Mosfet-Typ zum Antreiben eines 100-A-Gleichstrommotors mit PWM

Ich habe eine Reihe von kundenspezifischen Gleichstrommotoren. Sie sollen in einem Bereich zwischen 80 VDC und 120 VDC arbeiten. Die Nennleistung liegt bei etwa 800-1000 W (sie werden speziell für eine kundenspezifische Anwendung hergestellt, daher sind die Spezifikationen etwas neblig ...).

Jetzt beginnen sie nur mit dem Schalten eines sauberen Kontakts. Ich werde gebeten, ihnen eine Rampe zu geben und die Drehgeschwindigkeit (nicht die Drehrichtung) wählen zu können.

Ich plane, die Motoren mit PWM und einem industriellen Mikrocontroller oder einer SPS anzutreiben (obwohl ich mit einem Arduino Prototypen erstellen werde), aber es fällt mir schwer, einen geeigneten MOSFET zu finden, um einen so sperrigen Motor anzutreiben. Jede Empfehlung in dieser Angelegenheit wird sehr geschätzt.

UPDATE: Also habe ich am Ende ein IRFB4115PbF-Mosfet verwendet, und es funktioniert großartig.

Planen Sie, 10 dieser Motoren mit einem 100-A-Mosfet zu betreiben? Bei dieser Vdc und Nennleistung benötigt jeder einzelne Motor nur etwa 10A. Selbst wenn Sie sie alle mit einem einzigen Steuersignal betreiben möchten, finden Sie möglicherweise mehr 10A-20A-Teile als 100A-Teile (dann könnten Sie einen Mosfet für jeden Motor verwenden). Die Kosten eines 100-A-Teils (falls vorhanden) im Vergleich zu den Teilen mit niedrigerer Ampere-Nennleistung sind ebenfalls ein großer Faktor.
Nun, es scheint, dass sie zu einem nicht so unverschämten Preis existieren: uk.farnell.com/international-rectifier/irfp4668pbf/… . . . . de.farnell.com/infineon/ipb072n15n3-g/…
@Nedd nein, es ist eine Automobilanwendung, ich plane, jeden Motor mit einer eigenen Elektronik auszustatten
Erwarten Sie also bei einem 10-Motor einen Stoß- oder Stillstandsstrom von 100 A?
Die letzten Messungen zeigten eine "Spitze" bei etwa 90 A für weniger als eine Sekunde beim Starten und einen konstanten Verbrauch von etwa 10 bis 20 Ampere im Normalbetrieb (die Belastung des Motors ist variabel). Keine Daten über das Abwürgen des Motors, es kommt nie wirklich wegen einer mechanischen Kupplung zum Abwürgen.
"Es ist eine Automobilanwendung". Welche Spannung?
@BruceAbbott Die Stromversorgung für ein einzelnes "Fahrzeug" liegt im Bereich von 80 bis 120 VDC, was dann die an den Gleichstrommotor angelegte Spannung ist.

Antworten (3)

Möglicherweise möchten Sie dafür einen IGBT; Die Art und Weise, sie zu verwenden, ist der eines MOSFET sehr ähnlich, aber sie sind in der Regel viel robustere Geräte (zum Beispiel scheinen alle IGBTs mit einer Nennspannung von > 100 A auch Nennspannungen von > 250 V zu haben!). Dies ist wegen des induktiven Kicks wichtig, der bei Motorlasten recht einfach zu erreichen ist. MOSFETs sind theoretisch durch ihre Body-Dioden geschützt, benötigen aber in der Praxis aus Gründen der Zuverlässigkeit auch eine Snubber-Schaltung.

Ein Beispiel für einen geeigneten IGBT ist AOK50B60D1, ein 100-A-, 600-V-Teil für 2,13 $ bei 1.000 $. Es hat eine Nennleistung von 300 W, würde aber in Ihrem Fall wahrscheinlich etwas weniger verbrauchen.

Wenn Sie einen MOSFET möchten, versuchen Sie etwas wie IRFB4115PBF, 150 V, 104 A, 1,87 $; oder IPP048N12N3.

BEARBEITEN

Etwas detaillierter: IGBT vs. MOSFET: Choose Wisely , von IRF

Unter diesen Bedingungen waren IGBTs das bevorzugte Gerät:

  • Niedriger Arbeitszyklus
  • Niederfrequenz (<20kHz)
  • Schmale oder kleine Linie oder Lastschwankungen
  • Hochspannungsanwendungen (>1000V)
  • Betrieb bei hoher Sperrschichttemperatur ist zulässig (>100 °C)
  • >5kW Ausgangsleistung

Zu den typischen IGBT-Anwendungen gehören:

  • Motorsteuerung: Frequenz <20 kHz, Kurzschluss-/Einschaltstrombegrenzungsschutz
  • Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV): Konstante Last, typischerweise Niederfrequenz
  • Schweißen: Hoher Durchschnittsstrom, niedrige Frequenz (<50 kHz), ZVS-Schaltung
  • Low-Power-Beleuchtung: Niederfrequenz (<100 kHz)

MOSFETs werden bevorzugt in:

  • Hochfrequenzanwendungen (>200kHz)
  • Breite Linie oder Lastvariationen
  • Lange Arbeitszyklen
  • Niederspannungsanwendungen (<250 V)
  • < 500 W Ausgangsleistung

Zu den typischen MOSFET-Anwendungen gehören:

  • Schaltnetzteile (SMPS): Hartes Schalten über 200 kHz
  • Schaltnetzteile (SMPS): ZVS unter 1000 Watt
  • Aufladen des Akkus
Das igbt ist ein großartiger Ratschlag. Daran habe ich dummerweise gar nicht gedacht. Ich sehe, dass alle diese Komponenten keine 5-V-Logikpegel als Eingang akzeptieren. Darf ich Sie bitten, mich auf einen einfachen Koppler oder Schnittstellen-IC hinzuweisen?
IGBT-Geräte eignen sich hervorragend für Hochspannungselektronik. Sie haben jedoch eine deutlich höhere Vce-Einschaltspannung als Niederspannungs-MOSFETs. Die Suche nach „IGBT“ auf Digikey und die Betrachtung einzelner Geräte (im Gegensatz zu Arrays) zeigt, dass die niedrigste Vce-ON-Spannung aller Geräte, die Digikey auf Lager hat, etwa 1,15 V beträgt. Ab da wird es schlimmer.

Große MOSFETs sind überraschend günstig. Ich habe gerade bei Digikey schnell gesucht: Spannung größer als 200 V, Strom größer als größer als 100 A. Das billigste Gerät ist ein IXTH110N25T-ND: 250 V, 110 A Dauerstrom, 24 Milliohm (was etwas hoch ist). Aber es gibt ein paar Dutzend andere Möglichkeiten, die bis zu 230 Ampere reichen.

Offensichtlich möchten Sie PWM verwenden, um sie auf die gewünschte Geschwindigkeit einzustellen. Je nach Wunsch kann dies so einfach wie ein 555-Timer oder ein kleiner Mikrocontroller sein. Sie sollten jedoch einen geeigneten FET-Treiber verwenden, um Ihren FET zu speisen.

110A * 24 MilliOhm = 2,6V. Dies ist fast genau mit dem Vce des von mir vorgeschlagenen IGBT verbunden :) Dies ist bei Raumtemperatur: Die Situation ändert sich bei höherer Temperatur zugunsten des IGBT, fürchte ich ...
@Alex I: ja - ich zeige den günstigsten MOSFET mit mindestens 200 V und 100 A. Für ein paar Cent mehr bekommen wir den IRFP4668PBF-ND: 200V, 130A Dauerbetrieb, 9,7 Milliohm. Meine Antwort sollte nicht angeben, welchen Teil das OP verwenden sollte , sondern um zu zeigen, dass andere Möglichkeiten verfügbar sind und dass er / sie sehen sollte, was ohne weiteres verfügbar ist, und ein geeignetes Gerät auswählen sollte.

Bitte nehmen Sie nur Servo. Jedes Projekt dieser Art wird Sie umbringen, es sei denn, Sie haben Zeit, Geld und Wissen. Auf der anderen Seite gibt es Servos für etwa 300 US-Dollar, die alles tun, was Sie brauchen. Entwickeln Sie Ihre eigenen nur, wenn Sie große Serien produzieren wollen.