Frage:
Schalter mit sehr hohem Strom?
PICyourBrain
2011-06-29 20:12:51 UTC
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Ich muss einen Stromkreis entwerfen, der einen Gleichstrommotor ein- und ausschalten kann. Der Motor ist wie ein Windenmotor auf einem LKW und kann hohe Strommengen aufnehmen, in einigen Fällen bis zu 200 Ampere. Der Motor läuft mit einer Standardgeneratorspannung von ~ 14 VDC. Wenn ich diesen Motor über eine digitale Schaltung ein- und ausschalten möchte, welche Geräte kann ich zum Schalten verwenden? Gibt es MOSFET-ähnliche Geräte, die 200 Ampere verarbeiten können?

Verwandte: [Dreiphasen-Wechselstrommotorsteuerung mit hoher Leistung] (http://electronics.stackexchange.com/questions/15107/high-power-three-phase-ac-motor-controller) schaltet 200 A 12 VDC viele Male ein und aus jede Sekunde.
Wenn Sie nicht viele anständige Mosfets finden, wie wäre es dann mit einem Mosfet, um ein großes Relais anzutreiben?Sie erhalten immer noch eine digitale Steuerung, ohne sich darum kümmern zu müssen, wie der BIG-Fet umgeschaltet und wie der Kühlkörper usw.
Neun antworten:
user924
2011-06-29 20:45:15 UTC
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Der Magnetschalter-Gleichstromschalter, der für Golfwagen und Autostarter verwendet wird, kann diese Aufgabe übernehmen. Versuchen Sie bei Google nach "Magnetrelaisschalter für Dauerbetrieb Golfwagen 300 Ampere" zu suchen. p>

Olin Lathrop
2011-06-29 21:16:07 UTC
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Ich werde einigen Dingen, die bereits gesagt wurden, nicht zustimmen. Ich denke, Thyristoren passen nicht gut zu dieser Anwendung. Dies liegt daran, dass ihre Durchlassspannung einen signifikanten Bruchteil der einzigen 12-V-Versorgung ausmacht. Dies erfordert nicht nur, dass viel Wärme abgeführt wird, sondern reduziert auch den Antrieb zum Motor.

Ein Relais könnte funktionieren. Das Problem dort ist, dass Sie ein sehr robustes Relais benötigen, um nicht nur 200 A zu leiten, sondern auch den Stromkreis mit einer induktiven Last zu unterbrechen, ohne die Kontakte zu braten oder zu schweißen.

Da die Spannung niedrig ist, würde ich mehrere betrachten N-Kanal-FETs parallel als Low-Side-Schalter. Das wird auch nicht billig sein, aber das Schalten von 200A mit induktiver Last wird nicht billig sein, aber es ist erledigt. Nehmen wir an, Sie können 20A 20V FETs mit 15mOhm Rdson erhalten (ich habe nicht nur etwas vage Plausibles erfunden). 10 parallel würde Ihnen theoretisch die 200A-Bewertung mit 1,5 mOhm Widerstand geben. Das wird immer noch insgesamt 60 W verbrauchen, aber mindestens auf 10 Geräte verteilt sein. Die FETs teilen die Last jedoch nicht genau zu gleichen Teilen, und Sie möchten einen gewissen Spielraum. In diesem Fall würde ich vielleicht 15 dieser FETs parallel verwenden. Dies verringert sowohl die Gesamtdissipation als auch die Dissipation jedes einzelnen. Da die Abflüsse miteinander verbunden sind, können Sie sie alle mit demselben großen Stück Wellblech verschrauben.

Sie benötigen auch einen Platz für den induktiven Rückschlagstrom. Da Ihre Spannung niedrig ist, ist dies am besten mit einer Reihe von Schottky-Dioden parallel zum Motor rückwärts möglich. Schottky-Dioden teilen den Strom nicht gut, aber mit jeweils einem separaten Kabel. Wenn Sie den Motor nur gelegentlich (alle paar Sekunden) ausschalten, sollte dies funktionieren. Mit jeder Schottky-Diode können absichtliche Widerstände von etwa 50 mOhm in Reihe geschaltet werden. Sie leiten nur für kurze Zeit, wenn der Motor ausgeschaltet ist, so dass Sie meistens Spitzenstrom anstelle von durchschnittlichen Dauerstromzahlen verwenden können. Ich würde es trotzdem um 25% reduzieren.

Du hast absolut recht. Für 14V ist der Thyristor keine gute Idee. Muss das verpasst haben, zu sehr auf den 200A konzentriert, denke ich.
warum müssen sie Schottky sein?
@stevenvh: Schottkys haben einen geringeren Vorwärtsabfall, was bei 200 A einen signifikanten Unterschied in der Erwärmung bewirkt. Sie schalten sich auch viel schneller aus, was ein Problem sein kann, wenn die FETs jemals eingeschaltet werden, während sich der Induktor noch entlädt. Der einzige Vorteil von Vollsiliziumdioden wäre ein geringerer Sperrverlust, aber bei dieser niedrigen Spannung sollten die Schottkys in diesem Bereich ausreichend sein.
Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass die meisten Thyristoren * nicht ausgeschaltet werden können *, sie schalten sich ein und * bleiben * an, bis die Stromversorgung unterbrochen wird
@OlinLathrop Ich weiß, dass dies etwas veraltet ist, aber würde ein Thyratron für so etwas funktionieren?Angenommen, Sie haben einen anderen Stromkreis, der die Netzspannung erhöhen / verringern kann, um sie auszuschalten.
Sean Madden
2011-06-29 20:37:23 UTC
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Wenn Ihr Stromkreis nicht von einer großen induktiven Last betroffen ist, können Sie ein Relais mit einem hohen Schaltstrom verwenden. Digikey hat eine Reihe wahrscheinlicher Kandidaten wie diesen -> Digikey-Relais

Es ist für 500 A mit einer Spulenleistung von 130 mA / 12 VDC ausgelegt. Ein wenig teuer, könnte aber in etwa dem entsprechen, wonach Sie suchen.

Diese Relais werden oft als Schütze bezeichnet. Weitere Informationen finden Sie in der Kategorie [Relais - Leistung] (http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Cat=1049447). Filtern Sie nach Automotive und Contactor.
stevenvh
2011-06-29 20:20:38 UTC
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Ich habe noch nie MOSFETs gesehen, die 200A verarbeiten können. In dieser Art von Anwendung verwenden sie häufiger Thyristoren (SCRs). Einige Typen können einen Strom von mehreren kA schalten.

enter image description here

Die scheibenförmigen Thyristoren bewältigen den hohen Strom durch eine große Kontaktfläche für Anode und Kathode (Ober- und Unterseite der Scheibe). Gleichzeitig leiten sie die erzeugte Wärme ab.

edit
Olin weist darauf hin, dass dies eine Niederspannungsanwendung ist und er absolut Recht hat. Muss dies verpasst haben, zu sehr auf den 200A konzentriert.
Da es sich um eine so niedrige Spannung handelt, wird der Spannungsabfall über den Thyristoren dieser Lösung einen geringen Wirkungsgrad verleihen. Sie erhalten nicht die volle Spannung für den Motor.
Ich werde diesen Teil meiner Antwort jedoch verlassen, da er für andere Benutzer interessant sein kann, die nach einer Lösung mit sehr hohem Strom suchen.

Sean erwähnt zu Recht Relais (für diese Art von Relais lautet der Name tatsächlich Schütze ). Sie haben den Vorteil, dass sie weniger Strom verbrauchen, aber beim Ein- und Ausschalten unangenehme Dinge tun können. (Das Schalten von 200A ist nichts für schwache Nerven.)

Ich habe gesehen, dass diese mit Hochleistungs-Wechselstromschaltung verwendet werden, da Sie das Gate in Sperrrichtung vorspannen müssen, um es auszuschalten. Wie würden Sie das mit einem Gleichstromkreis machen?
@Joel - Das sind GTO-Geräte (Gate Turn-Off).
Ein Problem ist, dass ein SCR im normalen Betrieb um etwa 0,7 V und bis zu 1,5 V abfällt. Das könnten bis zu 300W sein. Viel mehr als ein Leistungs-MOSFET.
@Thomas - Ja, das ist mir bewusst. Das eigentliche Problem ist jedoch, dass die 0,7 V (oder mehr!) Im Vergleich zu Ihren 14 V relativ hoch sind. Darauf habe Olin auch hingewiesen und meine Antwort ergänzt. Für den industriellen Einsatz (Maschinen, die mit dreiphasiger Netzspannung arbeiten) sind sie * sehr * häufig, auch wenn der Spannungsabfall für Schütze beispielsweise viel geringer ist.
kenny
2011-06-30 00:44:51 UTC
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In einer Elektrobootanwendung haben wir ein ähnliches Ein- und Ausschalten des Stroms mit Czonkas. Ich glaube, ich habe sie in einem anderen Beitrag erwähnt gesehen, den ich in Kürze hinzufügen werde.

UPDATE: Link Mechanische Hochstromrelais

Joel B
2011-06-29 21:19:38 UTC
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Ja, das gibt es. Hier sind einige FETs, die das tun, was Sie wollen:

  • Der IRF1324S-7PPbF verarbeitet 240 A Dauerstrom mit einem Widerstand von 0,8 mΩ.
  • Der STV200N55F3 von ST kann 200 A mit nur 1,8 mΩ Widerstand verarbeiten.

Beide sind für weniger als 10 USD bei Digikey in Mengen erhältlich, die nicht ausverkauft sind jederzeit bald.

Der erste sieht aus wie ein toller Fund! Ich frage mich nur, wie sie 40 W von einem SMD ablassen. Der zweite geht nicht: Bei 200A würde er 1280W verbrauchen! Sie können nicht einmal kühlen, dies ist eine geschlossene Wasserkühlung. Ein schnell fließender Fluss kann funktionieren :-)
@stevenvh - Ja, ich habe diese Karte zu schnell gezogen. Ich habe meine Antwort bearbeitet und zu einer anderen gewechselt.
Der ST ist veraltet, aber anscheinend noch verfügbar. Was mich mehr beschäftigt, ist das von Ihnen zitierte \ $ R_ {DS (ON)} \ $. Ich habe schon mehrmals versucht zu erklären, warum man sich nicht darauf verlassen kann und dass man immer mit Maximalwerten arbeiten sollte. ("typisch" ist für Vertriebsingenieure, "maximal" für Konstrukteure.) Wenn * Sie * die Verlustleistung berechnen, erhalten Sie 72 W, * ich * erhalte 100 W (\ $ R_ {DS (ON)} \ $ = 2,5 mΩ ). Wenn Ihre Kühlung auf 72 W ausgelegt ist und das Produkt aufgrund von Überhitzung ausfällt, können Sie sich bei ST nicht einmal beschweren! Gleiches gilt für die IRF.
Es ist erwähnenswert, dass solche Bewertungen im Allgemeinen bedeutungslos sind. Zum Beispiel schmelzen bei einem IIRC mit einem TO-220-Paket die ** Beine ** bei ~ 80A. Die 240A-Bewertung basiert auf einem theoretischen Modell des ** nur Siliziums ** bei 25 ° C (die Berechnung * ignoriert * die Einschränkungen aus der Verpackung vollständig *). Um 200 A kontinuierlich zu verwalten, benötigen Sie realistisch gesehen eine erhebliche Anzahl von ihnen parallel.
@ConnorWolf Laut Datenblatt beträgt der maximale Strom 429 A (Silizium begrenzt) und 240 A (Paket begrenzt).Dies wurde also bereits berücksichtigt.Abgesehen davon, ja, es wäre wahrscheinlich ratsam, eine zusätzliche Einheit parallel zu haben.
@JoelB Es ist zu beachten, dass bei Verwendung eines SMD-Teils wahrscheinlich auch eine Leiterplatte hergestellt werden muss, die 200 A aufnehmen kann.Das ist vielleicht nicht sehr billig.Etwas in einem SOT-227-Gehäuse mit einer isolierten Grundplatte und Ringfahnenverbindungen scheint für diese Art von Anwendung besser zu sein.
themotorman
2016-12-29 01:42:58 UTC
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Holen Sie sich einfach einen Vakuumschalter von Kilovac in Carpinteria Ca.Sie können eine 12-Volt- oder 24-Volt-Spule erhalten.Viel einfacher und einfacher zu implementieren.Hier ist der Grund: Die Verwendung von MOSFETs in Motor-Apps ist schwierig, da die Ausschaltzeit aufgrund der sehr hohen Spannungen, die durch die Induktivität des Motors und der Drähte erzeugt werden, kritisch ist.Schottky-Dioden funktionieren, aber Sie benötigen möglicherweise noch ein RC-Netzwerk, um zu verhindern, dass die Gegen-EMK die MOSFETs durchbrennt.Auch das Ansteuern von MOSFETs ist nicht trivial. Sie benötigen einen guten Gate-Treiber. Da viele parallel geschaltet werden, ist die Eingangskapazität hoch genug, um ein Problem zu sein, wenn der Gate-Treiber keine ausreichend niedrige Ausgangsimpedanz aufweist.Auch die Schaltung muss elektrisch und mechanisch gut gemacht sein.Leiterplattenspuren müssen breit genug und kurz genug sein, um den Strom zu verarbeiten.Wenn Sie kein Projekt wünschen, besorgen Sie sich ein Vac-Relay und fertig.

Willkommen, versuchen Sie hier, die richtige Grammatik und Zeichensetzung zu verwenden.
addysoftware
2016-05-05 06:58:01 UTC
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Ich stimme Connor Wolf sehr zu. Ja, es gibt viele MOS-Geräte mit sehr geringem Rds-On und sehr hohen Strömen. Ein Beispiel könnte IRFS7730 mit einem theoretischen 246A und einem praktischen 60A sein (bei 80A werden die Leitungen schmelzen), aber ich werde stattdessen einen wirklich guten Fall empfehlen, die neuen Modelle des D2PAK-Gehäuses mit 5 oder 6 Quellstiften! Diese haben wirklich mindestens 150 Ampere, echt für immer. Ein Beispiel ist IRFS7534-7 mit seinen fünf Quellpins!.

Aber missbrauchen Sie nicht nur einen Fall: Legen Sie mehrere parallel, um RDS-On und Dissipation zu reduzieren, sonst braten Sie sie. Berechnen Sie die Verlustleistung mit I2R und stellen Sie sicher, dass Ihr Motor während des Startvorgangs gespeist wird, wenn er 8 bis 10 Mal mehr als seinen Nennstrom absorbiert.

Vergessen Sie nicht, den Rücklaufstrom des Motors mit viel Schottky zu absorbieren Dioden (zum Beispiel 16 Stück 8A / 24V parallel), wenn der Motor anhalten soll. Andernfalls ist der MOS Rücklaufströmen vom Motor ausgesetzt und brennt.

user4574
2016-12-29 03:15:35 UTC
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Versuchen Sie, diesen MOSFET als Schalter zu verwenden.

IXTN660N04T4BR
Es ist für einen Dauerstrom von 660 A ausgelegt, sofern Sie ihn kühlen können. Es hat einen Widerstand von 0,85 Milli-Ohm. Bei 200 A würde der Abfall also 0,17 V betragen und 34 W Wärme würden erzeugt
Das Gerät verfügt auf der Rückseite über ein großes, isoliertes Pad, das über eine Verbindungsstelle zum Pad-Wärmewiderstand von 0,144 C / W verfügt. Das Pad hat Schraubenlöcher zur Montage. Sie könnten also theoretisch dieses isolierte Pad direkt auf den Rahmen des Lastwagens legen, um so viel Wärme abzuleiten, wie Sie benötigen
Die Source-Drain- und Gate-Verbindungen des Teils werden mit Schrauben und Ringösen hergestellt
Es ist für 19,6 USD bei Digikey erhältlich
http://www.digikey.com/product-detail/en/ixys/IXTN660N04T4/IXTN660N04T4-ND/6053919

Die IXYS Corporation verkauft andere ähnliche MOSFETs, wenn Sie einen anderen Gehäusestil benötigen.

Um zu verhindern, dass ein induktiver Rückschlag das Gerät zerstört, wenn Sie den Motor abschalten, sollten Sie mehrere TVS-Dioden in Automobilqualität parallel zum Motor installieren und zwischen dem Ausgang des MOSFET und Masse in Sperrrichtung vorgespannt sein.



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