Aqui está a folha de dados que deve ser vinculada à sua pergunta. Eu não deveria ter que procurar por isso.
Cada mosfet deve suportar 32 Amps
VGS=10
VGS5V×R2R1+R2=4.54VR1R2
VGS=10VRDS(on)
P=I2×R=(32A)2×0.035Ω=35.84W , isso significa que ~ 36W é a dissipação de energia esperada quandoVGS=10V
Com , o ativado é de no máximo 45mΩ, de acordo com a folha de dados.VGS=5VRDS(on)
35.84W=I2×0.045Ω e, se movermos o I, obtemos: , para que você possa esperar deixar 28A com segurança através do MOSFET SE você fixa os valores do resistor. Você definitivamente deveria ter um dissipador de calor para os MOSFETS. Talvez até resfriamento ativo com um ventilador.I=35.840.045−−−−√=28.2A
Nós modificamos o temporizador no Arduino para que nossa frequência PWM fosse em torno de 8000 Hertz
Você não precisa dessa alta, 800Hz seria aceitável, é nisso que os drivers BLDC comuns (ESC) alternam. (Se não estou errado).
O que você está tentando fazer é carregar uma porta com um resistor em série, ela se parece com a imagem abaixo e podemos usar esse modelo para outras equações.
A capacitância do gate ( ) tem um valor máximo deCiss1040pF
Os resistores e o MOSFET estão formando este circuito:
C=Ciss×3=3120pF porque você tem 3 em paralelo.
R=R1||R2=909Ω
Vs=4.54V
A tensão sobre o capacitor segue esta equação:
que é a tensão no capacitor e é o que você está alimentando, em nosso caso é .
Vc=Ve×(1−e−tRC)
VcVeVs=4.54V
Você está enviando PWMs e eu criarei o pior cenário possível para você. É quando você está tentando fazer analogWrite (1) , esse é um ciclo de trabalho de . Portanto, o tempo em que seu sinal começa a subir alto até terminar com esse ciclo de serviço e 8kHz é 488,3 nanossegundos.12561256×18000=
Vamos inserir os números na equação acima para ver qual será a tensão no portão.
Vc=4.54V×(1−e−488.3×10−9(909)×(3120×10−12))=0.71V
O MOSFET começa a abrir no mínimo 1V e no máximo 2,5V. Portanto, nesse pior cenário, você não pode nem abrir o portão. Então foi fechado o tempo todo.
Outra coisa que eu realmente preciso ressaltar que é a razão mais provável pela qual seus MOSFETS estão quebrando é porque, quando você muda, você o faz devagar, por causa dos resistores gigantes e com tantas capacitâncias de porta. Isso significa que, quando os MOSFETs estão prestes a mudar, eles passam muita corrente enquanto têm muita tensão sobre eles. E => realmente muito muito calor.P=I×V
Veja esta imagem:
Como você pode entender, você não quer estar onde a linha azul e a linha vermelha se cruzam. E a largura dessa transição é a mesma, independentemente da frequência de comutação; portanto, quanto mais você alterna, mais tempo é gasto nessa transição dolorosa. É chamado de perdas de comutação. E escala linearmente com a frequência de comutação. E seus altos resistores, alta capacitância, comutação de alta freqüência, provavelmente faz você ficar nessa fase de transição todo o tempo. E isso é igual a explosões ou quebrar MOSFETS.
Realmente não tenho tempo para fazer mais cálculos, mas acredito que você entenda bem. Aqui está um link para um esquema, se você quiser brincar. Qual você deveria! .
Meu conselho final para você é conseguir um driver MOSFET para que você possa bombear vários AMPS no portão, agora você está bombeando miliamperes.
Btw Doctor Circuit, em relação ao seu último parágrafo, isso é apenas um problema com os transistores BJT, eles fornecem mais corrente quanto mais quente eles são, mas os MOSFET fornecem menos corrente quanto mais quente eles são, então eles não precisam de nenhum tipo especial de balanceamento. equilibrar automaticamente.
CONTINUAÇÃO, tempo de subida e queda.
Eu fui bastante mesquinho no exemplo acima, comutação de 8kHz e 1/256 de ciclo de serviço. Serei mais gentil e analisarei o ciclo de trabalho de 50% = 128/256. Quero saber e dizer quanto tempo você está em sua dolorosa transição.
Então, nós temos os seguintes parâmetros relevantes para a transição dolorosa :
td(on) = Turn-On Delay Time = Turn-On Tempo de ascensão = retardo de desligamento Tempo = turn-off Tempo de queda
tr
td(off)
tf
Farei algumas aproximações desagradáveis, assumirei que o platô miller não existe, assumirei que a tensão no MOSFET diminui linearmente ao ligar e aumenta linearmente ao desligar. Suponho que a corrente que flui através do MOSFET aumenta linearmente ao ligar e diminui linearmente ao desligar. Suponho que seu motor consome 200A durante o estado estacionário de um ciclo de trabalho de 50% com alguma carga, diz seu corpo. Então 200A enquanto você está nele e acelerando. (Quanto mais torque seu motor aumentar, proporcionalmente mais corrente será consumida).
Agora para os números. Na folha de dados, conhecemos os seguintes valores máximos:
td(on) = 40ns = 430ns = 130ns = 230ns
tr
td(off)
tf
Então tudo bem, primeiro quero saber quanto de um período de 8kHz a transição acima leva. A transição acontece uma vez a cada período. Os atrasos não afetam realmente a transição (a menos que alternemos com frequências realmente altas, como 1 MHz).
tempo em transição com ciclo de trabalho de 50% e fs a 8kHz =
Eu pensei que veria um valor muito maior, isso está ignorando o coisas de platô e parasitas, e ignorando o carregamento lento do portão. Além disso, isso está ignorando o fato de que o tempo de subida e descida é de 10% a 90% do sinal, e não de 0% a 100%, o que estou assumindo em meus cálculos. Então eu multiplicaria o 0,528 por 2 para tornar minha aproximação mais próxima da realidade. Então 1%.tr+tf18000=0.00528=0.528%
Agora sabemos com que frequência estamos gastando tempo nessa dolorosa transição. Vamos ver como é realmente doloroso.
P=1T∫T0P(t)dt
Vr(t)=48V(1−t430ns)
Ir(t)=200A430nst
Vf(t)=48V230nst
If(t)=200A(1−t230ns)
P=Pr+Pf
Pr=1tr∫tr0Vr(t)×Ir(t)dt
Pf=1tf∫tf0Vf(t)×If(t)dt
Pr=1600W LOL! Mesma resposta, estranho
Pf=1600W
P=Pr+Pf=3200W
Agora, voltemos à frequência com que você passou nessa transição de 3200W. Era cerca de 1% quando a realidade entra em ação (e eu pensei que seria com muito mais frequência).
Pavg=3200W×1%=32W Hmm, novamente pensei que veria algo muito ... maior.
E ... vamos calcular os outros 99% do tempo! O que eu esqueci completamente. Aqui está a grande explosão! Eu sabia que havia algo que esqueci.
P 50 % @ 8 k H z = 32 W + 1800 W × 49,5 % = 923 WP=I2×R=(200A)2×(0.045Ω)=1800W E você passa 49,5% do tempo neste modo de condução. Portanto, seu total deP50%@8kHz=32W+1800W×49.5%=923W
Com três MOSFETs em paralelo, são por MOSFET. Isso ainda é ... EX-PU-LOSIVE!32W+1800W×49.5%3=329W
Aqui vamos nós. Há a bomba que você está procurando. LOSÃO EX-PU
Esta é a minha última edição.