發問時間: 科學工程學 · 6 年前

Power Mosfet 選用問題 (負載為馬達)

我用NE555產生PWM脈波輸出,可調空乏比50~100%,以12K的頻率去開關Mosfet,將電源供應器的電源(12V/300W)透過Power MOSFET輸出給直流馬達,馬達為DC12V、20A,我用IRFZ44N,空乏比達到90%時,卻不到5分鐘就燒掉了,請問是哪邊出問題呢?

我查datasheet,IRFZ44N的:

PD:110W

ID:49A

VDS:22m歐姆

是因為PD太小嗎?請問我的應用中該選用何種常用的FET呢?

已更新項目:

請問555需要什麼Feedback和電流檢測保護呢?

我的功能就是利用PWM輸出直流脈波讓馬達調速而已

我有在負載後端加了10A的蕭特基二極體,所以電感性造成的突波應該也解決了

我散熱片用的是比TO220大點的,寬約30mm

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To:煙火大大

請問是哪張圖表可以查到在DC12V全導通時是8A的最大負載呢?要如何從該圖表判斷呢?

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To:阿明大大

如果後端是單純的電阻性負載呢DC12V、20A?我有個20A的發熱器,接上去依然燒毀。

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To:無人可解大大

我了解了,我可以取樣電流回授置前端,避免過載,轉速倒不是我在意的點,我的目的是控制功率不過載,所以轉速變慢那就表示重載,實際使用狀況會避免重載。

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To:阿明大大

我NE555的VCC為11.5V,由LM317定電壓供應,555的3腳串一顆10歐姆的電阻接到IRFZ44N的閘極,應該是夠了

恩,燒掉的時候超燙,所以重點我應該挑選:

1.RDS更低的FET

2.加大散熱片

3.PD功率更大的FET

請問在DATASHEET第一頁的PD=94W是代表什麼意思?最大容許通過94W?

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所以結論整體而言,IRFZ44N是夠用的,只是要加大散熱片,各位大大是這樣嗎?

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To:阿明大大

我沒辦法用電表看到瞬間啟動電流,所以我已經把電感性負載的馬達換成了純電阻性的加熱棒,一樣會燒掉FET,不過若是我將輸出調變在120W,用塑膠殼密封起來,雖然很燙,但也沒燒掉,實驗一晚了。

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所以是散熱片的問題?和FET較無太大關係嗎?

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To:煙火大大

第三張圖的意思是在說當VDS固定在25V時,調整VGS所得到的電流嗎?負載的所吃的12V不就是VDS嗎?我還是看不懂怎麼判斷12V時的電流為8A,請大大賜教

10 個已更新項目:

To:煙火大大

我看懂了,謝謝你,所以這棵FET根本就不適合加到20A,負載200多瓦

5 個解答

評分
  • 6 年前
    最佳解答

    你沒說有多少顆FET , 如只得一顆,當然燒硬,你可以並聯5顆FET , 就有500W , 將所有S及D腳並聯,G腳串一枚電阻再接在一起,要加散熱片,但不需絕緣。

    2015-06-09 19:16:42 補充:

    看看這裡http://trebor69.tripod.com/speedcnt.html

  • 阿明
    Lv 5
    6 年前

    馬達為DC12V、20A,正常負載時的電流,還是馬達起動時的電流?那起動瞬間最大電流?

    理想PWM的MOS只會有兩種狀態,截止(off)或飽和導通(on),截止時MOS沒電流不發熱,MOS飽和導通它有22毫歐姆 ( 22mΩ* 20A^2 =9W),MOS內部功率約9W是需要散熱,相當一般40W音響B類功率放大的散熱片

    這是理想狀態上實際MOS的閘極和有電容性,輸入PWM脈波電壓上升及下降會有積分延滯現象,PWM換切延滯MOS會有半導通狀態,半導通延滯時間增加會讓MOS效率差較易熱,

    2015-05-31 12:51:30 補充:

    補充一下

    一般傳統的直流馬達,起動的瞬間電流和空載電流相差十倍以上,假設20A是馬達正常負載電流,起動瞬間最大電流一定超過百安培以上,馬達負載常會有變化,馬達重載時電流可能20A~100A變化,電流會很大發熱,不是一顆IRFZ44N及簡單的小散熱片能承受

    2015-05-31 13:30:56 補充:

    MOS燒毀時有很燙嗎? 22mΩ* 20A^2 =9W ,20A時MOS內部功率約9W也是需要很大散熱片,還有555驅動電壓要足夠讓MOS能完全導通22mΩ ,

    2015-05-31 14:08:30 補充:

    你還是沒講清楚,馬達的起動瞬間最大電流是多少?馬達重載的電流會不會超出IRFZ44N承受範圍,假如你的線路有過載限流保護IRFZ44N也沒關係,限流保護IRFZ44N也不會燒毀,或是想用超大電流多顆的MOS跟它硬碰硬,燒保險絲也不會燒MOS

    2015-05-31 15:39:29 補充:

    瞬間啟動電流,用甌姆表量直流馬達的電阻值,這個電阻值就是馬達完全不轉的負載電阻(馬達不轉沒反電動勢電壓), 求12V電壓的這電阻值的電流值,就是啟動及重載可能會出現的電流,

    2015-05-31 15:50:26 補充:

    補充一下

    假如任何情況都不會超過20A , 你現在的散熱片也是不夠會引起燒毀,

    2015-06-03 10:51:57 補充:

    所以這棵FET根本就不適合加到20A,負載200多瓦

    其實解決方式是有多種,MOS輸出經過一個高頻電感(馬達雖然是電感性的負載因為是矽鋼片高頻感抗不佳),當MOS導通這幾微秒瞬間產生電感抗,高頻電感會讓最大電流延後到導通時產生,MOS內部20A負載200多瓦不會出現,最大電流只要MOS完全導通時出現,只有22mΩ* 20A^2 =9W ,不過還是搞清楚馬達起動電流,才能決定用幾棵和那種MOS晶體,

  • 6 年前

    請問555需要什麼Feedback和電流檢測保護呢?

    我的功能就是利用PWM輸出直流脈波讓馬達調速而已

    我有在負載後端加了10A的蕭特基二極體,所以電感性造成的突波應該也解決了

    我散熱片用的是比TO220大點的,寬約30mm

  • 6 年前

    IRFZ44N的Id 可達 49安培....

    555沒Feedback只有duty cycle 輸出,也沒current sensing保護?.

    請問....裝了什麼樣的散熱片?

    2015-05-30 22:18:52 補充:

    參考網路電路請注意保護措施,沒加過載保護就是失敗的參考電路!

    2015-05-31 13:22:51 補充:

    >>我的功能就是利用PWM輸出直流脈波讓馬達調速而已

    如果馬達卡死甚至重載不轉呢?

    或者輸出端短路呢?

    MOS一定死

    2015-05-31 13:27:10 補充:

    Feedback是為了讓轉速穩定,假設50%等於轉速一半,

    那加了重載轉速變慢了你該如何知道?

    2015-06-03 08:21:16 補充:

    如果版主只是學校專題交差?

    就照煙火大大所言:多並聯幾顆功率晶體、做好 Heatsink....

    如果是公司的專案....= ="

    建議做好限流保護。有專用的IC可用,用555太粗俗了!

    2015-06-03 08:23:24 補充:

    此外,馬達電源供應部分並聯一顆突波吸收器 / 變阻器,規格14V,

    容量與時間越大越好。

    2015-06-09 20:23:41 補充:

    限流電組才是關鍵!

    電阻用1歐姆,但是...電阻耐功率需150W以上!

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  • 煙火
    Lv 7
    6 年前

    應該是 PD 太小了,90% 時馬達負戴都超過200watt,並幾只把功率加大,也必须加散熱器可解法,跟本週之星大大意見一致。

    2015-05-31 09:58:22 補充:

    反過來說,設計時,全導通須讓 Power MOSFET 輸出給直流馬達可以正常運作才是合標,是吧。

    前面甚麼佔空比,甚麼頻率都只是控速手段,最後馬達得到的是向下的電壓電流變化。

    首先要讓馬達通過 MOSFET 全功率正常運作。方法只有增加 MOSFET 的功率和加強散熱。

    2015-05-31 10:41:31 補充:

    查該管 IRFZ44N 在 dc12V 時全通電流承載是 8A。

    開關狀態,在 dc12V 時,1ms 電流承載是 30A。

    開關狀態,在 dc12V 時,100us 電流承載是 100A。

    我覺得乾趣用開關式電源,通過調壓後,改變直流電壓,驅動馬達轉速來得比較實際。

    2015-05-31 17:58:31 補充:

    Data 第三頁的 Fig3,也就看到提供的参巧電流值。

    補充:

    1. 就是先讓馬達全速可以正常運轉。

    2. 再設回授控制最高佔空比,防過載,還雖在馬達停轉時加入短路電路,免得馬達負重後反轉。

    小小意見。

    2015-05-31 19:27:14 補充:

    我看的 pdf 是飛利蒲,共9頁,第三頁,圖三為「最大安全工作區圖」。

    2015-05-31 19:54:51 補充:

    看懂就好,所以並聯幾只是可行的。這樣胞和降壓更少。

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