Wie kann dieser MOSFET überhitzt werden? Wie groß sollte der Kühlkörper sein?

Ich habe eine sehr einfache Schaltung. Ein MOSFET ( TK15D60U ) versorgt ein 3 bis 4 Ohm Heizbett mit 19,6 Volt. Nach meinen Berechnungen ergibt dies 6,5 Ampere. Das Netzteil scheint seine Spezifikationen bei maximal 6,32 A zu haben, scheint aber gut zu funktionieren. Der MOSFET sollte in der Lage sein, 15 Ampere Dauerstrom zu verarbeiten. Der Drain sollte 600 V verarbeiten können, sodass 19,6 VDC in Ordnung sein sollten.

Das Gate wird von 25 VDC über einen 10-kΩ-Widerstand zum Gate und einen 100-kΩ-Widerstand vom Gate zur Masse angesteuert (damit das Gate entladen werden kann, dachte ich, es sei eine gute Sache). Es liegt also effektiv (25 VDC / 110 k) * 100 k = 22,7 VDC Spannung am Gate an. Die Gate-Source-Spannung beträgt 30V und liegt damit unter der max.

Was ich aus dem Datenblatt lesen kann, ist, dass der Drain-Source-ON-Widerstand bei Vgs 10 VDC bei 10 Ampere etwa 0,15 Ohm beträgt. Nehmen wir 0,2. Ich habe nie wirklich über den ON-Widerstand nachgedacht. Ich dachte, das Tor wäre vollständig geöffnet, also sollte der Widerstand minimal sein und wird es ohne Probleme handhaben. Aber wenn der MOSFET aktiv ist, wird er innerhalb von etwa 10 Sekunden zu heiß zum Anfassen.

Nun, dieser Teil ist etwas, mit dem ich nicht so vertraut bin. Daher die Frage. Stimmt es, dass die Formel P=(I2)*R (Watt=Ampere zum Quadrat * Widerstand) (6,5A*6,5A)*0,2Ohm=6,5Watt ergibt, die über den MOSFET abgeführt werden?

6,5 Watt sind viel, wenn Sie mich nach einem TO-220 fragen. Es ist nicht? Wie groß sollte der Kühlkörper sein, um das zu bewältigen? Soll ich es aktiv mit einem Lüfter kühlen? Alles, was ich jetzt habe, ist dieser sehr kleine Kühlkörper. Dieses Thema ist wahrscheinlich ein Lacher für die Experten hier.

TO-220 Kühlkörper

3/4 meinst du 0,75 oder 3R bis 4R?
Benutzt du PWM? Ein 10k-Gate-Widerstand sorgt für ein sehr langsames Einschalten, daher viel Zeit in der Zone mit hohen Rds.
Das ist ein wirklich hoher RdsOn-Wert. Wählen Sie ein anderes Gerät mit etwas weniger als 0,1 R
@BrianDrummond Entschuldigung für die Verwirrung, ich meinte 3 bis 4 Ohm.
Wie cool, dass Stackexchange automatisch einen Link zum Datenblatt hinzufügt! Das Datenblatt von Farnell (das SE hinzugefügt hat) besagt mit einem GROSSEN Wasserzeichen: Nicht für neues Design empfohlen. Die, die ich habe, sagt das nicht aus. Ich sehe jetzt, ein RsdOn von 0,02 Ohm ist häufiger (erhalten durch eine schnelle Suche)?
Damit 4 bis 6,5 Watt, die der MOSFET abführt, richtig berechnet werden?
Es war nicht SE, der den Link hinzugefügt hat. Ich war es ;)
@Trevor Korrektur: Wie cool, dass SE-Mitglieder beim Hinzufügen eines Links zum Datenblatt so hilfreich sind! Danke Trevor.
JA, Ihre Mathematik ist ziemlich nah ... Sie müssen den Einschaltwiderstand mit dem Lastwiderstand berücksichtigen, um den tatsächlichen Strom mit einem so großen Einschaltwiderstand zu erhalten.
@WesleyLee Ich habe es nicht verifiziert, aber ich denke, es ist in diesem Setup höchst unwahrscheinlich, dass es sich um PWM handelt. Danke für deine Anmerkung. Hat es sich nur alle 30 Sekunden gedreht, dachte ich, 10k wären ein sicherer Wert.
@Trevor Ja, ich verstehe, warum Sie den Widerstand addieren, um den Gesamtwiderstand zu erhalten. Was wie eine iterative Berechnung erscheint. Das Multimeter, das ich habe, schwankt jedoch bei der Ohm-Messung des Heizbetts von 3 bis 4 Ohm. Es ist also sowieso nicht genau. Danke für die Hilfe. Ich werde einen anderen IC mit viel niedrigerem RdsOn finden.
Übrigens berechne ich 7,5 W im ungünstigsten Fall mit Rload = 3 und Ron = 0,2 I = 6,125. Das Quadrat * 0,2 = 7,5 W. Und ja, das ist viel zu hoch für einen nackten To220.

Antworten (1)

Ich berechne 7,5 W im ungünstigsten Fall mit Rload = 3 und Ron = 0,2

Ich = 6,125 A.

Das Quadrat *.2R = 7,5W.

Ja, das ist viel zu hoch für einen nackten To220. Bei 83,3 ° C / W Kanal zur Umgebung des Geräts ist dies ein enormer Temperaturanstieg von 625 ° C. Es wird also schmelzen.

Sie könnten einen satten Kühlkörper hinzufügen, aber Sie müssen wirklich einen anderen MOSFET finden, der einen Einschaltwiderstand im Milliohmbereich hat.

An den C/W-Wert habe ich nie gedacht. Danke, dass du diese Berechnung hinzugefügt hast. Ich verstehe jetzt besser, wie man einen Kühlkörper auswählt. Ich denke, es kommt darauf an, mir Zeit zu nehmen, um jede Frage zu beantworten, die ich habe, anstatt zu den Informationen zu 'eilen', von denen ich glaube, dass ich sie brauche. Aber das ist mit allem beim Lernen, denke ich.
Wie kann dieser MOSFET überhitzt werden? Wie groß sollte der Kühlkörper sein?
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