Dimensionnement d'un dissipateur - pont en H pour moteur

[invite9952029f]

Bonjour à tous,

Je suis en train de dimensionner un pont en H pour piloter un moteur 48V 26A, le problème étant, que je ne sais pas si la puissance dissipée par les MOS ne risque pas de les fairent griller.

Il y a 5 MOS canal N dans mon montage :
- 4 pour faire le pont en H de base
- 1 pour faire une commande de sécurité qui vient couper l'alimentation 48V dans tout le circuit en cas de besoin, et donc qui prend autant de courant que les autres, vu qu'il est passant par défaut.

Ces 5 MOS sont des IRFB4410PBF en boitier TO220.

Rds(on) sur ce modèle vaut 0.008 ohm.
Pour sur-dimensionner un peu le tout, admettons que le moteur consomme 30A en permanence.
Rjc (jonction-case) = 0.61°C/W
Maximum Power Dissipation = 200W

La puissance dissipée P = I²*R donc dans mon cas (30² * 0.008) = 7.2W pour chaque NMOS.
J'ai bon ?

Ensuite, la est le soucis, car je ne sais pas du tout dimensionner le dissipateur nécessaire, si un ventilateur est nécessaire, etc... Je suis un peu perdu au milieu de tout ces chiffres que je connais pas trop.

Le but étant d'avoir un seul dissipateur pour tout le groupe de NMOS, si vous pouviez m'orienter vers une piste, ou même si vous avez des exemples concrets, ce serait super

Je vous remercie d'avance,
Maxime

[invite71a6c60d]

Salut EroticA

Si on regarde la datasheet le


RθJC Junction-to-Case ––– 0.61 degree/W
RθCS Case-to-Sink, Flat Greased Surface , TO-220 = 0.5 degree/W

On va dire que temperature ambiante 40 degree
Max temperature FET 100degree

Max Power dissipated = 200W?

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) * 200W = 100 degree - 40 degree

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) = 0.3 /!\ pas possible
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=> changement de spec:

On va dire que temperature ambiante 40 degree
Max temperature FET 160 degree
Max Power dissipated = 50W


(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) * 50W = 160 degree - 40 degree

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) = 2.4
R_Dissipateur = 1.3

--------------------------------------------------------------
direction revendeur electronique style Farnell:

http://uk.farnell.com/c/cooling-ther...ent/heat-sinks

et je trouve celui ci

http://uk.farnell.com/aavid-thermall...t%2Fheat-sinks

Repete l'operation jusqu'a obtenir
-des specifications honorables (temperatures)
-Un heatsink pas trop cher ou encombrant
-Si problème change de MOSFET pour un encore plus performant

[invitee05a3fcc]

...... Max Power dissipated = 200W? ...... Max Power dissipated = 50W....

Comment tu détermines ces valeurs ?

[invite71a6c60d]

C'est totalement au pif

en fait quand on design un circuit comme ca on aimerait bien que le tout soit rated 200W alors qu l'on utilisera que 100W peak mais avec les calculs on redescend vite sur terre!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee05a3fcc]

C'est totalement au pif

c'est ce j'avais pigé .....

en fait quand on design un circuit comme ca on aimerait bien que le tout soit rated 200W alors qu l'on utilisera que 100W peak mais avec les calculs on redescend vite sur terre!

et tu lui proposes un radiateur qui est un marteau pilon !
Il a fait le calcul :

La puissance dissipée P = I²*R donc dans mon cas (30² * 0.008) = 7.2W pour chaque NMOS.
J'ai bon ?

Qui est faux .
- Le Rdson double entre sa valeur à 25° et sa valeur à 100°
- Il n'a pas tenu compte des pertes en commutation

[invite71a6c60d]

Mais je propose rien

je donne les outil pour aller a la pêche!

[invitee05a3fcc]

je donne les outil pour aller a la pêche!

Ouais .... un hameçon tordu.

[invite71a6c60d]

Pour ce qui est des ventilateur:

Les calculs exacts sont évidemment impossible a deviner (trop de parametres)

Voila a peut pret ce qui peut etre espere:

LFM Adjustment Factor
100 0.757
200 0.536
300 0.439
400 0.378
500 0.338
600 0.309
700 0.286
800 0.268
900 0.252
1000 0.239

source: Aavid Thermalloy
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Donc on devrait pouvoir baisser la resitance/W d'un heatsink par 4

Les ventillateurs sont vendu avec la spec CFM (cubic feet per minute)

pour trouver le LFM (linear feet per minute)

LFM = CFM / surface


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example:
612F/2L-640 50 mm (diam) CFM = 8.8

Surace ft2= pi * (50 * 0.00328084 / 2)^2 = 0.0211

LFM = CFM / surface = 8.8 / 0.00190 = 416

donc si j'utilise un heatink de 2 deg/W

j'obtiens 2 * 0.378 = 0.756 deg/W
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[invite9952029f]

Bonjour,

Tout d'abord, merci de m'aider sur ce sujet.

@hulk69, je ne comprend pas les calculs que tu as écrit :

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) * 200W = 100 degree - 40 degree

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) = 0.3 /!\ pas possible

car je ne sais pas à quoi correspond :
- max power dissipated => c'est la puissance maximum que le boitier peut dissiper ?
- le résultat du calcul => C'est la résistance thermique que le dissipateur doit avoir ?

@DAUDET78,

En effet, je n'ai pas pris le bon calcul pour le Rds(on), donc si je prend comme valeur 0.02 ohm (valeur prise sur la courbe Rds(on) en fonction de la temperature, à plus de 100°C) :

P = I²*R donc (30² * 0.02) = 18W (je prend un peu plus large pour la consommation du moteur, disons 30A)

C'est mieux ?

Maintenant, pour les pertes en commutation, j'ai trouvé cette formule :

Ps = ½ × VDS × ID × ( tr + tf )× F

Donc avec mes valeurs : Ps = ½ × 48 × 30 × ( 80 + 50 )× 1000.

Le soucis, c'est pour tr et tf, je dois les mettre en seconde ou je les laissent en nanoseconde ?

Je posterais le schéma ce soir, car je ne l'ai pas avec moi, pour l'alimentation 48V, ce sera 4 batteries 12v au plomb en série, donc il y a possibilité d'avoir un peu plus de 48V lorsqu'elles seront chargées à fond, non ?

Encore merci de votre aide

[invitee05a3fcc]

Le soucis, c'est pour tr et tf, je dois les mettre en seconde ou je les laissent en nanoseconde ?

Toujours dans le système de base : Mètre, Seconde etc

pour l'alimentation 48V, ce sera 4 batteries 12v au plomb en série, donc il y a possibilité d'avoir un peu plus de 48V lorsqu'elles seront chargées à fond, non ?

Oui, 53V en charge. par contre tu pourras faire de la récup au freinage

[invite9952029f]

Toujours dans le système de base : Mètre, Seconde etc

Oui, en faisant le calcul, ça marche mieux avec des secondes...
Donc pour le calcul des pertes en commutation :


Ps = ½ × VDS × ID × ( tr + tf )× F

Ps = ½ × 48 × 30 × ( 8e-8 + 5e-8 )× 1000.

Ps = ½ x 0,1872

Ps = 0,0936 W


Quelqu'un pour me confirmer le résultat ?


Admettons que l'on arrondisse à 20W, l'énergie à dissiper :
Si je reprend le calcul de hulk69 :

(RθCS+RθJC+R_Dissipateur) * 20W = 100 dégrées - 40 dégrées

Donc :

60°C / 20 W = 3°/W

Comme Rjc (jonction-case) = 0.61°C/W et Rcs = 0,5°C/W

3 - 0,61 - 0,5 = 1,89°C/W pour le Rth du dissipateur.

J'ai bon ? Si oui, ca veut dire qu'il me faut un dissipateur de 1,89°C/W max par NMOS ?

Oui, 53V en charge. par contre tu pourras faire de la récup au freinage

Les batteries seront isolées du circuit lors de la charge. La récupération se fait via les diodes de roues libres qui protègent les MOS non ? (j'en ai rajouté d'autres plus performantes que celles intégrées au MOS de base)

[invitee05a3fcc]

Je suis en train de dimensionner un pont en H pour piloter un moteur 48V 26A,

Tu peux donner le schéma de ton pont H avec l'alimentation ?
Ton moteur doit aussi freiner la charge au ralentissement ?

Rds(on) sur ce modèle vaut 0.008 ohm.

Non . 0,010 ohm à 25°

Le but étant d'avoir un seul dissipateur pour tout le groupe de NMOS

Tu augmentes la résistance thermique de fixation avec l'utilisation d'un isolant