Conmutación de alta potencia mediante MOSFET

Para un proyecto, necesito un medio para cambiar un circuito de alta corriente entre dos inductores. El propósito es que cada inductor sirva como un electroimán, y se cambian cada 15 s aproximadamente para que uno de los dos se enfríe antes de comenzar de nuevo. El sistema que diseñé usa arduino como controlador y un par de MOSFET conectados en línea para cambiar el circuito electrónicamente. La corriente entregada a cada inductor debe ser de alrededor de 75 A a 12 VCC. En este ejemplo específico, utilicé tres MOSFET de 35 A en cada 'banco' que funcionarían de manera similar a un solo relé. Aquí está el esquema:

Esquema diseñado bajo revisión

El banco B de MOSFET es un empalme de la línea verde al banco C. La idea es que el banco A actuará como un interruptor de suministro (Abierto = SIN energía), Banco B (Cerrado = IND1 ENCENDIDO, IND2 APAGADO), Banco C (Cerrado = IND1 APAGADO, IND2 ENCENDIDO). El interruptor de suministro actúa para aislar IND2 de IND1 . Por el contrario, al no tener el interruptor de suministro y el empalme, la única forma en que podría suministrar energía al segundo inductor es si también lo estuviera suministrando al primero. Es por eso que he incluido el tercer banco más a la izquierda en lugar de un simple 2, ya que necesito desviar la energía más allá del primer inductor.

Pregunto por algunos aspectos:

1) Siento que necesito más diodos en el circuito para proteger contra el contragolpe. ¿Se han agregado los diodos en los lugares correctos?

2) ¿Están todas las conexiones correctas para que los interruptores y el circuito funcionen? (Específicamente los bancos MOSFET y Source/Drain)

Aquí hay una imagen que encontré de un circuito NCH de ejemplo:

Ejemplo de circuito MOSFET de canal N

A partir de esta imagen, parecería que, de hecho, tengo las conexiones de fuente y drenaje para cada MOSFET cableadas correctamente, con la fuente en el extremo positivo y el drenaje en el extremo negativo . Por favor, aclare si está mal.

3) ¿Existe una solución para el problema de VGS descrito, de que los MOSFET no cambien simultáneamente?

Ambos inductores están en paralelo. No estás cambiando entre ellos. También su esquema se beneficiaría de cables más cortos para que podamos ver mejor los componentes.
Y use símbolos de tierra para erradicar todas las líneas de 0 V. También puede unir tres puertas y usar una resistencia de puerta para cada conjunto. Dibuje los transistores de la manera correcta para que la corriente fluya desde la parte superior del esquema hasta la parte inferior.
Sospecho que su tiempo de enfriamiento será mucho más largo que su tiempo de calentamiento a menos que tenga algún tipo de enfriamiento forzado. ¿Hay alguna razón por la que no haya diseñado un inductor decente? También está operando justo en el límite de 25 A de los MOSFET. Iría por cuatro o cinco en paralelo y me aseguraría de que haya hecho sus cálculos térmicos.
Ediciones publicadas y esquema actualizado. Pensamientos ahora?
Lo siento, el esquema empeoró. Las fuentes del transistor deben conectarse a tierra, pero su cable verde está flotando. También ha cambiado la fuente y el drenaje de algunos de sus transistores. Perdóname, pero no estoy seguro de que estés listo para este proyecto.
Deberá conectar las tierras juntas directamente o a través de una resistencia pequeña. Además, los mosfets no se encenderán por igual con los mismos Vg exactos, por lo que podría haber un problema con eso (uno se enciende antes que los demás y explota). Además, puede minimizar el contragolpe si reduce la velocidad de conmutación (con un condensador colocado estratégicamente).
El grupo de transistores más a la izquierda parece innecesario.
Después de la actualización, encontrará la justificación para el cable verde y los transistores más a la izquierda. Mi problema en cuestión es el VGS squarewav descrito y la confirmación de que las conexiones de fuente y drenaje en los NCH son correctas.
Ejecute ambos juntos con la mitad de corriente a través de cada uno.
No estoy seguro de por qué eliminó su esquema, pero dejó la pregunta en un estado incomprensible, por lo que revertí el cambio. Si realiza más ediciones, asegúrese de que los resultados tengan sentido.

Respuestas (3)

El "cable" rojo que se conecta desde el extremo negativo del suministro de 12 V y corre horizontalmente hacia los drenajes de los MOSFET no debería estar allí. Los drenajes de los tres MOSFET deben conectarse juntos y a un solenoide, pero no al suministro de 12 V.

Si los MOSFET están clasificados para una corriente máxima de 25 A, recomendaría usar al menos cuatro en paralelo para impulsar 75 A.

Puede haber muchos otros problemas con su circuito, pero no ha proporcionado suficiente información para ser más específico. Y por favor, limpie su esquema para reducir el espacio en blanco excesivo.

Estoy pidiendo algunos aspectos: siento que necesito más diodos en el circuito para proteger contra el contragolpe. Por favor, describa dónde deben agregarse.

No, el lugar donde necesita los diodos es en el flyback del inductor, como se muestra. Asegúrese de que los diodos puedan manejar la corriente/voltaje de las bobinas, que pueden llegar a ser bastante grandes. Es posible que deba conectar diodos en paralelo si se calientan o se queman. (sin conocer la corriente/voltaje de retorno, será difícil decir cuántos necesita)

Me pregunto si tengo todas las conexiones correctas para que funcione. (Específicamente los bancos MOSFET)

Aparte de lo que ya se ha dicho, los mosefets conectados al cable rojo no son necesarios y son redundantes. Ya puede cambiar las cargas, y un interruptor para los interruptores parece redundante y solo agrega complejidad

¿Y está seguro de que los únicos diodos necesarios son los de los inductores como se muestra? Asumiría que podría haber diodos en los MOSFET o en la línea negativa del circuito.

¿Está tratando de representar una carga inductiva o un inductor? Un inductor tendrá muy poca resistencia una vez saturado y provocará un cortocircuito en la batería o en la fuente de alimentación. Sugeriría comprar un electroimán en lugar de intentar usar un inductor. Son dos cosas completamente diferentes en realidad pero muy similares en muchos aspectos. Un inductor está diseñado realmente para reducir la corriente de entrada en un circuito mientras el flujo se acumula en su interior (esta es una vista muy básica de un inductor que conozco). Sin embargo, cuando se apaga un inductor, el flujo se descompone en el interior y, al hacerlo, crea un voltaje (más alto) que puede ser perjudicial para los interruptores y, por lo tanto, para el uso del diodo de retorno. Dices que necesita cambiar cada 15 segundos o te refieres a 15000Hz que tendría un poco más de sentido si lo fuera. El circuito, tal como está, podría echar mucho humo o simplemente quemar los cables utilizados para conectar los inductores. Tenga cuidado si crea este circuito y, si lo hace, responderá a la mayoría de las preguntas que haya hecho. Sugeriría comenzar poco a poco y ver qué sucede antes de intentar cambiar 75A a 12v. Supongo que planea usar una batería de automóvil de 12 voltios para obtener esa corriente, tenga cuidado con esas baterías que pueden explotar si se cortan, especialmente al eliminar la causa. del cortocircuito. La batería de un automóvil puede derretir una llave inglesa si se cae sobre los terminales, tenga cuidado. Sugeriría comenzar poco a poco y ver qué sucede antes de intentar cambiar 75A a 12v. Supongo que planea usar una batería de automóvil de 12 voltios para obtener esa corriente, tenga cuidado con esas baterías que pueden explotar si se cortan, especialmente al eliminar la causa. del cortocircuito. La batería de un automóvil puede derretir una llave inglesa si se cae sobre los terminales, tenga cuidado. Sugeriría comenzar poco a poco y ver qué sucede antes de intentar cambiar 75A a 12v. Supongo que planea usar una batería de automóvil de 12 voltios para obtener esa corriente, tenga cuidado con esas baterías que pueden explotar si se cortan, especialmente al eliminar la causa. del cortocircuito. La batería de un automóvil puede derretir una llave inglesa si se cae sobre los terminales, tenga cuidado.

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