Hello la communauté!

J'aurai besoin d'un p'tit coup de pouce pour un calcul de dimensionnement de dissipateur thermique pour un MOSFET permettant simplement de piloter un moteur.

Montage basique pilotage du MOSFET en 0-3V3, moteur + diode de roue libre.

Moteur 12V, 10A max.

Je propose ce MOSFET, mais si vous en avez un autre à me proposer je suis preneur.

J'ai tenté un calcul mais je pense me tromper quelque part...

Pc = Rdson*Id² = 0,2 * 10² = 20W avec Pc: Puissance consommée par le MOSFET

On veut Pc = Pd (puissance dissipée par mosfet + dissipateur)

Pdtotale = (Tj - Ta) / (Rth(j->c) + Rth(c->s) + Rth(s->a)

Avec:

Pdtotale: Puissance dissipée totale

Tj: Température de jonction du mos

Ta: Température ambiante

Rth(j->c): Résistance thermique entre la jonction et le boitier

Rth(c->s): Résistance thermique entre le boitier et le dissipateur

Rth(s->a): Résistance thermique entre le dissipateur et l'air ambiant

AN: 20W = (175°C - 50°C)/(3,5°C/W + 0,5°C/W + Rth(s->a))

On a ainsi: Rth(s->a) = 2,2°C/W ce qui correspond à un énorme dissipateur sachant que je n'ai pas pris en compte les marge de sécurité...

Où me trompe-je?

Merci d'avance!

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Edité par baptistesx 4 mai 2019 à 16:11:29

Tu ne pourras pas directement commuter 10A avec une tension Vgs de 3V3. Il faudra un transistor intermédiaire.

Choisis plutôt un mosfet qui possède un courant max supérieur et donc un Rds on inférieur. Par exemple, celui-ci, il vaut moins d'un euro. Mais je suis sur qu'il y a mieux.

Merci pour ta réponse.

En effet avec le mosfet que tu proposes (je vais voir si j'en trouve un mieux comme tu dis), je trouve un résistance thermique pour le dissipateur bien plus petite (=35,6°C/W), donc ca conviendrait.
Mais du coup si j'utilise celui là, je n'ai pas besoin d'un transistor intermédiaire ouais?

Sinon avec ma commande en 3V3, je peux piloter une commande 5V ou 12V pour piloter le mosfet qui commute les 10A?

Merci

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Edité par baptistesx 4 mai 2019 à 18:12:29

Il faut que tu trouves la caractéristique Vgs en fonction de Id. celle-ci est paramétrée par Vgs.

Tu choisis la courbe qui correspond à ton Vgs et du vérifies qu'il est possible d'atteindre le Id voulu (en continu ou en impulsionnel selon la façon dont tu commandes le MOSFET).

Tu en déduis le Vgs correspondant et donc la puissance dissipée.

Ensuite, ce sont les calculs classiques pour obtenir la résistance thermique du dissipateur.

Ouais, donc d'après la caractéristique suivante:

à conso max (10A, vgs=3V3), on est encore en linéaire et on a vds=0,5V (e nviron) donc le mosfet peut bien commuter les 10A.

Ainsi:

Pc = Vds*Id = 0,5*10=5W avec Pc: Puissance consommée par le MOSFET (fonctionne en continue et non commutation)

On veut Pc = Pd (puissance dissipée par mosfet + dissipateur)

Pdtotale = (Tj - Ta) / (Rth(j->c) + Rth(c->s) + Rth(s->a)

Avec:

Pdtotale: Puissance dissipée totale

Tj: Température de jonction du mos

Ta: Température ambiante

Rth(j->c): Résistance thermique entre la jonction et le boitier

Rth(c->s): Résistance thermique entre le boitier et le dissipateur

Rth(s->a): Résistance thermique entre le dissipateur et l'air ambiant

Sans compter les marges de sécurité:

AN: 5W = (175°C - 50°C)/(1,4°C/W + (Rth(c->s) non spécifiée +vw Rth(s->a))

On a ainsi: Rth(s->a) = 23,6°C/W

Est ce que je m'y prend bien?

Ca m'a l'air correct. Il faut toujours ne prévoir une marge et éviter à la puce de fonctionner à une valeur proche de ses limites.

Attention,le MOSFET dont j'ai donné le lien est en boitier D-PAK. Le dissipateur est réalisé par le cuivre du PCB, les dimensions étant spécifiées par la note d'application données dans la doc.

Tu peux rechercher une autre référence de transistor si tu veux un boitier et un dissipateur plus classiques.

Parfait merci pour tes réponse précises et réactives!

Je clôture le sujet.

J'ai un autre problème similaire si jamais t'aurais un petit temps pour y jeter un oeil ça serait cool! ici

Salut,

En fait c'est un peu galère de trouver un mosfet en TO220 avec une faible Rdson et commutant 10A avec un Vgs=3V3.

Du coup je pensais m'orienter vers un driver de mosfet (double, car j'ai 2 mosfet à piloter).

Qu'est ce que tu penses de mon schéma?

datasheets:

driver mosfet

mosfet de puissance

Je ne suis pas spécialiste en driver de mosfets. Mais il me semble que ça devrait suffire.

Une remarque peut-être: pourquoi ne pas alimenter le driver en 12V plutôt qu'en 5 V? Ca permettrait notamment de faire baisser le Vds et donc la chaleur engendrée.

slm ,j'ai fait un hacheur 4Q avec 4 transistor irf3205 et 4 irf4905 pour commander un moteur DC 24v  ,j'ai un problème dans le choix de dissipateur ,qu'elle les étapes du calcule et merci

Ca dépend de beaucoup de choses:

- la fréquence de la PWM

- Les circuits d'aide à la commutation

- la puissance du moteur

- etc.

Un schéma ne serait pas de trop non plus.

Puisance du moteur est égale à 2000w 

Fréquence de la pwm egale à 10khZ 

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Edité par WassimHouij 2 juin 2021 à 20:59:49

En l'absence de circuits d'aide à la commutation, une grande partie de l'énergie dissipée dans le mosfet sera due aux pertes à la commutation.

Pour les calculer, soit tu relèves les courbes de Vds et Id à l'oscillo, soit tu fais le calcul et tenant compte des temps de basculement du transistor. Il faudra avoir de bonnes connaissances en calcul intégral vu la forme des signaux que tu vas obtenir.