Dissipation de puissance d'un transistor

[Coco4444]

Bonjour à tous,

Je ne suis pas encore à l'aise avec la manipulation des transistor (Mosfet type p) dans le cadre de la prévention contre inversion de polarité.
J'ai un montage "exemple" Capture.PNG et souhaite l'adapter dans le cas d'une alimentation 24V 2A.

Je souhaite pouvoir prévoir/prévenir la température atteinte par mon transistor lors de sa commutation, pour être sûr de dimensionner parfaitement les données comme la puissance dissipée, et donc prendre une référence de transistor appropriée. Je sais que P_dissipée = P_conduction + P_commutation.
Mais je vois d'autres sources indiquer que la puissance dissipée vaut aussi Vds*Id, et ça change considérablement la donne concernant la puissance max dissipée par un transistor.
Les courbes également présentes dans les datasheets ne sont pas forcément toutes claires pour moi ( par exemple Rds_on et son évolution par rapport à Vgs)

J'ai du mal à bien comprendre la notion de puissance dans un transistor, d'où ma recherche d'informations sur le sujet

Voici celui que j'ai commencé à dimensionner selon mes besoins.

Merci par avance
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[antek]

Vu qu'il s'agit de on/off les pertes en commutation sont négligeables, reste le r.i²
Montre la courbe que tu ne comprends pas !

[Pascal071]

bonjour

en continu, la puissance dissipée par le Mos sera toujours P= Rds(On) x Id²

un Vgs max (mais moins que le maximum rating) donnera un Rds(on) minimal, donné dans la DS.
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet...0tm_f085-d.pdf
RDS(on) = 0.53 , @ VGS = −10 V

la courbe Figure 3. On−Resistance Variation vs. Drain Current and Gate Voltage te donne les valeurs.

Pour 10Amp., Rds(on) est d'env. 0,4 à 0,5ohm pour Vgs -10v ou -20v .
0,4ohm * 100 = 40w
0,5ohm * 100 = 50w
Dans les 2 cas, c'est trop pour ce transistor.

Cdlt

[Coco4444]

Bien sûr! Voici les courbes qui me posent problèmes. Disons que c'est le lien entre Rds_on et Vgs qui me laisse coi. Comment évolue Rds_on et selon quels critères exactement?
Capture2.PNG
Capture.PNG

Si les pertes par commutation sont faibles, pourquoi utiliser Rds_on *Id² et pas Ud*Id?

Voici la datasheet du composant que je pensais utiliser : https://www.vishay.com/docs/62895/si7315dn.pdf

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[mag1]

Pour 10Amp., Rds(on) est d'env. 0,4 à 0,5ohm pour Vgs -10v ou -20v .

Bonjour,
Pourquoi 10A? En # 1, il est question d'une alim 24V 2A...Au max: 0.5 *4 =2W....Ça chauffera moins, mais ça dépasse 2,5W
.https://octopart.com/fqd8p10tm-f085-...BoC_zoQAvD_BwE
Mauvais choix...
MM

[Coco4444]

Merci pour ces information Pascal!

Pour cette application, faut-il se tourner vers des transistors Bjt?

Avez-vous une référence de composant qui pourrait répondre à mes besoins?

Le problème que je rencontre est que beaucoup de transistors ne sont même pas en stock, je cherche peut-être aux mauvais endroits

[Coco4444]

Montre la courbe que tu ne comprends pas !

Désolé je ne savais pas comment vous citer, elles sont présentent dans un autre message de la conversation!

[Antoane]

Hallo,

En gros, la Rds_on dépend de deux paramètres :
- Vgs (cf ci-dessous) ;
- la température.

> Voici les courbes qui me posent problèmes. Disons que c'est le lien entre Rds_on et Vgs qui me laisse coi. Comment évolue Rds_on et selon quels critères exactement?
Dans ton cas, le Vgs sera choisi de telle manière que la Rds_pon sera peu dépendante de Vgs : tu vois que la partie droite de la courbe, pour Vgs > 8 V, la Rds_on est constante.

> https://forums.futura-sciences.com/a...r-capture2.png
Montre la dépendance de Rds_on en fonction de la température, pour des valeurs de Vgs telles que Rds_on ne dépend pas de Vgs.

> Si les pertes par commutation sont faibles, pourquoi utiliser Rds_on * Id² et pas Ud * Id?
Les deux formules sont valides, à condition de choisir la bonne valeur de Ud... mais cette valeur est la tension perdue dans le composant à l'état passant, qui n'est pas directement visible dans la datasheet... Elle vaut Id*Rds_on.

Le MOSFET est un bon choix, mais il faut un ayant une plus faible Rds_on, ici de l'ordre de ~10 à 100 mOhm semble raisonnable.

[antek]

Désolé je ne savais pas comment vous citer, elles sont présentent dans un autre message de la conversation!

C'est bon maintenant ?

[Coco4444]

Dans ton cas, le Vgs sera choisi de telle manière que la Rds_pon sera peu dépendante de Vgs : tu vois que la partie droite de la courbe, pour Vgs > 8 V, la Rds_on est constante.

D'accord déjà ça je ne l'avais pas compris, j'avoue que cette conclusion ne me sautais pas aux yeux!

Le MOSFET est un bon choix, mais il faut un ayant une plus faible Rds_on, ici de l'ordre de ~10 à 100 mOhm semble raisonnable.

Donc si je prends ces valeurs de Rds_on et que je fais attention à la datasheet pour "l'indépendance" de Rds_on par rapport à Vgs, je peux déterminer en fonction de mon application la puissance dissipé Pd.
Si mes calculs sont bons, pour Rds_on_max = 0.1 Ohms et Id = 2A en continu, j'ai Pd = 0.1*2² = 0.4W .

Je dois donc davantage vers des mosfet capable de me fournir ces critères là

Une autre question et aussi un point qui peut concerner tous les composants porte sur le critère de Maximum junction-to-ambient.
Je vois beaucoup cette information tourner dans les datasheet sans vraiment savoir interpréter les valeurs des tableaux. Je comprends qu'il y a une augmentation de la température en fonction du nombre de Watts (par exemple +40°C pour 1W dissipé), mais je n'arrive pas à comprendre réellement ces données..
Auriez-vous une explication ou un lien à me partager pour que je puisse me renseigner? Et comment peut-on supposer une élévation de la température d'un composant comme un mosfet pour savoir si l'utilisation d'un dissipateur thermique est nécessaire?
Si on reprend ma datasheet, il y a les données page 2 en haut : https://www.vishay.com/docs/62895/si7315dn.pdf

Cordialement.

[Coco4444]

Oui c'est bon, je m'habitue aux outils

[Antoane]

Bonjour,

> Donc si je prends ces valeurs de Rds_on et que je fais attention à la datasheet pour "l'indépendance" de Rds_on par rapport à Vgs, je peux déterminer en fonction de mon application la puissance dissipé Pd.
En pratique, pour avoir un design robuste, il est préférable d'utiliser les donnés de pire-cas fourniees dans les tables plutot que les figures.
Pour le https://www.vishay.com/docs/62895/si7315dn.pdf, par exemple, la ligne "Drain-source on-state resistance" indique que le résistance à l'état passant Rdson peut atteindre 315mOhm pourune tension decommande de 10V, à 25°C.
Sous un courant de 2A, cela se traduit par une puissance dissipée pouvant atteindre Pd = 0.315*2² = 1.6 W. Or, cette puissance n'est pas négligeable pour un tel composant... et va se traduire par un échauffement du transistor.
La datasheet indique par exemple que la "thermal RESISTANCE" "junction-to-ambient" à l'état stationnaire, lorsque le composant est soudé sur une surface de 2.54cm x 2.54cm de cuivre, peut atteindre Rth = 81 K/W (note b en haut de page 2).
Ainsi, l'échauffement de ce composant va atteindre dT = Rth * Pd = 81*1.6 ~ 130°C.
Supposant une température ambiante de Ta = 40°C, cela signifie que la puce sera à une température :Tj = Ta + dT = 220°C

Le bas de la page 1 indique que la "Operating junction and storage temperature range" va jusquà 150°C, donc 220°C est beaucoup trop grand, le montage ne fonctionnera pas.
Par ailleurs, la figure en bas à droite de la page 3 montre que que la Rdson à 150°C est 2 fois plus grande qu'à 25°C... ce qui signifie 2 fois plus de pertes, et 2 fois plus d'échauffement...
Il faudrait donc reprendre le calcul avec cette nouvelle valeur de Rdson, et itérer jusqu'à converger vers la bonne valeur de Tj.


Conclusion : ce composant est beaucoup trop petit, sa Rdson est beaucoup trop élevée.

[Coco4444]

Parfait c'est tout à fait clair désormais merci beaucoup!!

Je peux (enfin) choisir des transistors sans me planter désormais, merci beaucoup encore une fois!!

[Coco4444]

J'ai néamoins une dernière question, toujours en lien avec les transistors mais plus sur la théorie.
Les courants de fuites des transistors posaient des problèmes auparavant, quand ceux-ci étaient fait dans différents matériaux. J'ai appris qu'aujourd'hui cette donnée est négligeable car valeurs très faibles et surtout nouvelles technologies de dimensionnement des transistors, mais est-ce vraiment le cas? Peut-on "oublier" cette donnée là fournit par les constructeurs lors d'un choix d'un transistor en silicium?

Cordialement

[Antoane]

Le courants de fuite sont très généralement négliegables.

Il faut parfois les prendre en compte dans des cas très spécifiques avec des circuits à haute impédance (et à haute température), ou lors de l'utilisation de diodes schottky depuissance à faible tension de seuil, à haute température.