Disipación de potencia del transistor SOT-23 NMOS

Lo que ha calculado es la potencia disipada por el solenoide y el transistor juntos. El transistor tal vez caerá 0,1 voltios cuando pase 0,2 amperios, por lo que su disipación de potencia es de 20 milivatios.

En tu caso, el 2N7002 quizás esté un poco más cerca del límite. Vea el gráfico a continuación: -

Lo que esto le dice es que si maneja la puerta con 5 voltios y está pasando 0,2 amperios a través del drenaje, la caída de voltaje del drenaje a la fuente podría ser de 0,3 voltios. La potencia disipada es de 60 mW.

Sin embargo, si está manejando la puerta con señales lógicas de 3V, es probable que se fríe porque a 0.2A no hay resolución para la curva de 3V. En realidad, el circuito tomará alrededor de ~ 50 mA con el 75% del voltaje a través del transistor, por lo que la potencia sería de ~ 675 mW y demasiado para un 2N7002 insignificante.

Aparte, después de leer la hoja de datos, ~0.1A (Fairchild) es el límite absoluto para el 2N7002, por lo que no debe considerar usar este dispositivo para controlar un solenoide de 0.2A. Por otro lado, para NXP, el límite es de 300 mA (paquete SOT23), por lo que debe verificar cuál es la fuente para el dispositivo. Puede ser molesto cuando diferentes proveedores hacen esto. Supertex state 115mA (igual que FC) y no entraré en ningún otro, pero espero que vea el problema.

También necesitará un diodo de captura de retorno a través del solenoide porque, cuando apaga el FET, la corriente a través del solenoide ha creado un campo magnético y, por lo tanto, ha almacenado energía; esta energía se convierte en un gran pico de voltaje que dañará fácilmente los transistores. cuando intentan desactivar el solenoide.

Estás calculando mal la disipación de potencia de tu transistor.

18V * 0.2A es la potencia del solenoide. La potencia del NMOS es la caída de tensión en el transistor multiplicada por la corriente que lo atraviesa.

Por lo general, para un MOSFET completamente conmutado, tendrá un valor óhmico dado en la hoja de datos como rds (encendido), que es la resistencia en estado encendido. Entonces puedes calcular la potencia como si el transistor fuera una resistencia (P = I²R).

A menudo, la hoja de datos también cita una corriente de pulso máxima y la duración de esos picos, que sería lo que supone. Requerirá bastante más energía por un corto tiempo, pero necesita tiempo para que el calor se disipe y la pieza no se sobrecaliente y se dañe. Esos pulsos suelen ser mucho más cortos que segundos o minutos.

Cometes un error común. Debería usar el transistor NMOS como un interruptor, lo que significa que es conductor o no conductor. Cuando no es conductor, no fluye corriente, por lo que P = V * I = 18 V * 0 = 0 W, Bien, no hay problema.

Cuando el NMOS está conduciendo y el solenoide está activado, la corriente fluye, pero los 18 V no deben caer sobre el transistor, ¡deben caer sobre el solenoide! Si observa la hoja de datos de 2n7002, debe encontrar que tiene una resistencia de alrededor de 4 ohmios, este valor depende de los Vgs que aplique y la corriente. La corriente será de 0,2 A * 4 ohmios = 0,8 voltios. Por lo tanto, la potencia disipada será: P = 0,8 * 0,2 = 0,16 W ¡Esto es lo suficientemente bajo!

Conclusión: ¡esto funcionará absolutamente bien!

Estás usando el MOSFET como interruptor. Cuando el MOSFET está ENCENDIDO, aparecerá como una resistencia de bajo valor entre el drenaje y la fuente. Esto se llama Rds ON. Para un 2N7002 de NXP, esto es aproximadamente 2,8 ohmios (suponiendo que Vgs = 10 V, Id = 0,5 A y Tj = 25 C).

Con 200 mA de corriente de drenaje, la caída de tensión es de 0,56 V. La disipación de potencia del MOSFET es de 0,56 V * 0,2 A = 112 mW. Esto significa que con un suministro de 18 V, (18 V - 0,56 V) se encuentra a través del solenoide.

El momento en que el voltaje de su carga es importante es cuando el interruptor está APAGADO. En ese caso, el MOSFET no debería conducir corriente (quizás una pequeña fuga), y el MOSFET necesita "bloquear" el voltaje de suministro completo a través del drenaje y la fuente. Esta es la clasificación de voltaje de la fuente de drenaje, que es de 60 V para el 2N7002.

La razón por la que su prototipo parecía funcionar bien es porque solo teníamos una disipación de energía de 112 mW. La hoja de datos de NXP especifica una disipación de potencia máxima de 0,83 W a una temperatura ambiente de 25 °C. Los límites de potencia se establecen principalmente por la temperatura máxima de la unión y la resistencia térmica. Un SOT-23 tiene valores típicos de resistencia térmica de 100 - 150C/W (depende de la placa de circuito impreso, el diseño, etc., a menudo es una suposición).

Suponiendo el peor de los casos, la unión del dispositivo se calienta a 0,112 W * 150 C/W = 16,8 C por encima de la temperatura ambiente. Por encima de la temperatura ambiente es importante porque significa que es posible que deba reducir la potencia de un dispositivo si su producto necesita funcionar a temperaturas ambiente más altas. Por ejemplo, si el circuito necesita funcionar a una temperatura ambiente de 80 °C, la temperatura de la unión sería de 96,8 °C. El límite es 150C, por lo que el circuito debería estar bien para usar.

Es peligroso si las especificaciones de las piezas genéricas son diferentes entre los fabricantes. En ese caso, puede ser conveniente seleccionar un MOSFET diferente o permanecer dentro de las especificaciones del peor de los casos.