Pourquoi les contrôleurs de moteur BLDC (1 kW) ont-ils autant de MOSFET?

J'ai un moteur BLDC triphasé de 1 kW en provenance de Chine et je développais moi-même le contrôleur. À 48 Vcc, le courant maximum devrait être d'environ 25 ampères et un courant de pointe de 50 ampères pour de courtes durées.

Cependant, lorsque j'ai recherché des contrôleurs de moteur BLDC, je suis tombé sur des contrôleurs MOSFET à 24 appareils qui ont quatre MOSFET IRFB3607 par phase (4 x 6 = 24).

L'IRFB3607 a un Id de 82 ampères à 25 ° C et 56 ampères à 100 C. Je ne peux pas comprendre pourquoi les contrôleurs seront conçus avec quatre fois le courant nominal. Gardez à l'esprit que ce sont des contrôleurs chinois bon marché.

Des idées?

Vous pouvez voir les contrôleurs ici, si vous avez besoin d'une partie de la vidéo traduite, faites-le moi savoir.

https://www.youtube.com/watch?v=UDOFXAwm8_w https://www.youtube.com/watch?v=FuLFIM2Os0o https://www.youtube.com/watch?v=ZeDIAwbQwoQ

Compte tenu de la dissipation thermique, ces appareils fonctionneraient à 15 kHz, donc environ la moitié de la perte serait une perte de commutation.

Gardez à l'esprit qu'il s'agit de contrôleurs chinois à 25 $ et que chaque mosfet coûterait alors environ 0,25 $. Je ne pense pas que ces gens se soucient beaucoup de l'efficacité ou de la qualité. Ces contrôleurs sont garantis pendant 6 mois à 1 an maximum.

BTW dans le langage profane des utilisateurs, les Mosfets sont appelés MOS-Tubes. D'où les tubes.

La raison d'utiliser plusieurs MOSFET est de réduire la dissipation de puissance, résultant en une conception moins chère .

Oui, un MOSFET peut gérer le courant mais il dissipera une certaine puissance car il a une certaine résistance, généralement 9 mohm pour le IRFB3607 .

À 25 A, cela signifie 25 A * 9 m ohm = 225 mV de chute

À 25 A, cela signifie 25 A * 225 mV = 5,625 W de dissipation de puissance

Un dissipateur thermique pour cela devrait être substantiel.

Faisons maintenant le même calcul pour 4 IRFB3607 en parallèle:

Maintenant, 9 mohm sont divisés par 4 en raison de 4 périphériques parallèles:

9 m ohm / 4 = 2,25 mohm

À 25 A, cela signifie 25 A * 2,25 m ohm = 56,25 mV de chute

À 25 A, cela signifie 25 A * 56,25 mV = 1,41 W de dissipation de puissance

Que 1,41 W est pour tous MOSFET ensemble, donc moins de 0,4 W par MOSFET qu'ils peuvent gérer facilement sans refroidissement supplémentaire.

Le calcul ci-dessus ne tient pas compte du fait que le 9 mohm Rdson augmentera lorsque les MOSFET chaufferont. Cela rend la solution MOSFET unique encore plus problématique car un dissipateur thermique encore plus grand est nécessaire. La solution à 4 MOSFET pourrait "simplement gérer" car elle a encore une certaine marge (le 0,4 W pourrait augmenter à 1 W et ce serait toujours OK).

Si 3 MOSFET sont moins chers qu'un dissipateur thermique (pour dissiper 6 watts), alors la solution 4 MOSFET est moins chère .

De plus, les coûts de production peuvent être légèrement inférieurs pour la mise en place de 4 MOSFETS par rapport à 1 MOSFET + dissipateur thermique, car le MOSFET doit être vissé ou fixé au dissipateur thermique, c'est un travail manuel, ce qui augmente les coûts.

Un avantage supplémentaire est que la fiabilité devient meilleure car ces 4 MOSFET ne sont de loin pas "travaillés" aussi durement qu'un seul MOSFET.

Pourrions-nous utiliser un MOSFET "4x" plus grand, 2,25 mohm?

Bien sûr, si vous pouvez le trouver! 9 mohm est déjà assez bas. Il devient de plus en plus difficile (et plus cher) de diminuer lorsque l'influence des fils de connexion entre en jeu. Aussi, à coup sûr, quatre MOSFET «milieu de la route» sont moins chers qu'un gros MOSFET gras.

Pour presque tous les composants électriques, la durée de vie diminue de façon exponentielle avec l'augmentation de la température. Cela est particulièrement vrai avec les condensateurs, qui se trouvent dans les pilotes de moteur BLDC pour réduire le bruit électrique et les pics de courant élevés.

Disons que le contrôleur avec 4 FET par phase a augmenté sa température de 10 ° C à la charge nominale. En supposant une température ambiante de 30 ° C, le contrôleur fonctionnerait à 40 ° C. À cette température, même les condensateurs électrolytiques en aluminium à plage de températures standard pourraient durer plus de 120 000 heures.

Si le même contrôleur devait être construit avec 1 FET par phase au lieu de 4, la résistance augmenterait d'un facteur 4 et les pertes I ^ 2R augmenteraient également du même montant. Avec le même dissipateur de chaleur, le contrôleur subirait 4 fois le chauffage au-dessus de la température ambiante. Il fonctionnerait désormais à 70 ° C. Cela réduirait la durée de vie des condensateurs d'environ un facteur 10 et réduirait également la durée de vie des autres composants de la même manière. Pour contrer cela, un dissipateur thermique plus grand serait nécessaire, et il serait moins cher (et plus petit) d'utiliser simplement plus de FET.