Чому я готую MOSFET?

Я зробив дуже простий світлодіодний драйвер MOSFET, який використовує ШІМ Arduino Nano для перемикання MOSFET, який керує потужністю близько 16 метрів світлодіодної смуги.

Я використовую STP16NF06 MOSFET .

Я керую RGB світлодіодами, тому я використовую три MOSFET по одному для кожного кольору, і коли всі 16 метрів світлодіодної смуги працює, я малюю приблизно 9,5 ампер.

9.5 A/ 3 channels = 3.17 A maximum load each.

MOSFET має повний опір 0,8 Ом, тому моє тепло повинно бути моєю втратою I ² R

3.17 amperes^2 * 0.08 ohms = 0.8 watts

Лист даних говорить, що я отримую 62,5 ° C тепла на ват, максимальна робоча температура 175 ° C, а очікувана температура навколишнього середовища менше 50 ° C

175 °C - (0.8 W * 62.5 °C/W) + 50 °C = 75 °C for margin of error

Я запускаю ці MOSFET без радіатора, і я залишаю його працювати всю ніч у програмі, яка просто перемикає червоно-зелений синій білий без зупинки і не перегрівається. Я очікую, що ця схема зможе запускати 16 годин на день.

Я використовую джерело живлення 12 В для світлодіодів і 5 В-сигнал управління від Arduino, тому мені не повинно бути можливим перевищення напруги зливного затвора 60 В або напруги джерела затвора 20 В.

Після того, як я сьогодні грав з ним за столом у своєму кондиціонованому офісі, я виявив, що не можу вимкнути червоний канал, як міг раніше вдень. І вимірювальний затвор для зливу без підключеного живлення я знайшов 400 Ом на червоному каналі і незмірно високий опір на зеленому і синьому каналах.

Це схема, з якою я працюю. Це те саме, що повторювалося три рази, і 5 В - це сигнал ШІМ від Arduino, а одиночний світлодіод без резистора - це лише стійка для світлодіодної смуги, яка має резистори та міцну настройку, яку я не відчував потрібним моделювати.

Я думаю, що це не вдалося після того, як я підключив Arduino і вийшов із його штифтових заголовків близько 50 разів, хоча я не впевнений, яке значення має Arduino.

Отже, враховуючи, що він працював кілька днів, включаючи один день великого навантаження, мої запитання :

1. Чи не могло би замінити ардуїно в цей ланцюг і вийти з нього якось пошкодити MOSFET, але не Arduino?

2. Чи може СЗЗ якось стати винуватцем тут? Мій стіл - це дерево, покрите смолою або ламінованим порід Слід зазначити, що джерелом усіх трьох MOSFET є загальний GND.

3. У мене немає привабливого паяльника, і я не маю уявлення, чи буде він вище 300 ° C. Однак я використовував свинцевий припой, і я витратив якомога менше часу на кожен штифт, і я припаяв би один з перших MOSFET, а потім закріплював один з другого MOSFET і т. Д., Не роблячи всі шпильки з однієї мікросхеми послідовно і якщо занадто багато паяння тепла було питанням, чому б це не створило проблему негайно? Чому воно спливе зараз?

4. Чи є щось, що я пропустив, або недогляд у своїх розрахунках?

Ваша проблема - напруга приводу воріт. Якщо ви подивитеся на таблицю даних для STP16NF06, ви побачите, що Rdson 0,08 Ом застосовується тільки для Vgs = 10 В, і ви керуєте ним лише (трохи нижче) 5 В, тому опір набагато вище.

Зокрема, ми можемо подивитися на рисунок 6 (Характеристики передачі), який показує поведінку, коли Vgs змінюється. При Vgs = 4,75 В і Vds = 15 В, Id = 6 А, тому Rds = 15 В / 6 А = 2,5 Ом. (Насправді це може бути не так вже й погано, через деякі нелінійності, але це все ж більше, ніж ви можете терпіти

ESD також може бути проблемою: ворота MOSFET дуже чутливі, і немає ніяких причин, щоб Arduino (мікроконтролер якого має захисні діоди ESD) також обов'язково постраждав.

Я б запропонував отримати MOSFET з достатньо низьким пороговим напругою, щоб він був повністю включений на 4,5 В. Ви навіть можете отримати MOSFET, які мають захист ESD на своїх воротах.

Точка щодо напруги на затворах є дійсною, але якщо MOSFET не нагрівається, я не впевнений, що тут справжній винуватець.

16 метрів 12 В світлодіодної смуги, що рухається на декількох амперах, матимуть значну індуктивність при типових частотах ШІМ. Це спричиняє сплески напруги на зливі кожного разу, коли MOSFET вимикається. Ці шипи мають невелику тривалість, але напруга може бути в багато разів більшим за напругу живлення.

Вирішення цієї конкретної проблеми полягає в тому, щоб додати вільнодіючий діод (Шоткі) в антипаралельному рівні зі світлодіодами, між + 12 В та зливом, як і у випадку з електродвигуном чи іншим індуктивним навантаженням.

Ще одне, що потрібно перевірити.

Це виглядає як експериментальна установка, підключена до одного або декількох ПК та / або блоків живлення.

Це часто створює середовище, яке ніде безпосередньо не посилається на земну землю або посилається на неї в якийсь момент ланцюга неконтрольовано, особливо якщо використовується портативний комп'ютер із двома зубчастими джерелами живлення.

Звичайні "легкі" джерела живлення з комутаційними блоками, як правило, дають вам вихідні рейки, які мають потенціал змінного струму з високим опором відносно землі, на половині напруги мережі, накладених на обидва полюси. Зазвичай це залишається непоміченим, оскільки навантаження або повністю плаває (аксесуар із пластику), або його земля міцно прив'язана до заземлення (настільний ПК), а імпеданс достатньо високий, щоб не нашкодити (якщо ви не тримаєте провід до ваш язик, біля вени ... не робіть, навіть якщо це повинно бути безпечно.).

Однак у подібних тестових установках це може означати, що напруга в половині мережі з’являється в неправильному місці - і 60 В або навіть 120 В (насправді, пікова напруга близько 170 В у гіршому випадку ...) може бути достатньо для пошкодження воріт незахищеного MOSFET, якщо на якийсь інший електрод заземлено будь-який спосіб (наприклад, добре заземлена людина, яка торкається каналу зливу або джерела) ..