Меню

Mosfet с большом мощности



Мосфет транзистор гигантского размера своими руками

Мосфет транзистор-1

Мосфет транзистор — это полупроводниковый полевой прибора (MOSFET) металл-оксидного типа, который применяется для переключения больших величин тока. В силовых мосфет транзисторах используется вертикальная структура с выводами истока и стока на противоположных сторонах кристалла.

Гигантский мосфет транзистор высокой мощности изготовленный самостоятельно

В нашей статье речь пойдет о том, как в домашних условиях изготовить mosfet транзистор высокой мощности своими руками. В какое то время у меня появилась потребность собрать некую схему мощного устройства, рассчитанного на импульсный пусковой ток в пределах 500А или более. Наилучшим вариантом построения такой схемы я решил применить отдельный модуль, набранный из нескольких мосфет транзисторов.

Метод изготовления мощного составного транзистора

Принцип самостоятельного создания такого мощного составного транзистора, был позаимствован на сайте «Сделай сам». Порядок его изготовления заключался в создании супер-мощного модуля состоящего из нескольких мосфетов (относительно небольшой мощности) в одном корпусе, собранных по схеме параллельного соединения. К тому же, полевики такого типа отлично поддаются компоновке при установки их на подложку вплотную друг с другом, а также не имеют нареканий в работе при таком соединении.

Для сборки прибора потребуются следующие компоненты:

  • MOSFET транзисторы N-канального типа — 50N06 — 12 шт
  • Холодная сварка либо другой клеевой состав по металлу
  • Эпоксидная смола для заливки корпуса
  • Отрезок текстолита для печатной платы

  • Мощный паяльник, припой и флюс
  • Процесс создания мосфет транзистора в домашних условиях

    Делаем печатную плату способом, который вам больше доступен.

    Мосфет транзистор-2

    В моем случае травление выполнялось с помощью хлорного железа.

    Мосфет транзистор-3

    Устанавливаем все необходимые перемычки из медного провода, а для усиления дорожек на плате — лудим их.

    Мосфет транзистор-4

    Монтируем на плату подготовленные МОП-транзисторы. В моем варианте составного прибора были применены двенадцать штук 50N06 MOSFET с параметрами — 60v; 50А в корпусе TO-252. Все компоненты были включены по схеме параллельного соединения.


    Мосфет транзистор-6

    Контактные выводы модульной сборки мосфет транзистора выполнены из медного провода подходящего сечения.

    Мосфет транзистор-7

    Перед тем как как запаивать выводы на плату, для удобства их можно зафиксировать между собой тонким проводом, который впоследствии нужно убрать.

    Мосфет транзистор-8

    После пайки печатную плату следует тщательно очистить от флюса и промыть спиртом.

    Мосфет транзистор-9
    Мосфет транзистор-10

    Наносим слой эпоксидной смолы на места пайки контактных выводов.

    Изготовление мощного транзистора-11
    Изготовление мощного транзистора-12

    Вырезаем из листового алюминия теплопроводящее основание (подложку) под печатку.

    Изготовление мощного транзистора-13

    Делаем отверстие в алюминии под винт для крепления на теплоотвод.

    Изготовление мощного транзистора-14

    Плату с установленными транзисторами крепим к подложке с помощью холодной сварки.

    Изготовление мощного транзистора-15
    Изготовление мощного транзистора-16

    Для придания эстетичного и профессионального вида транзисторной сборке, делаем форму из оргстекла для заливки эпоксидной смолой.

    Изготовление мощного транзистора-17

    Согласно инструкции готовим состав из эпоксидной смолы и отвердителя для заливки формы для корпуса модуля.

    Читайте также:  Физическая величина электрическое напряжение мощность тока влажность воздуха

    Изготовление мощного транзистора-18

    Наполняем компонентом форму и даем время составу затвердеть.

    Изготовление мощного транзистора-19

    Снимаем прозрачный корпус, теперь он не нужен.

    Изготовление мощного транзистора-20

    Прибор почти готов.

    Изготовление мощного транзистора-21

    На заключительном этапе изготовления мощного мосфет транзистора наносится маркировка на лицевую часть корпуса сборки. Нанести такую маркировку можно лазером.

    Изготовление мощного транзистора-22

    Черной или синей краской заполняем углубления.

    Изготовление мощного транзистора-23

    На этом изготовление прибора считается закончено, сверх-мощный полевой транзистор готов к испытанию.

    Изготовление мощного транзистора-24

    Как сделать мосфет гигантского размера

    Источник

    Подключение мощных Мосфетов к микроконтроллеру

    В этой статье мы рассмотрим возможность подключения мощных Mosfet транзисторов для коммутации нагрузки с большим током сигналом с микроконтроллера. Это позволит подключать к микроконтроллеру цепи управления двигателями, светодиодами или любым устройством питания, которое работает с низким постоянным напряжением (DC).

    Силовые мосфеты — это электронные компоненты, которые позволяют нам контролировать очень высокие токи. Как и в случае с обычными МОП-транзисторами, у них есть три вывода, которые называются: Сток (D), Исток (S) и Затвор (G). Основной ток проходит между истоком и стоком (I SD), в то время как управление этим током достигается путем подачи напряжения на клемму затвора (относительно клеммы источника), известной как V GS.

    подключение мосфета к микроконтроллеру

    Принцип работы Мосфетов

    В исходном состоянии ток затвора практически равен нулю, поскольку внутри компонента клемма затвора подключена к своего рода конденсатору. Поэтому ток затвора протекает только в тот момент, когда мы меняем уровень входного напряжения (изменение логического состояния), и это является причиной, почему потребление Mosfet (как в случае всех логических схем MOS) увеличивается пропорционально частоте переключения.

    Существуют «силовые мостики» двух типов: те, что в канале N, и в канале P. Разница между ними заключается в полярности соединения исток-сток и в том, что напряжение затвора P-канала отрицательное (те же различия, которые существуют между NPN и PNP транзисторами).

    принцип работы мосфетов

    Мощный мосфет может работать в «линейном режиме» или в «насыщенности». В аналоговых системах, например на выходных каскадах усилителей звука, мосфеты работают в линейном режиме, тогда как в цифровых системах, в которых они используются в качестве цифровых выключателей питания, они работают в режиме отключения (ВЫКЛ) или насыщения (НА).

    В этой статье мы проанализируем только тот мосфет, который используется в качестве цифровых коммутаторов. Когда mosfet находится в состоянии насыщения, значение внутреннего сопротивления между истоком и стоком (Rsd) очень низкое, следовательно рассеиваемая мощность в нем будет незначительной, однако ток через него может проходить очень высокий.

    работа мосфета в качестве ключа

    Чтобы довести Mosfet до насыщения, необходимо, чтобы управляющее напряжение на клемме затвора было достаточно высоким, и это может быть проблемой, если мы напрямую используем низкое выходное напряжение микроконтроллера.

    Читайте также:  Потребляемая мощность настенных газовых котлов

    Я лучше объясню на примере

    Для насыщения биполярного транзистора (типа BC548) необходимо превысить пороговое напряжение базы, которое составляет всего 0,6 В. Управляющее напряжение 0,6 В может быть получено с любой цифровой схемы, работающей от 5 В, 3,3 В и до 1,8 В.

    И наоборот, напряжение, необходимое для приведения в действие Mosfet (называемое «пороговым напряжением» или V th), намного выше (несколько вольт) и зависит от модели Mosfet.

    Более того, даже если бы мы достигли этого значения, этого было бы недостаточно, потому что мы должны превысить значение линейной области работы, чтобы привести ее к насыщению. Если нет, проводимость не будет полной, и, следовательно, часть мощности будет рассеиваться в mosfet в виде тепла, потому что мощность, рассеиваемая mosfet, является результатом умножения между падением напряжения и током, проходящим по нему (Pmosfet = Vsd * Isd).

    линейный режим работы мосфета

    На графике мы видим кривые движения типичного N-канального мосфета с разными напряжениями на затворе в двух рабочих областях (линейная область слева от графика и насыщенность справа).

    Как мы видим, если мы хотим получить максимальный выходной ток, напряжение на затворе (VGS) должно быть 7,5 В. Это значение варьируется в зависимости от используемой модели mosfet.

    Для решения этой проблемы есть две возможности: использовать адаптер, который увеличивает выходные уровни микроконтроллера, или использовать mosfet, который работает с более низкими напряжениями на затворе. МОП-транзисторы с низким уровнем управления затвором известны как «силовые МОП-транзисторы логического уровня».

    диаграмма управления затвором мосфета

    На графике мы видим кривую движения мосфета «логический уровень» IRL530 (зеленого цвета) по сравнению с классическим мосфетом IRF530 (синим цветом).

    Вертикальная полосатая линия указывает на логический уровень 4,75 В (типичный выходной уровень микроконтроллера, питаемого от 5 В). Как мы видим, максимальный выходной ток IRF530 не превышает 2,6 А, хотя эта модель способна выдавать гораздо больший ток, в то время как IRL530 превышает 20 А (полная проводимость).

    Если бы наш микроконтроллер работал с напряжением 3,3 В, IRF530 даже не начал бы запускаться.

    управление затвором мосфета

    Поэтому выбор типа «логический уровень» Mosfet является лучшим выбором при работе с цифровыми цепями.

    На рисунке мы видим соединение «логического уровня» mosfet с микроконтроллером для включения светодиодной ленты. Как объяснялось в начале этой статьи, когда логический уровень управления изменяется, на мгновение mosfet поглощает определенный ток, который заряжает внутренний конденсатор терминала Gate.

    Импульсное регулирование мощности (ШИМ) с применением мосфетов

    Резистор 4,7К служит для ограничения этого начального тока. Мы могли бы использовать любое значение сопротивления, но низкое значение позволяет получить быструю зарядку этого конденсатора и, следовательно, более быстрое переключение mosfet. Быстрая коммутация мосфета полезна если мы хотим использовать импульсное регулирование мощности (ШИМ).

    Читайте также:  Мощность стальных радиаторов отопления 500

    В этом типе регулирования, если бы переключение mosfet было «медленным», оно было бы длиннее в линейной зоне и, следовательно, увеличивало бы рассеивание мощности в нем, особенно если мы работаем с высокими частотами. Как только Мосфет переключился, затвор больше не поглощает ток. Поэтому, если мы планируем использовать наш mosfet для простого включения и выключения, значение этого R может быть и 10K.

    Напротив, если мы хотим модулировать выходную мощность с помощью ШИМ-модуляции, для нас удобно использовать значение сопротивления 4,7 К, 3,3 К или 1,2 К включительно. Лучший выбор зависит в основном от частоты ШИМ.

    Сопротивление 100 К замкнутое на землю, служит для определения точного логического состояния в том случае, если микроконтроллер не сделал этого, как например в фазе инициализации того же самого.

    Если у нас возникла необходимость подключить Mosfet без «логического уровня» к цифровой цепи, мы можем добавить транзистор, который позволит нам увеличить управляющее напряжение, как мы видим на следующем рисунке.

    Импульсное регулирование мощности (ШИМ) с применением мосфетов

    Принцип работы очень прост. Когда выход микроконтроллера имеет низкий логический уровень (0 вольт), транзистор не работает, и, следовательно, его коллектор, который подключен к затвору mosfet, будет иметь положительный потенциал 12 В через положительное сопротивление.

    Когда выходной сигнал микроконтроллера становится высоким (1,8 В, 3,3 В или 5 В), транзистор приводит в действие и доводит затвор мосфета до 0 В, поэтому он прекращает движение. Как видите, эта схема имеет дефект, который работает наоборот, то есть активируется, когда уровень выходного сигнала микрофона низкий.

    Несмотря на это, преимущество в том, что напряжение затвора достигает максимального напряжения питания, что гарантирует полное насыщение любого типа мосфета, который мы подключаем. Значение сопротивления затвора, связанного с положительным, изменяет скорость переключения полевого двигателя, как объяснено в предыдущем случае. (высокие значения для медленного переключения и низкие значения для быстрого переключения (ШИМ-модуляция).

    Мосфет-шим модуляция

    Если мы хотим использовать общий mosfet (не «логический уровень») с неинвертированной логикой управления, мы можем изменить его на P-канал, как показано на рисунке. Обратите внимание, что выходная мощность (в примере, светодиодная лента) подключена к земле (отрицательной) вместо положительной.

    Единственная проблема, представленная этим последним решением, состоит в том, что его нельзя использовать, если мы хотим управлять светодиодной полосой RGB с 3 каналами, потому что эти полосы обычно имеют общий анод (уникальный положительный), в то время как мы использовали бы полосу RGB с общим катодом (общий негатив). В любом случае, это решение очень полезно во многих случаях и сможет пригодлится в ваших проектах.

    Источник