Dobór mosfeta do DC/DC step-up

Do you have a question? Post it now! No Registration Necessary

Translate This Thread From Polish to

Threaded View
Witam
Potrzebuję dobrać odpowiedni MOSFET N-Ch 55V najchętniej IPAK lub DPAK
do kontrolera step-up LM3478.
http://www.national.com/pf/LM/LM3478.html
Spodziewane napięcie sterujące bramki do 7V (nawet mniej), czyli jakiś
Logic Level. Driver daje do 1A w piku, chce by pracował na
częstotliwości  minimum 500kHz.

No i teraz mam problem, jak dobrać MOSFET by całość miała możliwie małe
straty - dużą sprawność.
Mogę wybrać tranzystor o małym RDSon, ale wtedy ma on dużą pojemność
bramki, co pewnie wpłynie na całkowite straty
IRLU3114Z
http://zefiryn.tme.pl/dok/a03/irlr3114zpbf.pdf

Co prawda w datasheet układu jest o wyznaczaniu mocy strat (str. 16).
Czy najlepiej po prostu sobie zrobić jakiś arkusz do obliczeń i
podstawić kilka typów tranzystorów?


Proszę o pomoc w tej kwestii.


--
Pozdrawiam
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Dlaczego tak wysoko?

Quoted text here. Click to load it

Zacznij od zmniejszenia częstotliwości.

Co do dobierania MOSFETa - niby jak mamy pomóc, skoro w ogóle nie
podajesz parametrów przetwornicy?

[...]

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
RoMan Mandziejewicz pisze:
Quoted text here. Click to load it

Aby dławik był mały ~10uH

Quoted text here. Click to load it

Generalnie parametry przetwornicy:
Vin 6-15V
Vout 24V 1,5A
Dobra sprawność (najchętniej >90%); małe gabaryty (6cm2)

Na scalonym DC/DC z kluczem raczej ciężko coś takiego osiągnąć. Do tej
pory używam LT3477, ale to trochę za mała moc. Rozważam LT3478, ale to
też będzie mała moc.
--
Pozdr
EM

Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Jasne. Ale przy podanych niżej parametrach dławik 10uH starcza już
przy 200 kHz - po czorta pchać się w wielkie częstotliwości, skoro i
tak dławikiem SMD tego nie załatwisz? Uprzedzając: dławik szpulkowy
przy tej mocy, to spore nieporozumienie.

Quoted text here. Click to load it

OMG! Skąd taki rozrzut?

Quoted text here. Click to load it

A ma przy okazji służyć jako fontanna i ciążę usuwać? Na 6 cm^2 nie
odprowadzisz ciepła strat. Bądź realistą!

Quoted text here. Click to load it

Zdecydowanie za mała - dla tak szerokiego zakresu napięć wejściowych
potrzebujesz klucza przełączającego prąd 7.5A bez większych strat.

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up


Dzięki serdeczne za odpowiedź
Quoted text here. Click to load it
Proszę napisz coś więcej o dławiku, dlaczego nie szpulkowy. Są spore dławiki
ekranowane tego typu.
Albo zobacz na gotowe rozwiąznia, co prawda synchroniczny buck:
http://pl.farnell.com/artesyn/ldo10c-005w05-sj/przetwornik-dc-dc-niklowana-0-59/dp/1632916?Ntt=ldo10c
ale 50W mocy wyjściowej 1,7cm2 płytki.

Quoted text here. Click to load it
Z wymaganej uniwersalności. Z tego co wiem, to jest problem z niskim
napięciem, gdyż płyną duże prądy.

Quoted text here. Click to load it
Jeśli chodzi o ciepło to jest możliwość radiatora właśnie dla tranzystora.
Sprawność może być 85%.

Quoted text here. Click to load it
Dlatego szukam rozwiązania z zewnętrznym kluczem.
Na 3477 osiągnąłem parametry Vin 6V, Vut 13V 1,5A. Wielkość płytki w
okolicach tego co podałem. Potrzebuję praktycznie 2x większą moc na wyjściu.
Wielkość może być większa, ale bez przesady.

W rozwiązaniu z 3477 zastosowałem małe dławiki szpulkowe szeregowo Erocore
po 3u3H. Dobrałem częstotliwość pracy tak, by osiągnąć maksymalną sprawność
i mi wyszło, że dla 500kHz jest dobrze.

Byłbym wdzięczny za jakiś tutorial, jak podejść do tematu. Począwszy od
wyboru trybu pracy, częstotliwości, indukcyjności, parametrów dławika.

Quoted text here. Click to load it



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Dlatego, że szpulkowe sieją zakłóceniami. To jest antena ferrytowa a
nie dławik mocy.

Quoted text here. Click to load it

Są, ale nie na takie prądy. Największy dławik ekranowany 1207 10uH
jest na 6.7A - jakbyś trochę zmniejszył wymagania minimalnego napięcia
- dałby radę. Przy 6V nie poradzi.

Quoted text here. Click to load it
http://pl.farnell.com/artesyn/ldo10c-005w05-sj/przetwornik-dc-dc-niklowana-0-59/dp/1632916?Ntt=ldo10c
Quoted text here. Click to load it

Ale to jest step-down a nie step-up! Średni prąd dławika w step-down
== prąd wyjściowy. U Ciebie średni prąd dławika przy 6V na wejściu
jest ponad czterokrotnie wyższy od wejściowego. Na dokładkę w
step-down masz prostownik synchroniczny.
O tym, czy wierzę w możliwość ciągłej pracy przetwornicy rzekomo 10A z
dławikiem nawijanym drucikiem 0.7 mm pisać szkoda.

Quoted text here. Click to load it

Dokładnie.

Quoted text here. Click to load it

Radiator przy 500 kHz? Trzeba skracać do minimum doprowadzenia.
Dławik szpulkowy 10uH 10A 0R031 da prawie 1.5W strat...

Quoted text here. Click to load it

Czyli jeszcze więcej ciepła do rozproszenia...

[...]

Quoted text here. Click to load it

Ale już Ci podpowiedziałem - na dławiku 10uH wystarczy 200 kHz.
Pamiętaj, że prąd dławika przekracza 7A - czyli wszędzie krótkie i
grube scieżki.


--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up

Quoted text here. Click to load it

Poszukam, w takim razie może jednak bym zwiększył częstotliwość, i np 4u7H
już by się znalazł z odpowiednim prądem?

Tak czy owak, na razie nie padła żadna propozycja tranzystorka.
--
Pozdr
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Quoted text here. Click to load it

A sprawdzałeś co proponuje Webench ze strony nationala dla tego scalaka?
O ile pamiętam obsługuje LM3478 i w wynikowym projekcie są propozycje
wszystkich elementów.

Paweł

Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Quoted text here. Click to load it
W sumie nie sprawdzałem, zobaczę.
Ale po pewnych przemyśleniach skłaniam się jednak do układów Lineara np.
LT3755

Tam chyba nie mają webencha

--
Pozdrawiam
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up

Quoted text here. Click to load it

Erocore PID1207-100 Isat 11,2A, Irms 6,026
PID1207-4R7 Isat 16,47 , Irms 8,25A  - chyba wystarczy?
--
Pozdr
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Im mniejsza indukcyjność dławika tym większy wpływ impedancji
pasożytniczych. Dodaj pół wolta do dolnej granicy i ustaw ograniczenie
prądowe na 6.7A - będzie działać. Nie rób na siłe, bo sensu to nie ma.

Quoted text here. Click to load it

Bo jeszcze koncepcji do końca ustalonej nie ma.

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Quoted text here. Click to load it

Hmm, jak liczę to według moich kryteriów jest ok 7A ze źródła. Myślę, że
mogę nieco zejść z wymaganiami, a więc albo nieco podwyższyć napięcie albo
nieco zmniejszyć prąd na wyjściu. Czyli załóżmy, że zostawię te 6V na
wejściu minimalnie, a na wyjściu dam 24V 1A. (w innej opcji mogło by być
9V-> 24V 1,5A, ale to chyba na jedno wychodzi).
--
Pozdr
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Wystarczy 7V, żeby się mieścić w dopuszczalnym prądzie dławika przy
prądzie wyjściowy 1.5A. Tak jak pisałem wcześniej - ogranicz prąd do
6.7A przy zasilaniu 6V i nie będzie problemu. Masz wtedy działający
spokojnie na 200kHz układ na dławiku DE1207-10 z TME. Przy 6V
teoretycznie uzyskasz jakieś 1.3A - jeśli to ma być zasilanie LEDów,
to nie ma sensu walczyć o 0.2A. Dławik ma mniejszą rezystancję niż
szpulka - zaledwie 0R019, co daje stratę dla DC zaledwie 0.75W,
pulsacja w dławiku niewielka, straty AC będą minimalne.

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up

Quoted text here. Click to load it

Jakoś z ferrocore dławiki mi się nie podobały...
Ogólnie prąd dławika Irms to wynika z rezystancji i temperatury pracy, jaka
jest dopuszczona.
Natomiast ważniejszym parametrem jest Isat, jak sądzę, często bywa prawie 2x
większy.

To teraz prośba o jakiś tranzystor do tego... najchętniej IPAK lub DPAK.

Tak jak wspominałem zastanawiam się nad problemem strat mocy wynikających z
Rdson oraz strat na przełączaniu. Jak dobrać jakiś kompromis pomiędzy małym
RDSon a niezbyt dużą pojemnością bramki.

W sumie powinno wystarczyć napięcie ok. 40V (wcześniej zakładałem 55)
--
Pozdr
EM



Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


[...]

Quoted text here. Click to load it

Ojej - tak trudno samemu poszukać?

Quoted text here. Click to load it

Może być nawet 30V. Na przykład dwie sztuki Si4410 połączone
równolegle.

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello,

Quoted text here. Click to load it







Tfu! Myślę o jednym, piszę o czymś innym - oczywiście wystarczy jedna
sztuka.


--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
 >>> Tak jak wspominałem zastanawiam się nad problemem strat mocy
wynikających z
 >>> Rdson oraz strat na przełączaniu. Jak dobrać jakiś kompromis
pomiędzy małym
 >>> RDSon a niezbyt dużą pojemnością bramki.
 >>> W sumie powinno wystarczyć napięcie ok. 40V (wcześniej zakładałem 55)
 >
 >> Może być nawet 30V. Na przykład dwie sztuki Si4410 połączone
 >> równolegle.
 >
 > Tfu! Myślę o jednym, piszę o czymś innym - oczywiście wystarczy jedna
 > sztuka.
 >
Liczyłem na doświadczenia, typu: ten ma dobre RDSon, ale dużą pojemność,
więc mniejsze straty wyjdą np. z tym...

Czy mogę liczyć, że wystarczy SO8, czy lepiej jakaś obudowa z której
będę mógł łatwiej odprowadzić moc w miarę potrzeby, czyli tak jak
wspominałem IPAK/DPAK?

Chyba jednak po prostu muszę przysiąść do przykładowych obliczeń...

Dziękuję serdecznie za dotychczasową pomoc
--
Pozdrawiam
EM


Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Dostajesz rozwiązanie na patelni, gotowe. I jojczysz.

Quoted text here. Click to load it

Ale chciałeś małą powierzchnię? No to masz.

Dane wejściowe dla najgorszego przypadku:
Uwe - 7V
Uwy - 24V
Iwy - 1.5A
f - 200 kHz
Uf - 0.7V
Rdson - 0.032 oma (Ugs = 4.5V, tj = 100 stopni)

Otrzymujemy:

tryb CCM
ton - 3.58 us
T   - 5 us
imin - 4.04A
imax - 6.55A
Irms - 4.52A
moc strat na kluczu - 0.65W, w rzeczywistości straty na przewodzeniu
będą mniejsze.

Quoted text here. Click to load it

Licz - ciekaw jestem, co Ci wyjdzie.

Quoted text here. Click to load it

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.
Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
  > Dane wejściowe dla najgorszego przypadku:
 > Uwe - 7V
 > Uwy - 24V
 > Iwy - 1.5A
 > f - 200 kHz
 > Uf - 0.7V
 > Rdson - 0.032 oma (Ugs = 4.5V, tj = 100 stopni)
 >
 > Otrzymujemy:
 >
 > tryb CCM
 > ton - 3.58 us
 > T   - 5 us
 > imin - 4.04A
 > imax - 6.55A
 > Irms - 4.52A
 > moc strat na kluczu - 0.65W, w rzeczywistości straty na przewodzeniu
 > będą mniejsze.
 >

Ale to co pozostaje dla mnie zagadką to jednak straty przy przełączaniu,
które zależą od wydajności drivera, częstotliwości i ładunku jaki trzeba
przeładować.

Poszukam jeszcze jakiegoś ciekawego opisu gdzie można znaleźć jak się to
wszystko oblicza...
--
Pozdrawiam
EM

Re: Dobór mosfeta do DC/DC step-up
Hello EM,


Quoted text here. Click to load it

Straty na przełączanie są dokładnie proporcjonalne do częstotliwości.
Z obliczeniami jest kłopot - można jedynie szacować dla najgorszego
przypadku według wzoru, który sam znalazłeś na stronie 16 PDFa, czyli
mniej więcej:

(Up*Ip/2) * (thl+tlh) * f

Dla Si4410 czasy thl i tlh będą rzędu dziesiątek ns, razem można
szacować na 100ns. Czyli mamy (25*7/2) * 100E-9 * 200E+3 = 1.75W - w
rzeczywistości będzie to jednak mniej. Ładunek całkowity dla Si4410
jest tak mały, że od niego praktycznie czasy nie zależą. Według mojej
oceny rzeczywista moc tracona na przełączaniu dla najgorszego
przypadku nie zbliży się nawet do 1W.

Jeszcze jedna uwaga - zapomniałem o tym, że dla najgorszych warunków
napięcie na bramce będzie na tyle niskie, że współczynnik
temperaturowy Rdson będzie bliski zeru. W związku z tym niepotrzebnie
przyjąłem współczynni wzrostu równy 1.6 - można ze spokojnym sumieniem
uznać Rdson = 0R02 a nie przesadzone 0R032. Co oznacza, że straty na
przewodzeniu spadną do ok. 0.4W.

Zwróć uwagę, że wszelkie moje szacunki są dla skrajnie niekorzystnych
warunków. Rzeczywistość aż tak smutna nie jest. Na przykład przyjęcie
Ugs = 4.5V to spora przesada - na pewno nie będzie niższe niż 6V.
Podobnie z czasem thl + tlh - trzebaby nieźle dodać pojemności, żeby
łączny czas przełączania dobić do 100ns. Itd.

--
Best regards,
 RoMan                            mailto:roman@pik-net.pl
We've slightly trimmed the long signature. Click to see the full one.

Site Timeline