MOSFET vs. eficiencia de potencia del relé

Pregunta de novato aquí. Estoy montando una caja de conmutación remota para circuitos de potencia a bordo de un yate. El diseño es para una Raspberry pi central para enviar órdenes a algunas cajas, cada una de las cuales controla una serie de circuitos distribuidos a través del recipiente. Cada caja contendrá un Arduino comunicándose con el RPi usando XBee.

Cada circuito tendrá un consumo típico de un par A con un máximo de 15 A. La frecuencia de conmutación típica será muy baja y algunos circuitos permanecerán casi siempre encendidos y otros casi siempre apagados.

Mi pregunta es sobre la conmutación real, ¿debo elegir relés o MOSFET? Mi pregunta es específicamente sobre la conservación de energía, que es una preocupación principal en un velero. Dada la alta producción de calor del MOSFET, ¿estoy en lo correcto al suponer que estos son componentes derrochadores? ¿Más que un relé?

Los relés, mosfets, IGBT y SSR pueden tener un consumo de energía potencialmente insignificante. Los relés tienen partes móviles, por lo que tienen ciclos de vida mucho más bajos y también hacen ruido. Tienen subjetivamente la resistencia más pequeña y pueden mantener su estado o no cuando se pierde el poder, dependiendo de lo que quieras. En 5-15A, los mosfets deberían estar bien. Solo se calientan (desperdician energía) cuando cambian demasiado lentamente o conducen demasiado.
Si está hablando de cambiar CC de bajo voltaje (como 12 V, por ejemplo), hay disponibles MOSFET con menos de 1 mOhm de resistencia. Eso es alrededor de 200 mW de disipación y bastante competitivo con un relé dada la mejor vida útil y confiabilidad.
Dada la alta salida de calor del mosfet, un MOSFET utilizado como interruptor solo es ineficiente (tiene una alta salida de calor) si lo usa incorrectamente . Si se usan correctamente, los MOSFET pueden ser muy eficientes y pueden cambiar con pérdidas muy bajas. Como novato, tenga cuidado con estas suposiciones/afirmaciones porque a menudo simplemente no son ciertas y solo las expresan personas que no tienen ni idea. ¡No te conviertas en uno de ellos!

Respuestas (2)

Su elección depende de muchas cosas:

  • ¿Estás cambiando CA o CC?
  • ¿Cuál es su voltaje de conmutación? (¿5/3,3 V de un microcontrolador? ¿12 V de una batería? Mencionó Arduino/RPi/Xbee, pero ¿qué es exactamente lo que controla y hay otras fuentes de alimentación disponibles?)
  • Velocidad de conmutación
  • Grosor de su cable (¿cuánta energía ha perdido ya solo por pérdidas de cobre?)

La eficiencia es mucho, y aunque los relés pueden "parecer" más eficientes porque son un contacto galvánico, definitivamente ese no es el caso. Justo ahora, con una búsqueda rápida en Google, encontré un relé con 0.1Ω de resistencia nominal para 15A ( aquí ). Esto da una pérdida de potencia de:

PAG = I 2 × R = 15 2 × 0.1 = 22.5 W

Por el contrario, acabo de encontrar un MOSFET con una resistencia de 0.005Ω ( here ). Esto da una pérdida de potencia de:

PAG = I 2 × R = 15 2 × 0.005 = 1.125 W

Sí, puede elegir un relé de mayor calificación y que tendrá una resistencia de contacto más baja, y probablemente encontrará uno aún más eficiente que el MOSFET. Pero eso costará más. ¿Es el costo una preocupación? La lista de factores continúa.

Solo demuestra que no puedes asumir nada. Si brinda más detalles de su proyecto, puedo ayudarlo más y editar mi respuesta, pero por ahora es muy abierto y, francamente, depende de muchos factores que no ha mencionado.

Hmm... Corrígeme si me equivoco, pero la clasificación de 15 A representa la carga que puede manejar para pasar a través de su PIN COMÚN a NC o NO... Si observa la hoja de datos que proporcionó con el enlace, dice 400 mW , 700mW y 360mW en su consumo de bobina respectivamente...

Dado el consumo de bobina de 3 configuraciones de relé diferentes a 24 voltios

 400mW, 700mW and 360mW

VS.

Mosfet

 (15A^2) x 0.005ohms = 1.125 Watts

¡En esta parte el relevo gana bien!

Pero si le pasas 8.4A al mismo mosfet

 (8.4A^2) x 0.005ohms = 0.353 Watts

El mosfet gana cuando la corriente desciende por debajo de 8.4A

Todo se reduce a para qué se utiliza... Contras y ventajas de mosfets y relés...

ingrese la descripción de la imagen aquí

Eso supone una resistencia de contacto cero para el relé. Dudo que sea mejor que los 5 miliohmios del FET. Hay FET disponibles con una resistencia de encendido aún más baja que esa.
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