Pregunta de cálculo de calor MOSFET

Estoy usando el MOSFET FQP30N06L: http://www.fairchildsemi.com/ds/FQ/FQP30N06L.pdf .

Según entiendo la hoja de datos, si conecto 5V a la puerta y paso 2A a través del drenaje a la fuente, entonces con un R d s de 0.035 debería conseguir 0.14 W .

I ∗ I ∗ R = PAG

2 ∗ 2 ∗ 0.035 = 0.14

Entonces, con un ambiente de unión R-theta de 62.5 ° C / W eso me da 8.75 ° C , o 47.75 F .

Entonces, si la temperatura ambiente es 70 F entonces eso haría la unión 117.75 F .

La hoja de datos dice que la temperatura máxima de unión es 175 ° C , así que eso debería estar bien, ¿verdad? Estará caliente, pero debería funcionar bien.

¿Lo estoy haciendo bien?

Sugeriría atenerse a Celsius todo el tiempo y convertir a Farenheit solo al final para compararlo con sus unidades de medida más familiares. O eso, o hacer una lista de todos los números en ambos conjuntos de unidades. Saltar de un lado a otro en el medio está destinado a conducir a errores. Por ejemplo, su conversión de C a F está desactivada. Una temperatura de 8.75C se convierte en una temperatura de 47.75F. Pero una DIFERENCIA de temperatura de 8.75C solo se convierte en una diferencia de temperatura de 14.85F. Intente convertir 100C y 108.75C a Farenheit para ver por qué esto es cierto.

Respuestas (3)

Su análisis simplifica demasiado algunas cosas, pero al final funciona más o menos correctamente. Solo para edificación general, señalaré un par de cosas.

Primero, Rds no es un número fijo, varía con Vgs, la temperatura y la corriente. La Figura 1 de la hoja de datos muestra Vds frente a Ids para varios valores de Vgs. El recíproco de la pendiente de esta curva en un valor de corriente dado es Rds.

Para Vgs de 5V, el gráfico no muestra nada para Ids = 2A, pero podemos extrapolar. Seleccionando dos puntos en la curva Vgs = 5V, obtenemos una pendiente de 30 amperios por voltio, o (dicho de otro modo) un Rds efectivo de 33 mOhm.

Tenga en cuenta que esto supone una temperatura de unión de 25C. En la figura 2, podemos ver que a corrientes bajas, una unión más caliente en realidad da como resultado un voltaje aún más bajo para una corriente determinada, lo que se traduce en un Rds más bajo. Si estuviera funcionando en un ambiente bajo cero (por ejemplo, equipo que vivió al aire libre en febrero en Moose Jaw), su Rds sería mayor. Pero supongamos que está en el interior a temperatura ambiente estándar.

Entonces, dos amperios RMS a través de 33 mOhm disipan 132 mW de potencia, P = I^2 * R. .132W x 62.5 K/W da un aumento de unión por encima del ambiente de 8.25K, o 14.85F. (1K = 1.8F) Puede notar que se calienta un poco al tacto, pero eso es todo.

La temperatura máxima de la unión operativa se indica como 175 C, por lo que mientras su ambiente esté por debajo de 166,75 C, estará bien térmicamente. Si su ambiente es más alto que eso, está haciendo algo incorrecto o asombroso.

+1 para " ya sea incorrecto o increíble ".
Tengo alrededor del 95% de lo que dijiste. Donde dices que hay 30 amperios por voltio en la figura 1, me cuesta mucho verlo. En la parte inferior, parece que va de -100v a 0v a + 100v para mí. A lo largo del lado izquierdo parece que va de 0v a 10v a 100v. Entonces, ¿el lado izquierdo dice que para un voltaje negativo dado obtendría una cierta corriente? De lo contrario te sigo. Gracias.
"Estarás bien térmicamente" es incorrecto. ¿Desde cuándo está funcionando un poco por debajo de la temperatura máxima de funcionamiento, OK? A menos que desee que el dispositivo se destruya rápidamente, debe permanecer en la región de temperatura de funcionamiento recomendada.
@GustavoLitovsky, me temo que hay un malentendido en alguna parte. Para cualquier ambiente razonable, este FET estará dentro de su clasificación de temperatura recomendada. Mi comentario sobre correr a 166C fue una broma. A menos, por supuesto, que esté corriendo en ambientes tan altos...
@ user1970899, esa cifra está en una escala logarítmica. Va de 10^-1 (.1) a 10^0 (1) a 10^1 (10) voltios en el eje horizontal, y de 10^0 (1) a 10^1 (10) a 10^2 (100) amperios en el eje vertical. ¿Eso ayuda?
@Remiel: Lo siento si no entendí bien. Parecía como si dijiste que estaba bien a esa temperatura, cuando por supuesto no lo está a menos que él sepa que no lo está y aun así decida aceptarlo por cualquier motivo.
¡Ajá! Bien, eso tiene sentido. ¡Acabo de tener un duh! momento. Gracias.

Sus cálculos son correctos y el MOSFET funcionará tibio.

Sí, estará bien y no se calentará.

El cálculo es para el aumento de la temperatura por encima de la temperatura ambiente, por lo que suponiendo, por ejemplo, unos 25 °C típicos, solo alcanzará los 33,75 °C.

Sin embargo, una cosa: aunque hace poca diferencia en este caso, siempre diseñe para el peor de los casos, que para Rds es 0.45Ω, por lo que obtiene 2^2 * 0.045Ω = 0.18W, por lo que su aumento de temperatura podría ser de hasta 11.25° C. Tenga en cuenta que el valor es para 16A Id, por lo que puede esperar un Rds más bajo a un Id más bajo de acuerdo con la figura 3 en la hoja de datos (Rds varía con varios factores, así que tome nota de los gráficos).

Esto hace que sus cálculos sean muy conservadores, pero es un buen hábito para adquirir.

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