Задание:
1. Для существующего прототипа подобрать оптимальные силовые ключи, которые б позволяли работать в длительном режиме без перегрева при 48 В и номинальном токе 400А (не менее 2,5 часов, после нагрузка колеблется от 200 до 400А в течении 5 часов и цикл повторяется). При этом учесть что есть пиковая краткосрочная нагрузка 600-800А в течении 10с. Предпочтительно не изменять размеры платы более 5%. Транзисторы можно устанавливать с обеих сторон платы. Учесть что в прототипе не будет радиатора. Интересует именно возможность изготовления без отдельного радиатора для ключей. Обосновать выбор.
2. Рассчитать тепловыделения на транзисторах при номинальном и пиковом токе 400А и 800А соответственно. Указать метод расчета.

В приложении краткое описание устройства, размеры, схемы, фото.

После конкурса рассматривается возможность дальнейшего сотрудничества в масштабном проекте.

Выплата вознаграждения через сервис Безопасная Сделка

Опубликован 01.05.2015 в 16:47 Последнее изменение: 04.05.2015 в 22:23

Посмотреть другие конкурсы

Конкурсные работы

Свернуть все ветки комментариев (6)

Фрилансер [BaroZo]

05.05.2015 | 01:58 обновлено: 05.05 2015 | 02:16

Ну что тут рассчитывать. При 12 транзисторах – IPB010N06N (0.8 mOm, 60 V, 50/150A) на одном транзисторе будет выделяться
0.9(400А)/3.6(800А) Вт. Со всей платы соответственно 11/44Вт. С учетом возможного разброса параметров – до 100Вт. Для первого случая можно свободно использовать без радиатора, для второго лучше перестраховаться и сделать подложку из медной пластины, которая отбирала бы тепло во время критических 10 секунд. Вам расчет для практического изделия нужен, или для курсовой? Если для практического, то лучше собрать схему и погонять ее в реальном корпусе. С учетом современных летних температур возможно придется установить принудительный отвод воздуха из корпуса (маленький вентилятор).
Если для курсовой, то нужно найти тепловые характеристики и ограничения. Мне навскидку не попались. Но результаты будут такие же приблизительно, а погрешность, все равно, заставит проверять на практике.
- Ссылка
- Свернуть ветку (1)
- Виктория Савина
  
  05.05.2015 | 11:41
  Здравствуйте! Интересует вопрос – вы считаете что транзисторы IPB010N06N – самые лучшие для этого устройства? и почему?
  К сожалению расчет у вас очень приближенный и у него есть недочеты. Если посмотрите на схему, то увидите что у нас используется 6 ключей на заряд и 6 на разряд – (400/6)^2 * 0.0008 = 3.6 Вт и (800/6)^2 * 0.0008 = 14.2 Вт – и учтите что это очень приближенный расчет, ведь на первый транзистор в реальности будет приходиться больше тепла + надо учитывать что при нагрузке/повышение температуры сопротивление у них меняется.
  Расчет нужен для практического изделия. Изделие мы уже проверяли – максимальный продолжительный ток 180-220А так как нет принудительного охлаждения (но это с нашими ключами по 6 шт. на линию). На плату же можно установить до 12 шт. на линию
  
  Если сможете пересчитать с учетом всех параметров – буду рад с вами обсудить дальнейшие совместные действия.
  
  Здравствуйте! Интересует вопрос – вы считаете что транзисторы IPB010N06N – самые лучшие для этого устройства? и почему?
  К сожалению расчет у вас очень приближенный и у него есть недочеты. Если посмотрите на схему, то увидите что у нас используется 6 ключей на заряд и 6 на разряд – (400/6)^2 * 0.0008 = 3.6 Вт и (800/6)^2 * 0.0008 = 14.2 Вт – и учтите что это очень приближенный расчет, ведь на первый транзистор в реальности будет приходиться больше тепла + надо учитывать что при нагрузке/повышение температуры сопротивление у них меняется.
  Расчет нужен для практического изделия. Изделие мы уже проверяли – максимальный продолжительный ток 180-220А так как нет принудительного охлаждения (но это с нашими ключами по 6 шт. на линию). На плату же можно установить до 12 шт. на линию
  
  Если сможете пересчитать с учетом всех параметров – буду рад с вами обсудить дальнейшие совместные действия.
  
  Ссылка
Фрилансер [navernjaka777]

05.05.2015 | 13:40 обновлено: 06.05 2015 | 10:39

Здравствуйте. Спасибо что открыли доступ к конкурсу. В прикрепленных файлах находится даташит на предлагаемый транзистор и таблица с расчетом теплового режима (при токе 800А и 12 транзисторах). Для расчета теплового режима контактора при другом количестве транзисторов или значении тока, необходимо изменить соответствующее значение в соответствующих ячейках.
- Добавлено 05.05.2015 в 13:40
  
  xls 30 Кб
- Добавлено 05.05.2015 в 13:40
  
  pdf 1.21 Мб
- Добавлено 06.05.2015 в 10:39
  
  xls 35 Кб
- Ссылка
- Свернуть ветку (5)
- Виктория Савина
  
  05.05.2015 | 15:29
  Подскажите, при применении этих транзисторов – нам надо увеличивать плату, на много?
  Температурные коэффициенты вы как выбрали?
  Что скажете про транзисторы IPB010N06N?
  По факту в расчетах никто, почему то, не учитывает изменение сопротивления при повышении температуры и то что на первый транзистор приходиться больше нагрузки чем 1/6 (при 6 ключах ). В указанных мной выше транзисторах не выдерживают более 240 А в номинале, хотя по расчетам должны и 400 А выдержать (даже по вашим). Вы можете это как то учесть в расчетах?
  Еще вопрос – вы умеете сами разводить платы, оформить маску, схему, улучшить существующую схему устройства?
  
  Подскажите, при применении этих транзисторов – нам надо увеличивать плату, на много?
  Температурные коэффициенты вы как выбрали?
  Что скажете про транзисторы IPB010N06N?
  По факту в расчетах никто, почему то, не учитывает изменение сопротивления при повышении температуры и то что на первый транзистор приходиться больше нагрузки чем 1/6 (при 6 ключах ). В указанных мной выше транзисторах не выдерживают более 240 А в номинале, хотя по расчетам должны и 400 А выдержать (даже по вашим). Вы можете это как то учесть в расчетах?
  Еще вопрос – вы умеете сами разводить платы, оформить маску, схему, улучшить существующую схему устройства?
  
  Ссылка
  - Фрилансер [navernjaka777]
    
    05.05.2015 | 17:08 обновлено 05.05.2015 | 17:08
    
    Отвечаю по порядку.
    Если использовать транзисторы IPT007N06N плату скорее всего придется увеличить. 6 см2*24 = 144 см2 это только охлаждающий полигон. Вся площадь платы 186,7 см2. На плате есть еще отверстия и дополнительные элементы. Мне сложно судить какую они площадь занимают, но плату скорее всего придется увеличить.
    Температурные коэффициенты выбирал из даташита.
    Device on PCB, minimal footprint RthJA – - 62 K/W –
    Device on PCB, 6 cm? cooling area 1) RthJA – - 40 K/W
    Транзисторы IPB010N06N хуже IPT007N06N по параметрам. Соответственно на них будет больше рассеиваться тепла и вероятность, что они перегреются выше по сравнению с IPT007N06N.
    В расчетах я действительно не учитывал изменение сопротивления от температуры, т.к. произвел прикидочный расчет. Из графиков даташита можно взять эти данные, при этом количество транзисторов вырастает до 16-ти. На первый транзистор не обязательно приходится больше нагрузки -здесь многое зависит от разводки платы-ее нужно стараться делать симметричной для всех транзисторов чтобы самый короткий путь был у всех токов. Также очень важно качество пайки транзисторов, чтобы площадь саприкасаемых с поверхностью платы контактов была максимальной. При 6 транзисторах IPB010N06N предел наступает при 280А если без полигонов по расчетам из моей таблицы. Скриншот прилагаю. А если учитывать изменение сопротивление от температуры то вообще все плохо.
    Что я думаю по поводу этого проекта. Поставлены очень жесткие требования – отсутствие радиаторов. Так обычно не проектируют схемы. Даже маленькая, тоненькая алюминиевая пластина прикрепленная к транзисторам очень сильно повышает теплоотвод. По хорошему такие схемы всегда расчитываются с запасом 20-40% по мощности рассеивания. Результат такой разработки можно проверить только после сборки и тестирования (тут все на грани). Решать Вам, но если есть возможность втиснуть хоть какой-нибудь радиатор – то это лучшее решение. Можно подобрать низкопрофильный радиатор (или дофрезеровать) и с помощью него передавать тепло от полигонов. Или как вариант использовать принудительное охлаждение. Получается что увеличивается количество ключей вместо того, чтобы использовать радиатор.
    Я умею разводить платы, оформить маску, схему, улучшить существующую схему устройства?
    Но чтобы это делать мне необходимо полное понимание поставленной задачи. Т.к. это может привести к кординальному изменению схемы, платы и т.д
    
    Отвечаю по порядку.
    Если использовать транзисторы IPT007N06N плату скорее всего придется увеличить. 6 см2*24 = 144 см2 это только охлаждающий полигон. Вся площадь платы 186,7 см2. На плате есть еще отверстия и дополнительные элементы. Мне сложно судить какую они площадь занимают, но плату скорее всего придется увеличить.
    Температурные коэффициенты выбирал из даташита.
    Device on PCB, minimal footprint RthJA – - 62 K/W –
    Device on PCB, 6 cm? cooling area 1) RthJA – - 40 K/W
    Транзисторы IPB010N06N хуже IPT007N06N по параметрам. Соответственно на них будет больше рассеиваться тепла и вероятность, что они перегреются выше по сравнению с IPT007N06N.
    В расчетах я действительно не учитывал изменение сопротивления от температуры, т.к. произвел прикидочный расчет. Из графиков даташита можно взять эти данные, при этом количество транзисторов вырастает до 16-ти. На первый транзистор не обязательно приходится больше нагрузки -здесь многое зависит от разводки платы-ее нужно стараться делать симметричной для всех транзисторов чтобы самый короткий путь был у всех токов. Также очень важно качество пайки транзисторов, чтобы площадь саприкасаемых с поверхностью платы контактов была максимальной. При 6 транзисторах IPB010N06N предел наступает при 280А если без полигонов по расчетам из моей таблицы. Скриншот прилагаю. А если учитывать изменение сопротивление от температуры то вообще все плохо.
    Что я думаю по поводу этого проекта. Поставлены очень жесткие требования – отсутствие радиаторов. Так обычно не проектируют схемы. Даже маленькая, тоненькая алюминиевая пластина прикрепленная к транзисторам очень сильно повышает теплоотвод. По хорошему такие схемы всегда расчитываются с запасом 20-40% по мощности рассеивания. Результат такой разработки можно проверить только после сборки и тестирования (тут все на грани). Решать Вам, но если есть возможность втиснуть хоть какой-нибудь радиатор – то это лучшее решение. Можно подобрать низкопрофильный радиатор (или дофрезеровать) и с помощью него передавать тепло от полигонов. Или как вариант использовать принудительное охлаждение. Получается что увеличивается количество ключей вместо того, чтобы использовать радиатор.
    Я умею разводить платы, оформить маску, схему, улучшить существующую схему устройства?
    Но чтобы это делать мне необходимо полное понимание поставленной задачи. Т.к. это может привести к кординальному изменению схемы, платы и т.д
    
    Ссылка
    - Фрилансер [navernjaka777]
      
      05.05.2015 | 17:09
      
      Файл не получается прикрепить. Отправлю на почту.
      
      Файл не получается прикрепить. Отправлю на почту.
      
      Ссылка
    - Виктория Савина
      
      05.05.2015 | 21:12
      
      Вы сможете в итоге сделать полный тепловой расчет для ключей с учетом изменения сопротивления от превышения температуры и возможного увеличения нагрузки на входные транзисторы?
      файл в маткаде или экселе (часть в рамках конкурса).
      После можем обсудить ваше участие в более масштабной части этого проекта. (вне конкурса)
      
      Вы сможете в итоге сделать полный тепловой расчет для ключей с учетом изменения сопротивления от превышения температуры и возможного увеличения нагрузки на входные транзисторы?
      файл в маткаде или экселе (часть в рамках конкурса).
      После можем обсудить ваше участие в более масштабной части этого проекта. (вне конкурса)
      
      Ссылка
      - Фрилансер [navernjaka777]
        
        06.05.2015 | 10:41
        
        Полный тепловой расчет для ключей с учетом изменения сопротивления от превышения температуры и возможного увеличения нагрузки на входные транзисторы прикрепил в файле – Расчет мощности на транзисторах с учетом температуры.xls
        
        Полный тепловой расчет для ключей с учетом изменения сопротивления от превышения температуры и возможного увеличения нагрузки на входные транзисторы прикрепил в файле – Расчет мощности на транзисторах с учетом температуры.xls
        
        Ссылка

Расчет силовых ключей для твердотельного контактора.

Конкурсные работы

Теги: нужен инженер, ищу инженера, резюме инженера, требуется инжиниринг систем