Steuerung des Hochstroms (1000A) mit MOSFETs

9

Ich entwerfe derzeit einen kapazitiven Entladungspunktschweißer und stoße auf das Problem des Schaltens.

Ich plane, einige Superkondensatoren in Reihe zu verwenden, um in sehr kurzer Zeit (höchstwahrscheinlich weniger als 100 Millisekunden) etwa 1000 A zu entladen. Ich plane, die Kondensatoren auf etwa 10 V aufzuladen.

Ich brauche also im Wesentlichen ein Gerät, das einen kurzen Impuls mit sehr hohem Strom liefern kann. Ich möchte nicht die gesamte Ladung des Kondensators auf einmal entleeren, daher sind SCRs keine Lösung für mein Problem. Ich habe mir MOSFETs angesehen, und dieser fällt mir auf: http://www.mouser.com/ds/2/205/DS100728A(IXTN660N04T4)-1022876.pdf

Ich bin mir jedoch nicht sicher, wie ich das Datenblatt genau interpretieren soll. Kann der MOSFET 1800 A im gepulsten Drainstromzustand ansteuern? Oder ist es auf 660A (oder sogar 220A) begrenzt, was mich zwingt, einige davon parallel zu verdrahten? Oder wird einer dieser MOSFETs in Ordnung sein? Nach meinen vorläufigen Berechnungen würde ein einzelner MOSFET, der ohne anderen Widerstand direkt an die Kondensatoren angeschlossen ist, etwa 900 W verbrauchen, was im Bereich des Datenblattes zu liegen scheint.

Interpretiere ich das Datenblatt also im Wesentlichen richtig oder muss ich einige dieser MOSFETs bestellen (und wenn ja, wie viele würden Sie erraten?)

mosfet  high-current  supercapacitor  high-power 
— LetterSized
quelle
Angenommen, Ihre Pulswiederholungszeit ist lang genug, sollte dieses Gerät in der Lage sein, damit umzugehen. Ich bin mir jedoch nicht sicher über die Superkappen und die Verkabelung. Das 900-W-Ding bedeutet nicht viel, wenn Ihre Pulswiederholungszeit niedrig ist.
— Trevor_G
Es wäre sehr hilfreich, wenn Sie Ihren Drainstrom genauer beschreiben könnten. Wie bei einer Grafik. Denken Sie, es ist 1000A für 0,1 Sekunden? Oder würden Sie den FET während der 0,1 Sekunden ein- und ausschalten? Was ist die maximale Pulsenergie in Joule?
— Mkeith
2
Ich habe das Gefühl, Sie unterschätzen den Strom, der zum Punktschweißen benötigt wird. Die Mindestwerte, die ich sehe, sind 6 kA und bis zu 100 kA.
— Trevor_G
4
Wenn der gesamte ESR in den Kappen und im FET 9 mOhm bei 1000 A beträgt, ist dies ein Problem. Sie geben die gesamte Leistung in den Schweißer und keine in die Stelle, an der geschweißt wird. Sie benötigen den größten Teil des Widerstands dort, wo die Wärme sein soll.
— Brian Drummond
1
@DaPasta: Das Entladen von "2F" -Auto-Audiokappen mit einem SCR @ 15V eignet sich gut zum Punktschweißen an 18650er Jahre, wie Sie es (wahrscheinlich) tun. Wenn Sie eine CC / CV-Tischversorgung @ 10A verwenden, werden diese in weniger als 10 Sekunden aufgeladen. Die Schweißleistung wird durch die Spannung in den Kappen gesteuert.
— Bryan Boettcher

Antworten:

14

Siehe Seite 4, Abb. 12, Diagramm des sicheren Betriebsbereichs. Genau das brauchen Sie.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie sprechen von einem einzelnen Puls, richtig? Sie haben überhaupt keine Wiederholung oder Timing erwähnt. Wenn Sie Mosfet hart öffnen, sagen Sie, dass Rdson 0,85 mOhm beträgt. Bei 1000 A beträgt der Vds weniger als 1 V, Sie müssen also auf die linke Seite des Diagramms schauen.
Es gibt keine Leitung für einen 100-ms-Impuls, daher müssen Sie zwischen Gleichstrom und 10-ms-Impuls interpolieren. Der sichere Strom ist viel niedriger als 1000A. Es ist wie 400A. Und es ist das Maximum.

— Chupacabras
quelle
Vielen Dank für die informative Antwort. Warum nehmen Sie an, dass Vds weniger als 1 V beträgt? Was legt seinen Wert fest?
— LetterSized
Ohm'sches Gesetz. Rdson = 0,85 mOhm, I = 1000 A. V = R * I = 0,85 V. Sie haben eine Stromquelle von 10 V, aber das bedeutet nicht, dass über DS 10 V anliegen, da sich in Ihrem Stromkreis einige andere Teile mit Spannungsabfall befinden, oder?
— Chupacabras
Ist "externe Leitungsstrombegrenzung" eine Eigenschaft des Tests oder möchten sie einfach nicht, dass Sie ständig> 200 A durch die Drähte schieben, die Sie mit dem Ding verschraubt haben?
— Nick T
IMHO "externe Leitstromgrenze" ist die Grenze der physikalischen Bindungen von Fall zu Silizium und die Grenze des Falls selbst.
— Chupacabras
2

es hängt vom Ein / Aus-Verhältnis ab, wie viel Wärme erzeugt wird. Diese Transistorblöcke haben eine Einschränkung, nämlich eine Wärmeübertragung. Sie sind beim Abkühlen nicht so gut, ein weiterer Nachteil ist die große Gate-Kapazität. Sie benötigen also einen sehr teuren und leistungsstarken Gate-Treiber, noch mehr, wenn Sie sie parallel schalten.

IMO können Sie eine bessere Schaltung machen, wenn Sie eine Reihe von D2Pak-Transistoren parallel verwenden. D2Pak kann mehr Strom verarbeiten, aber dann benötigen Sie eine komplizierte Leiterplatte.

— Marko Buršič
quelle
Können Sie ein Beispiel für solche Transistoren hinzufügen?
— Chupacabras
@Chupacabras Hier ist es, sie sind nicht D2Pak, aber schauen Sie sich das Konzept an (achten Sie auf die Kupferschiene in der Leiterplatte): infineon.com/dgdl/…
— Marko Buršič
Ich mag die Idee;)
— Chupacabras
2

Sie sollten sich etwas mehr Gedanken über die Superkondensatoren machen. Einige Murata "Hochstrom" -Modelle sind für bis zu 10 A ausgelegt. Andere Superkondensatoren haben Nennwerte im Milliampere-Bereich.

— Klaws
quelle
Durch die Nutzung unserer Website bestätigen Sie, dass Sie unsere Cookie-Richtlinie und Datenschutzrichtlinie gelesen und verstanden haben.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.