¿Cómo puede sobrecalentarse este MOSFET? ¿Qué tan grande debe ser el disipador de calor?

Tengo un circuito muy simple. Un MOSFET ( TK15D60U ) alimenta una cama de calor de 3 a 4 ohmios con 19,6 voltios. Según mis cálculos, esto da como resultado 6,5 amperios. El adaptador de corriente parece tener sus especificaciones a un máximo de 6,32 A, pero parece funcionar bien. El MOSFET debe poder manejar un drenaje continuo de 15 amperios. El drenaje debe poder manejar 600v, por lo que 19.6Vdc debería estar bien.

La compuerta es impulsada por 25Vdc a través de una resistencia de 10k a la compuerta y una resistencia de 100k desde la compuerta a tierra (para permitir que se escape y descargar la compuerta, pensé que era algo bueno). Así que efectivamente hay (25vdc/110k)*100k=22.7Vdc voltaje en la puerta. El voltaje de la fuente de la puerta es de 30 V, por lo que está por debajo del máximo.

Lo que puedo leer de la hoja de datos es que la resistencia de encendido de la fuente de drenaje @Vgs 10Vdc @ 10Amps es de aproximadamente 0.15Ohm. Tomemos 0.2. Realmente nunca pensé en la resistencia ON. Pensé que la puerta estaría completamente abierta, por lo que la resistencia debería ser mínima y la manejaría sin problemas. Pero cuando el MOSFET está activo, se vuelve demasiado caliente para tocarlo en aproximadamente 10 segundos.

Ahora bien, esta parte es algo con lo que no estoy tan familiarizado. De ahí la pregunta. ¿Es cierto que la fórmula P=(I2)*R (Watt=Amperio al cuadrado * resistencia) produce (6.5A*6.5A)*0.2Ohm=6.5Watt que se disipa a través del MOSFET?

6.5 Watt es mucho si me preguntas en un TO-220. ¿No lo es? ¿Qué tan grande debe ser el disipador de calor para manejar eso? ¿Debo enfriarlo activamente usando un ventilador? Todo lo que tengo ahora es este disipador de calor muy pequeño. Este tema es probablemente una risa para los expertos por aquí.

Disipador de calor TO-220

3/4 te refieres a 0.75 o 3R a 4R?
¿Estás usando PWM? La resistencia de compuerta de 10k dará un encendido muy lento, por lo tanto, mucho tiempo en la zona de Rds alta.
Ese es un valor RdsOn realmente alto. Elija otro dispositivo con algo mucho menos de 0.1R
@BrianDrummond Perdón por la confusión, quise decir de 3 a 4 ohmios.
¡Es genial que stackexchange agregue un enlace a la hoja de datos automáticamente! La hoja de datos de Farnell (que agregó SE) dice con una marca de agua GRANDE: No recomendado para un nuevo diseño. El que tengo no dice eso. Ahora veo, ¿un RsdOn de 0.02Ohm es más común (obtenido de una búsqueda rápida)?
Entonces, ¿se calculan correctamente los 4 a 6.5 vatios que disipará el MOSFET?
No fue SE quien agregó el enlace ... fui yo;)
Corrección de @Trevor: ¡Es genial que los miembros de SE sean tan útiles para agregar un enlace a la hoja de datos! Gracias Trevor.
SÍ, sus cálculos son bastante parecidos... debe tener en cuenta la resistencia de encendido con la resistencia de carga para obtener la corriente real, aunque con una resistencia de encendido tan grande.
@WesleyLee No lo he verificado, pero creo que es muy poco probable que en esta configuración sea PWM. Gracias por tu comentario. Si solo gira cada 30 segundos más o menos, pensé que 10k sería un valor seguro.
@Trevor Sí, entiendo tu punto de agregar la resistencia para obtener la resistencia total. Lo que parece un cálculo iterativo. Sin embargo, el multímetro que tengo fluctúa en la medida de ohmios de la cama de calor de 3 a 4 ohmios. Así que no es exacto de todos modos. Gracias por la ayuda. Encontraré otro IC con RdsOn mucho más bajo.
Por cierto, calculo 7.5W en el peor de los casos con Rload = 3 y Ron = .2 I = 6.125. Eso al cuadrado *.2 =7.5W. Y sí, eso es demasiado alto para un To220 desnudo.

Respuestas (1)

Calculo 7.5W en el peor de los casos con Rload =3 y Ron = .2

Yo = 6.125A.

Eso al cuadrado *.2R = 7.5W.

Sí, eso es demasiado alto para un To220 desnudo. A 83,3 C/W del canal al ambiente del dispositivo, eso es un enorme aumento de temperatura de 625 C. Así que se va a derretir.

Podría agregar un enorme disipador de calor, pero realmente necesita encontrar un MOSFET diferente que tenga una resistencia en el rango de miliohmios.

Nunca pensé en el valor C/W. Gracias por agregar ese cálculo. Ahora entiendo más cómo elegir un disipador de calor. Supongo que se trata de tomarme mi tiempo para responder todas las preguntas que tengo en lugar de "apresurarme" a obtener la información que creo que necesito . Pero eso es con cada cosa cuando se aprende, supongo.
¿Cómo puede sobrecalentarse este MOSFET? ¿Qué tan grande debe ser el disipador de calor?
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