MOSFETに大量の電流を流すのは良い習慣ですか？

私は自分のプロジェクトで多くの電流の流れを制御する良い方法を探していました。これは、ある時点で12-15 Vで40-50アンペアになる場合があります。リレーは良い選択ですが、機械的であるため、時間の経過とともに作動し、消耗するのに時間がかかります。

このような要求の厳しいタスクを処理できるように宣伝されているMOSFET（このIRL7833のような）を見てきました。しかし、FETのサイズを考えると、それだけの電力を投入するのは不快です。これは有効な懸念事項ですか？

太い銅線で大電流を処理できるのはなぜですか？

抵抗が低いためです。抵抗を低く保つ限り（たとえば、MOSFETを完全にオンにし、たとえばIRL7833のデータシートにあるようにV _gs = 10 Vを使用します）、MOSFETは多くの電力を消費しません。

消費電力はP = I 2 ∗ Rなので、Rを十分に低く保つと、MOSFETがこれを処理できます。$P$$P = I^2 * R$

ただし、いくつかの注意事項があります。

IRL7833のデータシートを見てみましょう。

150 Aのケース温度は25℃です。これは、おそらく適切なヒートシンクが必要になることを意味します。NMOSのR _ds、onは温度の上昇とともに増加するため、放散される熱は「逃げる」ことができるはずです。どちらが消費電力を増加させますか... 熱暴走と呼ばれます。

これらの非常に高い電流は、多くの場合、連続電流ではなく、パルス電流です。

ページ12、ポイント4：パッケージ制限電流は75 A

したがって、1つのIRL7833を使用する場合、MOSFETを十分に低温に保つことができれば、75 Aに制限されます。

40〜50 Aで動作します。これは75 A未満です。MOSFETから離れれば離れるほど良くなります。したがって、さらに強力なMOSFETの使用を検討するか、2つ（またはそれ以上）の並列使用を検討してください。

また、MOSFETにそれほど多くの電力を供給しておらず、MOSFETは50 A * 15 V = 750ワットを処理していません。

MOSFETがオフのとき、MOSFETを加熱するのに十分な電力ではない低電流のため、ほとんど電流なしで15 Vを処理します（リークのみ）。

MOSFETがオンのときは 50 Aを処理しますが、抵抗が4ミリオーム（クールのとき）より小さくなるため、10ワットになります。それは問題ありませんが、MOSFETを冷静に保つ必要があります。

データシートの「最大安全動作領域」の図8に特に注意してください。その領域内に留まらないと、MOSFETを損傷する危険があります。

結論：そうすることができますか？はい、できます、しかし、あなたは安全な範囲内であることを行っているかどうかを判断するためにいくつかの「宿題」を行う必要があります。MOSFETがアドバタイズされているために特定の電流を処理できると仮定するだけでも、災害のレシピです。何が起きて何をしているのかを理解する必要があります。

たとえば、50 Aから4mΩですでに10 Wの電力損失が発生するため、PCBのすべての接続とトレースにとってこれはどういう意味ですか？彼らは非常に低い抵抗を持っている必要があります！

@Bimpelrekkieの良い答えを補完するものとして、負荷をオフに切り替えるときに、現在のフローへの代替パスが必要であることに注意を喚起したいと思います。

（理論的に）純粋な抵抗負荷の電流を制御している場合でも、浮遊インダクタンスが含まれる場合があります。そのため、15Aをオフに切り替えると、このインダクタンスによってMOSFET端子に電圧オーバーシュートが発生し、故障や破壊につながる可能性があります。ワイヤの自己インダクタンスでさえ、この電流量に何らかの問題を引き起こす可能性があります。

典型的な解決策は、次の図のように、負荷と逆並列にダイオードを配置することです。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

さらに、電力消費について心配しているので、MOSFETがオンとオフに切り替わるときに消費される電力についても言及することが重要です。チャネルが形成またはブロックされるたびに、いくらかのエネルギーが消費されます。

スイッチングによる消費電力はおよそ次のとおりです。

$P_{switching} = \frac{1}{2}\cdot V\cdot I_{load}\cdot f_{switching}\cdot t_{switching}$

ご覧のように、切り替えプロセスに長い時間を費やすと、MOSFETは多くの電力を消費する可能性があり、問題になります。

遷移を高速にするには、arduinoとmosfetの間にゲートドライバー回路を使用する必要があります。さらに、電源のプラス端子に接続されたMOSFETを使用する場合は、ゲートドライバ回路が必須です。この状況では、ソースが負荷電流の状態に応じてフロートするため、arduinoはゲートとソース端子間に正の電圧を生成できません。

Googleの「ソリッドステートリレー」を使用すると、知りたいこと以上のものを見つけることができます。必要が生じた場合、ACで動作します。自己完結型であり、保護回路が組み込まれている必要があります。