht von 10^-1 (0,1) bis 10^0 (1) bis 10^1 (10) Volt auf der horizontalen Achse und von 10^0 (1) bis 10^1 (10) bis 10^2 (100) Ampere auf der vertikalen Achse. Hilft das?
@Remiel: Entschuldigung, wenn ich das falsch verstanden habe. Es schien, als hätten Sie gesagt, dass es bei dieser Temperatur in Ordnung ist, obwohl es das natürlich nicht ist, es sei denn, er weiß, dass es nicht so ist, und entscheidet sich trotzdem dafür, aus welchem ​​Grund auch immer.
Aha! Okay, das macht Sinn. Ich hatte gerade ein duh! Moment. Danke.

Ihre Mathematik ist korrekt und der MOSFET wird lauwarm laufen.

Ja, es wird in Ordnung sein und nicht heiß werden.

Die Berechnung bezieht sich auf einen Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur, dh unter der Annahme von beispielsweise typischen 25 °C werden nur 33,75 °C erreicht.

Eine Sache jedoch - obwohl es in diesem Fall kaum einen Unterschied macht, entwerfen Sie immer für den schlimmsten Fall, der für den Rds 0,45 Ω beträgt, sodass Sie 2 ^ 2 * 0,045 Ω = 0,18 W erhalten, sodass Ihr Temperaturanstieg bis zu 11,25 ° betragen könnte C. Beachten Sie, dass der Wert für 16 A Id gilt, sodass Sie gemäß Abbildung 3 im Datenblatt einen niedrigeren Rds bei einem niedrigeren Id erwarten können (Rds variiert mit verschiedenen Faktoren, beachten Sie also die Diagramme).

Dies macht Ihre Berechnungen sehr konservativ, aber es ist eine gute Angewohnheit, sich darauf einzulassen.

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