请教！mos管的大电流问题

登录 · 发表于 2014-11-18 11:32

我初次接触大电流输出的电路，12V，200A，有个疑惑需要咨询各位前辈！
我查阅资料，说是电流的导线规格与电压无关，那么200A的工作电流需要70方的线缆。
但差了相关的mos资料，比如AUIRFS3004-7P，支持电流可达240A，甚至400A，但其实际的外形物理特性（封装及引脚）好像不太可能支持那么大的电流。
这是我理解有什么问题吗？盼复！！

发表于 2014-11-18 12:00

在这种情况下，电流允许值是由导线(具体来说就是引脚)发热来限制的。

发表于 2014-11-18 12:25

maychang 发表于 2014-11-18 12:00
在这种情况下，电流允许值是由导线(具体来说就是引脚)发热来限制的。

感谢回复！
是不是可以这么理解：
1、因为引脚部分很短，所以电阻很小，大电流下产生的热量小，所以可以支持大电流，而输出到负载部分的线路较长，因此需要大平方的电缆以降低其电阻，其实就是降低工作状态下因电阻而产生的热量？
2、模块本身的电阻，如AUIRFS3004-7P，0.9毫欧，那么得计算工作电流下的发热功率，进而计算所需的散热装置？

发表于 2014-11-18 13:02

dfmountain1973 发表于 2014-11-18 12:25
感谢回复！
是不是可以这么理解：
1、因为引脚部分很短，所以电阻很小，大电流下产生的热量小，所以可以 ...

不是这么理解的，意思是，MOS具体能过多大的电流，完全取决于MOS的散热条件

发表于 2014-11-18 16:54

这类MOS管的电流指标不是直流工作状态，而是指的脉冲电流，比如0.1ms。一般数据手册后边都会有特征曲线图，里边应该有这个图，分别是直流特性，不同导通时间的脉冲电流特性。
引线截面与通过电流有关，因为其较短而且通过的是脉冲电流，当然在有脉冲电流时会有压降，这个压降可以起到电流过冲抑制。

登录 · 发表于 2014-11-18 19:57

DONGXU 发表于 2014-11-18 16:54
这类MOS管的电流指标不是直流工作状态，而是指的脉冲电流，比如0.1ms。一般数据手册后边都会有特征曲线图， ...

脉冲电流？是peak吗？那我如何从技术参数表里得知器件的常态工作电流呢？从图上看好像240A就是常态工作电流的。

登录 · 发表于 2014-11-18 20:38

还是没有弄明白一些事，麻烦高手再！指点！！盼复！！！
怕说不清楚，简单画了一个示意图，还是用AUIRFS3004-7P举例，需要200A的输出。
那么从mos开始到负载之间包括1、器件；2、焊点；3、PCB覆铜板走线；4、电缆几个部分。
按标准计算，200A的35um覆铜板需要180mm宽，200A电缆（圆铜）需要仅70方。
那么我有些疑惑：
1、35um厚，180mm宽的覆铜板，截面积约7方不到，这与70方的输出电缆不成比例；
2、焊点部分，器件引脚与覆铜板的接触面积，也应该远小于7方；
所以总感觉哪里有问题，之前没有做过大电流设计，也没有考虑过这方面的情况，现在彻底晕了，是我哪里想歪了，有点悖论的感觉。
另：AUIRFS3004-7P的Pulsed Drain Current，可以达到1600A。

发表于 2014-11-18 21:06

dfmountain1973 发表于 2014-11-18 20:38
还是没有弄明白一些事，麻烦高手再！指点！！盼复！！！
怕说不清楚，简单画了一个示意图，还是用AUIRFS300 ...

这个可能需要考虑集肤深度，因为频率越高，穿透深度越浅，所以用铜箔显然是更有利，如果频率比较高，相同的频率下，铜箔和圆导线过同样的电流，铜箔肯定是大占便宜。前面都说了，导线能过多大的电流，完全取决于温升，就好比一个变压器，散热条件好的话，电流密度可以取的非常大，散热不好就只能取的很小，回到你的MOS问题上，如果散热不好，就算你用10000A的MOS也是枉然，如果散热足够好，过流都没问题，总之两个字，温升。

发表于 2014-11-18 21:31

yytda 发表于 2014-11-18 21:06
这个可能需要考虑集肤深度，因为频率越高，穿透深度越浅，所以用铜箔显然是更有利，如果频率比较高，相同 ...

感谢回复！
关于mos管的散热我是明白的，散热不好，长时间超出器件正常工作温度，一定会爆裂的。
我的疑问在于如果不考虑mos本身的散热问题，从其“引脚”流出200A的电流，通过“焊点”，再通过“PCB”，最后通过“输出电缆”至负载，为何“面积”越来越大。

想确认下，是否与各部分的内阻有关：
1、根据器件本身内阻及其热功率计算散热片大小，或加风冷；
2、引脚+焊点，因为距离短，内阻可以忽略？不用考虑散热？
3、PCB走线部分，180mm宽有点夸张了，可否尽可能短些，在敷锡或镀金，这样就不用那么宽？
4、输出电缆部分，是否也可以尽可能短，而不用那么粗了？

是不是可以认为，如果设计时考虑了各部分的内阻，根据电流预估其各自的热功率，以及合适的线路长度，使各部分的发热在可控范围内，而不要刻意考虑多少A得多少mm的说法？

另：我这是直流应用，mos作可控开关用途。

发表于 2014-11-18 21:48

dfmountain1973 发表于 2014-11-18 21:31
感谢回复！
关于mos管的散热我是明白的，散热不好，长时间超出器件正常工作温度，一定会爆裂的。
我的疑 ...

根据基尔霍夫节点电流定律，流入节点的电流必须等于流出节点的电流，所以任何一个节点的内阻都不能忽略，内阻产生的效应就是压降，压降又会导致发热，所以各个节点的发热量就看它的内阻是多大，MOS的引脚是和MOS连接在一起的，所以MOS散热片也可以帮助引脚散热。铜箔敷上一层锡，当然可以增强散热，如果你铜箔上面堆的锡足够多，那铜箔的宽度就可以减少很多，还是要看温升。输出电缆的话，线越长，压降自然会越大，但散热面积也会随着导线长度的增加而增加，所以无论导线长还是短，局部的发热量都是一样的

登录 · 发表于 2014-11-19 11:03

yytda 发表于 2014-11-18 21:48
根据基尔霍夫节点电流定律，流入节点的电流必须等于流出节点的电流，所以任何一个节点的内阻都不能忽略， ...

多谢回复！
因为我在考虑实际产品的各部分的工艺，及连接方式，避免出现不必要的瓶颈。
还是有点疑惑，同样大小的电流，流经各部分，各部分的截面积为何不同，而且差距挺大？
是否：
1、如果在线路的各部分，施以同样的散热方式（假设允许、可行），使温升在可控的范围内，即在各部分可以采取 --> 同样线径或截面积？
2、因为PCB部分的自然散热效率高于输出电缆，所以PCB部分的截面积需要7方，而电缆部分需要70方？
还是配个示意图：

发表于 2014-11-19 12:22

dfmountain1973 发表于 2014-11-19 11:03
多谢回复！
因为我在考虑实际产品的各部分的工艺，及连接方式，避免出现不必要的瓶颈。
还是有点疑惑，同 ...

如果各个部位的线径截面积相同，且表面积和散热条件一致，且是直流电，那各个部位的温升也是一致的，注意，前提是表面积也要一样，总之不管线径截面积是多少，你只要考虑温升就可以了，PCB铜箔虽然截面积小，但它的温升也是比输出电缆高的，这仅限于直流电，如果是高频交流电，必须要考虑穿透深度，那温升可就大不一样了，而且频率越高，铜箔越占便宜

发表于 2014-11-19 12:31

PCB走线最好再加人个PASTE层焊板的时候加锡，让其厚度远大于0.035mm
像这样子

发表于 2014-11-19 12:32

这样子的走线能有利于散热

发表于 2014-11-19 16:49

yytda 发表于 2014-11-19 12:22
如果各个部位的线径截面积相同，且表面积和散热条件一致，且是直流电，那各个部位的温升也是一致的，注意 ...

已结贴，非常感谢你的回复！
是否：
因为铜箔散热效率高，所以截面积可以远小于电缆。
因为引脚及焊点部分可以依靠mos的散热机制散热，故其有效电路连接面积可以小些。

另：不知道哪里可以购买到类似AUIRFS3004-7P这类的大电流器件，厂家或其它成熟测试样板。

发表于 2014-11-19 17:05

dfmountain1973 发表于 2014-11-19 16:49
已结贴，非常感谢你的回复！
是否：
因为铜箔散热效率高，所以截面积可以远小于电缆。

理解正确，哪个部位散热条件好，哪个部位就可以用小一些的截面积，选择什么样的截面积，完全取决于温升，并不一定非要用某一个特定的截面积

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