BLDCモーター（1 kW）コントローラーに多数のMOSFETがあるのはなぜですか？

中国から1 kWの3相BLDCモーターを所有しており、自分でコントローラーを開発していました。48 Vdcでは、短時間で最大電流は約25アンペア、ピーク電流は50アンペアでなければなりません。

しかし、BLDCモーターコントローラーを調査したときに、フェーズごとに4つのIRFB3607 MOSFET（4 x 6 = 24）を備えた24デバイスのMOSFETコントローラーに出会いました。

IRFB3607のIdは25°Cで82アンペア、100 Cで56アンペアです。コントローラが定格電流の4倍で設計される理由がわかりません。これらは安価な中国製コントローラーであることに注意してください。

何か案は？

ここでコントローラーを見ることができます。ビデオの翻訳が必要な場合はお知らせください。

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

熱放散を考慮すると、これらのデバイスは15kHzで動作するため、損失の約半分がスイッチング損失になります。

これらは25ドルの中国製コントローラーであり、各MOSFETは約0.25ドルかかることに留意してください。これらの人々は効率や品質にあまり関心がないと思います。これらのコントローラーは、6か月から最大1年間保証されます。

ところで、ユーザーの一般的な言語では、MosfetsはMOS-Tubeと呼ばれます。したがって、チューブ。

— スジョイバタチャリヤ
ソース

前述のBLDCコントローラーの例へのリンクを含める必要があります。

— Bimpelrekkie

Mosfetsを並列に使用すると、有効なRds_onが減少します。コントローラーの消費電力が低くなり、効率が向上します。

— ピーターカールセン

「24チューブMosfetコントローラー」チューブ？

— ウィンニー

ストール電流は、定格電流の約10倍または約250Aになる可能性もあります。フェーズごとに4 * 82Aは非常に合理的です。

— ブライアンドラモンド

一般的なPCマザーボードVRMに搭載されているMOSFETの数を考慮してください。500W以上に引き上げる、オーバークロックの大きい16+コアプロセッサに対応するように設計されたハイエンドデスクトップボードには、少なくとも 8個、場合によっては12〜16個のハイエンド MOSFETがあります。ほぼ1 kWを継続的にプルするには、同様に強力な電力供給が必要です。

— bwDraco-モニカの復活

回答:

複数のMOSFETを使用する理由は、電力消費を抑えて設計を安価にするためです。

はい1つのMOSFETは、電流を扱うことができるが、それは一般的に、いくつかの耐性を持っているための9ミリオームないように、いくつかの電力を消費しますIRFB3607を。

25 Aでは、25 A * 9 mオーム= 225 mVドロップを意味します

25 Aでは、25 A * 225 mV = 5.625 Wの電力損失を意味します

そのためのヒートシンクはかなり必要です。

次に、4つのIRFB3607に対して同じ計算を並行して行います。

4つの並列デバイスのため、9 mohmは4で除算されます。

9 mオーム/ 4 = 2.25 mオーム

25 Aでは、25 A * 2.25 mオーム= 56.25 mVドロップを意味します

25 Aでは、25 A * 56.25 mV = 1.41 Wの電力損失を意味します

その1.41 Wはすべての MOSFETを合わせたものであるため、 MOSFETごとに0.4 W未満であり、追加の冷却なしで簡単に処理できます。

上記の計算では、MOSFETが加熱したときに9ミリオームのRdsonが増加することを考慮していません。さらに大きなヒートシンクが必要なため、シングルMOSFETソリューションの問題はさらに大きくなります。4 MOSFETソリューションは、まだある程度のマージンがあるため（「0.4 Wを1 Wに増やすことができ、それでも問題ありません」）、単に「管理する」だけです。

3つのMOSFETが1つのヒートシンク（6ワットを放散するための）よりも安価な場合、4つのMOSFETソリューションがより安価になります。

また、MOSFETをヒートシンクにネジ止めまたはクランプする必要があるため、1つのMOSFET +ヒートシンクと比較して、4つのMOSFETを配置する場合の生産コストがわずかに低くなる可能性があります。

追加の利点は、これら4つのMOSFETが単一のMOSFETほどハードに動作しないため、信頼性が向上することです。

「4倍」大きい2.25 mohm MOSFETを使用できますか？

確かに、それを見つけることができれば！9 mohmはすでにかなり低いです。ボンディングワイヤの影響が作用するにつれて、低くすることはますます難しくなります（そしてより高価になります）。また、確実に4つの「道の途中」MOSFETは、1つの大きな太いMOSFETよりも安価です。

— ビンペルレキエ
ソース

また、システムの耐用年数にわたる電気のコストの節約。

— イアンリングローズ

彼らは電気代を払っていないので、私はそれについて多くのデザイナーの心配事を疑う@IanRingrose

— クリス・H

また、消費電力をより広い領域（4つの部品と必要なボードスペース）に分散させることで、より受動的な冷却が得られます

— W5VO

@ChrisHしかし、買い手は電気代を支払い、デザイナーは自分のデザインが売れるように気にします。または少なくとも気にする必要があります...

— モウォ

@ChrisHが「グリーン」になり、二酸化炭素排出量を削減することは現在流行しているため、そのような企業のマーケティング部門はますます関心を集めています。個人ユーザーでも同様です。統計情報はありません。私の観点からすると、この傾向は、たとえ全体としては無視できる程度であっても、目に見えます。

— モウォ

ほとんどすべての電気部品では、温度が上昇すると寿命は指数関数的に減少します。これは、電気ノイズと高電流ピークを低減するためにBLDCモータードライバーに見られるコンデンサに特に当てはまります。

フェーズごとに4つのFETを備えたコントローラの定格負荷で温度が10°C上昇したとしましょう。周囲温度が30°Cの場合、コントローラーは40°Cで動作します。この温度では、標準温度範囲のアルミニウム電解コンデンサでさえ120,000時間以上持続します。

同じコントローラが、フェーズごとに4ではなく1つのFETで構築される場合、抵抗は4倍に増加し、I ^ 2R損失も同じ量だけ増加します。同じヒートシンクを使用すると、コントローラーは周囲温度より4倍高い温度になります。現在は70°Cで稼働しています。これにより、コンデンサの寿命が約10分の1に短縮され、他のコンポーネントの寿命も同様に短縮されます。これに対抗するには、より大きなヒートシンクが必要になり、より多くのFETを使用する方が安価（かつ小型）になります。

— トールランカスター
ソース