Я создаю управляемый Arduino драйвер RGB LED, используя драйвер постоянного тока WS2803, драйверы TLP250 MOSFET и IRF540N MOSFET. Вот как это выглядит:
Изображение уменьшено, поэтому его труднее увидеть, R3, R7 и R11 - резисторы 1 кОм.
Эта схема управляет светодиодной полосой RGB длиной 5 м (100 сегментов) и должна потреблять максимум 2 А / канал. Таким образом, каждый полевой МОП-транзистор должен выдерживать напряжение 2 А при макс. IRF540N рассчитан на 100 В / 33 А. RDSon должен быть 44 мОм. Таким образом, я подумал, что радиатор не понадобится.
Я, очевидно, хочу это сделать с ШИМ (ШИМ WS2803 с частотой 2,5 кГц), но давайте сосредоточимся на полном включенном состоянии. У меня проблема в том, что MOSFETS серьезно перегреваются в состоянии полного включения (переключение не происходит). Вы можете увидеть значения, которые я измерил в состоянии полного включения на картинке.
Кажется, TLP250 правильно управляет полевыми МОП-транзисторами (VGS = 10,6 В), но я не понимаю, почему у меня такой высокий VDS (например, 0,6 В на красных светодиодах). Эти полевые МОП-транзисторы должны иметь RDSon 44 мОм, поэтому, когда через них протекает ток 1,4 А, он должен создавать падение напряжения менее 0,1 В.
Вещи, которые я пробовал:
- снял TLP250 и подал 13 В прямо на ворота - думал, что МОП-транзистор не полностью открыт, но это не помогло вообще, VDS все еще был на 0,6 В
- убрал светодиодную ленту и использовал лампочку 12В / 55Вт на красном канале. Было 3,5 А, VDS был на 2 В и поднимался, когда MOSFET нагревался.
Итак, мои вопросы:
- почему VDS такой высокий и почему MOSFET перегревается?
- даже с VDS на 0,6 В и ID на 1,4 А мощность составляет 0,84 Вт, что, я полагаю, должно быть хорошо без радиатора?
- я был бы лучше с менее мощным MOSFET, что-то вроде 20V / 5A? Или используйте MOSFET логического уровня и управляйте им напрямую от WS2803 (хотя мне нравится оптическая изоляция TLP250).
Несколько заметок:
- У меня эта схема только на макете, и провода, соединяющие источник MOSFET с GND, тоже сильно нагреваются. Я знаю, что это нормально, поскольку через них протекает относительно высокий ток, но я подумал, что просто упомянул об этом
- Я купил MOSFET оптом в Китае, может быть, это не совсем IRF540N и имеют более низкие характеристики?
РЕДАКТИРОВАТЬ: еще одна вещь. Я создал этот контроллер на основе драйвера MOSFET отсюда . Парень использует отдельные источники питания для TLP250 и для нагрузки (Vsupply, VMOS). Я использовал один и тот же источник для обоих. Не уверен, что это имеет значение. И мой источник питания регулируется на 12 В 10 А, поэтому я не думаю, что проблема заключается в источнике питания.
Спасибо.
Ответы:
После получения IRF540N от уважаемого продавца, я могу точно подтвердить, что те, которые я использовал изначально, являются поддельными.
После замены поддельной на подлинную, я получил Vds = 85 мВ на красном канале. Чего я не ожидал, так это того, что настоящий FET нагрелся через минуту или около того. И тогда я понял, что эти полевые транзисторы сами не генерируют много тепла, а скорее нагреваются (и довольно много) от макета и проводов (Коннор Вольф упомянул это). Короткие провода, соединяющие источник FET с GND, сильно кричат, когда он находится в состоянии полного включения. Перемещение полевых транзисторов с макета подтвердило, что источником тепла был макет / провода. Поддельный становился горячим, но я действительно мог охладить его, просто прикоснувшись к нему. Подлинный был где-то между комнатной температурой и теплом. Btw. измерение Vds непосредственно на выводах FET против измерения на расстоянии 1 см на макетной плате с разницей в 200 мВ (85 мВ на контактах, 300 мВ на макете).
Вот несколько фотографий, подделка слева, подлинная справа и маркировка детали производителя внизу:
Хотя существует больше возможных маркировок упаковки IRF, как показано в этом документе, я не смог найти ничего похожего на поддельную (которая только подтверждает, что это подделка). Также вырезы в верхней части задней панели являются прямоугольными по сравнению с круглыми на оригинальной и в спецификации.
Спасибо ребята за все ваши комментарии! Схема теперь работает как положено (включая ШИМ).
источник
Согласно вашим измерениям, сопротивление верхнего транзистора:
Кроме того, как Madmanguruman заявил в своем ответе, принимая во внимание наихудший сценарий теплового сопротивления переход-среда, вы должны наблюдать разумное повышение температуры транзистора.
Вывод: предоставленные вами данные не соответствуют.
Возможные источники ошибки:
Первые два, по моему мнению, являются наиболее вероятными источниками ошибки.
Что касается второй части вашего вопроса, вам, безусловно, будет лучше с некоторым транзистором более низкого напряжения. Низкое сопротивление требует как можно более коротких каналов, в то время как высокое напряжение пробоя трудно достичь с короткими каналами. В этом случае, когда вы не ожидаете увидеть это высокое напряжение сток-исток, вы можете «обменять» некоторое номинальное напряжение на более низкое сопротивление.
источник
Я думаю, что «перегрев» - это немного преувеличение. Горячий, да, но перегрева нет.
Тепловое сопротивление перехода без теплоотвода для инфракрасной части:
При 0,84 Вт температура повышается до 52 ° C по сравнению с окружающей, что делает устройство слишком горячим для прикосновения. Деталь рассчитана на работу при температуре 175 ° C, но редко бывает полезно иметь на ней детали, которые могут обжечь оператора.
источник