Mengapa pengendali motor BLDC (1 kW) memiliki begitu banyak MOSFET?

Saya memiliki motor BLDC tiga fase 1 kW dari Cina, dan saya sendiri sedang mengembangkan controller. Pada 48 Vdc, arus maksimum harus sekitar 25 Amps dan arus puncak 50 Amps untuk durasi pendek.

Namun ketika saya meneliti pengontrol motor BLDC, saya menemukan pengontrol MOSFET 24 perangkat yang memiliki empat MOSFET IRFB3607 per fase (4 x 6 = 24).

IRFB3607 memiliki Id 82 Amps pada 25 ° C dan 56 Amps pada 100 C. Saya tidak tahu mengapa pengendali akan dirancang dengan empat kali arus pengenal. Perlu diingat bahwa ini adalah pengendali Cina yang murah.

Ada ide?

Anda dapat melihat pengontrol di sini, jika Anda membutuhkan bagian video yang diterjemahkan, harap beri tahu saya.

https://www.youtube.com/watch?v=UDOFXAwm8_w https://www.youtube.com/watch?v=FuLFIM2Os0o https://www.youtube.com/watch?v=ZeDIAwbQwoQ

Mengingat disipasi panas, perangkat ini akan beroperasi pada 15kHz sehingga sekitar setengah dari kerugian akan beralih kerugian.

Perlu diingat bahwa ini adalah $ 25 pengontrol Cina dan masing-masing MOSFET akan berharga sekitar $ 0,25. Saya tidak berpikir orang-orang ini sangat peduli dengan efisiensi atau kualitas. Kontroler ini dijamin selama 6 bulan hingga 1 tahun maks.

BTW dalam bahasa awam para pengguna, MOSFET disebut MOS-Tabung. Karena itu tabung.

Alasan menggunakan beberapa MOSFET adalah untuk menurunkan disipasi daya sehingga menghasilkan desain yang lebih murah .

Ya, satu MOSFET dapat menangani arus tetapi ia akan menghilangkan daya karena ia memiliki hambatan, biasanya 9 mohm untuk IRFB3607 .

Pada 25 A itu berarti 25 A * 9 m ohm = 225 mV drop

Pada 25 A itu berarti 25 A * 225 mV = 5.625 W disipasi daya

Heatsink untuk itu perlu substansial.

Sekarang mari kita lakukan perhitungan yang sama untuk 4 IRFB3607 secara paralel:

Sekarang 9 mohm dibagi 4 karena 4 perangkat paralel:

9 m ohm / 4 = 2,25 mohm

Pada 25 A itu berarti 25 A * 2,25 m ohm = 56,25 mV drop

Pada 25 A itu berarti 25 A * 56.25 mV = 1,41 W daya disipasi

Itu 1,41 W adalah untuk semua MOSFET bersama-sama sehingga kurang dari 0,4 W per MOSFET yang dapat mereka tangani dengan mudah tanpa pendinginan tambahan.

Perhitungan di atas tidak memperhitungkan bahwa Rdson 9 mohm akan meningkat ketika MOSFET memanas. Itu membuat solusi MOSFET tunggal bahkan lebih bermasalah karena heatsink yang lebih besar diperlukan. Solusi 4 MOSFET mungkin "hanya mengelola" karena masih memiliki beberapa margin (0,4 W dapat meningkat menjadi 1 W dan itu akan tetap OK).

Jika 3 MOSFET lebih murah dari satu heatsink (untuk menghilangkan 6 Watt) maka solusi 4 MOSFET lebih murah .

Juga biaya produksi mungkin sedikit lebih rendah untuk menempatkan 4 MOSFET dibandingkan dengan 1 MOSFET + Heatsink karena MOSFET harus disekrup atau dijepit ke heatsink, itu pekerjaan manual sehingga menambah biaya.

Manfaat tambahannya adalah keandalannya menjadi lebih baik karena keempat MOSFET tersebut sejauh ini tidak "bekerja" sekeras MOSFET tunggal.

Bisakah kita menggunakan "4x" lebih besar, 2,25 mohm MOSFET?

Tentu, jika Anda bisa menemukannya! 9 mohm sudah cukup rendah. Semakin sulit (dan lebih mahal) untuk menjadi lebih rendah karena pengaruh kawat ikatan ikut berperan. Juga pasti empat "tengah jalan" MOSFET lebih murah daripada satu MOSFET besar.

Untuk hampir semua komponen listrik, masa pakai berkurang secara eksponensial dengan meningkatnya suhu. Hal ini terutama berlaku untuk kapasitor, yang ditemukan pada driver motor BLDC untuk mengurangi kebisingan listrik dan puncak arus tinggi.

Katakanlah pengontrol dengan 4 FET per fase meningkat suhu sebesar 10 ° C pada beban terukur. Dengan asumsi suhu sekitar 30 ° C, pengontrol akan berjalan pada 40 ° C. Pada suhu ini, kapasitor elektrolitik aluminium dengan kisaran suhu standar dapat bertahan lebih dari 120.000 jam.

Jika pengontrol yang sama dibangun dengan 1 FET per fase alih-alih 4, resistansi akan meningkat dengan faktor 4 dan kerugian I ^ 2R juga akan meningkat dengan jumlah yang sama. Dengan heat-sink yang sama, controller akan mengalami 4 kali pemanasan di atas ambien. Sekarang akan berjalan pada 70 ° C. Ini akan memotong masa pakai kapasitor sekitar faktor 10, dan juga akan mengurangi umur komponen lain dengan cara yang sama. Untuk mengatasi ini, heatsink yang lebih besar akan diperlukan, dan itu akan lebih murah (dan lebih kecil) untuk hanya menggunakan lebih banyak FET.