Necesito diseñar un circuito que pueda encender y apagar un motor de CC. El motor es como un motor de cabrestante en un camión y puede consumir grandes cantidades de corriente, en algunos casos hasta 200 amperios. El motor funciona con un voltaje de alternador estándar de ~14 V CC. Si quiero poder encender y apagar este motor desde un circuito digital, ¿qué dispositivos existen que podría usar para la conmutación? ¿Existen dispositivos similares a MOSFET que puedan manejar 200 amperios?
El interruptor de solenoide de CC, que se usa en los carritos de golf y en los motores de arranque de automóviles, puede hacer el trabajo. Intente buscar en Google "Interruptor de relé de solenoide para carrito de golf de servicio continuo de 300 amperios". Hay muchas partes en el rango de $ 20 .. $ 30 cada una.
Voy a estar en desacuerdo con algunas cosas ya dichas. Creo que los tiristores no son una buena opción para esta aplicación. Esto se debe a que su voltaje directo será una fracción significativa del único suministro de 12V. Eso no solo requerirá que se disipe una gran cantidad de calor de alguna manera, sino que también reducirá la transmisión al motor.
Un relé podría funcionar. El problema es que necesita un relé muy robusto no solo para conducir 200 A, sino también para romper el circuito con una carga inductiva sin freír o soldar los contactos.
Dado que el voltaje es bajo, miraría múltiples FET de canal N en paralelo como interruptores de lado bajo. Eso tampoco será barato, pero cambiar 200A con carga inductiva no será barato sin importar cómo se haga. Digamos que puede obtener FET de 20 A y 20 V con Rdson de 15 mOhm (no busqué inventar algo vagamente plausible). 10 en paralelo le daría la calificación de 200A en teoría con 1,5 mOhm de resistencia. Eso aún disipará un total de 60 W, pero al menos se distribuirá en 10 dispositivos. Sin embargo, los FET no compartirán la carga exactamente por igual y querrás algo de margen. En este caso, usaría quizás 15 de estos FET en paralelo. Eso reduce tanto la disipación total como la disipación de cada uno. Dado que los desagües están conectados entre sí, puede atornillarlos todos al mismo trozo grande de aluminio corrugado.
También necesita un lugar para que vaya la corriente de retroceso inductivo. Dado que su voltaje es bajo, esto se hace mejor con un montón de diodos Schottky en paralelo en reversa a través del motor. Los diodos Schottky no comparten bien la corriente, pero con un cable separado para cada uno y si solo apaga el motor ocasionalmente (una vez cada pocos segundos), debería funcionar. Puede poner resistencias deliberadas de 50 mOhm o más en serie con cada diodo Schottky. Solo conducen por un corto tiempo cuando el motor está apagado, por lo que puede salirse con la suya utilizando principalmente la corriente máxima en lugar de los números promedio de corriente sostenida. Sin embargo, reduciría la calificación en un 25% al menos de todos modos.
Si su circuito no se ve afectado por una gran carga inductiva, puede usar un relé con una clasificación de corriente conmutada alta. Digikey tiene un montón de posibles candidatos como este -> Digikey Relay
Está clasificado para 500A con una clasificación de bobina de 130mA/12VDC. Un poco caro, pero podría estar en la línea de lo que estás buscando.
Nunca he visto MOSFET que puedan manejar 200A. En este tipo de aplicación, se utilizan con mayor frecuencia tiristores (SCR), algunos tipos pueden cambiar corrientes de varios kA.
Los tiristores en forma de disco hacen frente a la alta corriente al tener una gran área de contacto para el ánodo y el cátodo (parte superior e inferior del disco). Al mismo tiempo drenan el calor producido.
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Olin señala que esta es una aplicación de bajo voltaje, y tiene toda la razón. Debe haber perdido esto, demasiado centrado en el 200A.
De todos modos, como es un voltaje tan bajo, la caída de voltaje sobre los tiristores le dará a esta solución una baja eficiencia; no obtendrá el voltaje completo para el motor.
Sin embargo, dejaré esta parte de mi respuesta porque puede ser interesante para otros usuarios que buscan una solución de muy alta corriente.
Sean menciona correctamente los relés (para este tipo de relés, el nombre en realidad es contactores ). Tienen la ventaja de que disiparán menos energía, pero pueden hacer cosas desagradables cuando se encienden o apagan. (Cambiar 200A no es para los débiles de corazón).
En una aplicación de barco eléctrico, tenemos un encendido/apagado de corriente similar con Czonkas . Creo que los he visto mencionados en otra publicación que agregaré en breve.
ACTUALIZACIÓN: enlace Relés mecánicos de alta corriente
Sí hay. Aquí hay algunos FET que harán lo que quieras:
Ambos están disponibles por menos de $10 en Digikey en cantidades que no se agotarán pronto.
Consiga un interruptor de vacío de kilovac en Carpinteria Ca. Puede obtener una bobina de 12 voltios o 24 voltios. Mucho más simple y fácil de implementar. Este es el motivo: el uso de MOSFET en aplicaciones de motor es complicado, ya que el tiempo de inactividad es fundamental debido a que la inductancia del motor y los cables producen voltajes muy altos. Los diodos Schottky funcionan, pero es posible que aún necesite una red RC para evitar que la fem trasera sople los MOSFET. Además, controlar los MOSFET no es trivial, necesita un buen controlador de puerta y, dado que tendrá muchos en paralelo, la capacitancia de entrada es lo suficientemente alta como para ser un problema si el controlador de puerta no tiene una impedancia de salida lo suficientemente baja. Además, el circuito debe estar bien hecho eléctrica y mecánicamente. Las trazas de PCB deben ser lo suficientemente anchas y cortas para manejar la corriente. A menos que desee un proyecto, obtenga un relé de vacío y listo.
Estoy muy de acuerdo con Connor Wolf. Sí, hay muchos dispositivos MOS con Rds-on muy bajo y corrientes muy altas. Un ejemplo podría ser IRFS7730 con un teórico 246A y un práctico 60A (a 80A los cables se derretirán), pero recomendaré en su lugar un caso realmente bueno, ¡los nuevos modelos de carcasa D2PAK con 5 o 6 pines de fuente! estos realmente tienen al menos 150 amperios, reales para siempre. ¡Un ejemplo es IRFS7534-7 con sus cinco pines de fuente!.
Pero no abuses de un solo caso: pon varios en paralelo, para reducir el encendido y la disipación de RDS, de lo contrario los freirás. Calcule la potencia disipada usando I2R y asegúrese de que su motor esté alimentado durante el arranque cuando absorberá 8-10 veces más que su corriente nominal.
Y no olvide absorber la corriente de retorno del motor con muchos diodos Schottky (por ejemplo, 16 piezas de 8 A/24 V en paralelo) cuando el motor deba detenerse. De lo contrario, el MOS quedará expuesto a las corrientes de retorno del motor y se quemará.
Intente usar este MOSFET como interruptor.
IXTN660N04T4
Tiene una corriente continua de 660 A siempre que pueda enfriarlo. Tiene una resistencia de 0,85 mili-ohmios. Entonces, a 200 A, la caída sería de 0,17 V y se generarían 34 W de calor.
El dispositivo tiene una gran almohadilla aislada en la parte posterior que tiene una resistencia térmica de unión a almohadilla nominal de 0,144 C/W. La almohadilla tiene orificios para tornillos para el montaje. Entonces, en teoría, podría colocar esa almohadilla aislada justo en el marco del camión para absorber todo el calor que necesita.
Las conexiones de compuerta y drenaje de la fuente en la pieza están hechas con tornillos y orejetas de anillo.
Está disponible por $19.6 en Digikey.
http://www.digikey.com/product-detail/en/ixys/IXTN660N04T4/IXTN660N04T4-ND/6053919
La corporación IXYS vende otros MOSFET similares si necesita un estilo de paquete diferente.
Para evitar que el retroceso inductivo destruya el dispositivo cuando corte la energía del motor, debe instalar varios diodos TVS de grado automotriz en paralelo con el motor y con polarización inversa entre la salida del MOSFET y tierra.
davidcary
Sam