Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um P-MOSFETs als High-Side-Lastschalter parallel zu schalten?

Ich plane, P-MOSFETs ( SI7463 ) als High-Side-Lastschalter mit leichtem Sanftanlauf zu verwenden (zu testen und zu optimieren, nachdem die Leiterplatten hergestellt wurden).

Ich würde sie gerne parallel schalten, um den äquivalenten Rds-on niedriger zu machen, aber ich kann keine einfachen, unkomplizierten Empfehlungen dazu finden.

Ich würde mir vorstellen, dass sie aufgrund ihres positiven Temperaturkoeffizienten den Strom "automatisch" "gleichmäßig" teilen, aber ich habe einige parallele Anwendungen gesehen, in denen ein kleiner Vorwiderstand empfohlen wird (was den Zweck für mich zunichte macht).

Fehlt einer einfachen Implementierung wie dieser etwas?

Die Last sind LED-Panels, bis zu 8A insgesamt. Die Schaltfrequenz ist vielleicht ein- oder zweimal am Tag (10uHz? :D ).

Bei einem angegebenen Rds-on von ~0,01R und 8A würde die Verlustleistung 0,6W betragen. Der Übergang zur Umgebung auf einer 1x1 "FR-4-Platine beträgt typisch etwa 52 ° C / W, sodass die Temperatur um 31 ° C ansteigt.

Das Hinzufügen eines zusätzlichen FET wäre eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Verlustleistung zu halbieren und die effektive Verlustfläche zu vergrößern.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Nachverfolgen:

Am Ende folgte ich Trevors Rat und benutzte ein einzelnes teureres Gerät mit niedrigerem Rds-on ( BSC030P03NS3 ). Bei Berührung fühlt es sich an, als würden sich die Spuren um das Gerät herum stärker erwärmen als das Gerät selbst (4 Schichten, 10 mm breit, 35 µm Dicke außen und 17 µm innen). (Sie haben wahrscheinlich die gleiche Temperatur und das Kupfer fühlt sich heißer an als der Kunststoff). Es funktioniert gut ohne Kühlkörper, da die durchschnittliche Temperatur im Laufe der Zeit viel niedriger ist als die Spitze (8 Ampere).

@winny - das ist ein netter Beitrag, ich habe ihn nicht gesehen. Bei meiner Anwendung muss sehr selten gewechselt werden (ein- bis zweimal täglich). Aber einzelne Gate-Widerstände sind billig hinzuzufügen, also warum nicht.
Sie können sie immer noch mit nur einem Ein- oder Ausschalten zerstören, wenn Sie Schwingungen haben. Das ist, was in meiner Schaltung passiert ist.
"Das Hinzufügen eines zusätzlichen FET wäre eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Verlustleistung zu halbieren und die effektive Verlustfläche zu vergrößern." Der erste Schritt sollte immer sein, zu sehen, ob Sie ein besseres Gerät finden können. Die Kosten für ein besseres können die zusätzlichen Kosten für zwei Geräte plus alle Kühlkörper durchaus aufwiegen und die Zuverlässigkeit verbessern.
Sie können die auf der PCB typischen 52 C/W auch erheblich senken, indem Sie größere PCB-Pads und einen kupfergefüllten, thermisch gekoppelten, freien Raum um das Gerät herum verwenden.
@Trevor - über die Pads/Kupfer, das ist der Plan. Ich denke ernsthaft über Ihren Vorschlag nach, die Geräte zu wechseln. Ich hatte mich ursprünglich aufgrund der Paketkompatibilität mit anderen Projekten und meiner persönlichen Bestandsverwaltung für dieses entschieden. Noch nicht sicher.

Antworten (2)

Ein weiteres Problem, das Sie berücksichtigen müssen, sind die thermischen Auswirkungen des Kühlkörpers ...

Abhängig vom Luftstrom und der Geometrie des Kühlkörpers kann ein Ende heißer sein als das andere. Wenn sich beispielsweise drei MOSFETs in einer Reihe befinden, kann der mittlere erheblich heißer sein als die anderen beiden.

Darüber hinaus müssen mechanische Überlegungen berücksichtigt werden.

Können Sie garantieren, dass drei oder mehr in eine Platine gelötete MOSFETS alle einen engen thermischen Kontakt mit dem Kühlkörper haben, wenn dieser später angebracht wird?

Wenn die Komponenten oberflächenmontiert sind, verursacht die Wärmeausdehnung des Kühlkörpers eine übermäßige Belastung und/oder einen Ausfall der Lötstellen.

Bei 0,5 W und 52 C/W mit 1x1" FR-4 hatte ich vor, keine Kühlkörper zu verwenden. Ich würde 2 Geräte verwenden, nicht 3. Ich habe Ihren Vorschlag in Betracht gezogen, auf ein besseres Gerät umzusteigen. Wenn wir die gleichen Kosten für 2 berücksichtigen parallel und ein einzelnes Gerät, können Sie erklären, warum 2 parallel geschaltete Geräte weniger zuverlässig sind?
Jedes Gerät hat eine Ausfallrate ... sagen wir, Ihr MOSFET hat eine Ausfallrate von 1: 1000. Wenn Sie zwei davon haben, ADDIEREN Sie diese Zahlen. also.. zwei geräte = 2:1000. Das heißt, Sie reduzieren die Zuverlässigkeit des Schalters um die Hälfte. (Natürlich unter der Annahme der gleichen Wattzahl pro Schalter)
Am Ende habe ich die beiden FETs für ein einzelnes Gerät mit niedrigerem Rds-on parallel geschaltet. Danke für deinen Beitrag :)

Ihre FETs haben einen niedrigen RdsON, vergessen Sie also nicht, die Länge der Kupferbahnen auszugleichen. Ich habe das illustriert:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beachten Sie im oberen Schaltplan, dass beide FETs eine identische "Draht" -Länge haben. Im unteren Schema hat der rechte längere "Drähte".

Wenn Sie eine 4-Lagen-Platine verwenden, denken Sie daran, dass die Kupferdicke zwischen den Lagen unterschiedlich ist ...

Hatte nicht über die Auswirkung von Spur/Polygonlänge/Entfernung nachgedacht. Schöne Erinnerung.
Sie könnten auch einen niedrigeren RdsON-NMOS verwenden und den GND wechseln ...
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