Рассеиваемая мощность транзистора NMOS SOT-23

Вы рассчитали мощность, рассеиваемую соленоидом и транзистором вместе. Транзистор может упасть на 0,1 вольта при прохождении 0,2 ампера, поэтому его рассеиваемая мощность составляет 20 мВт.

В вашем случае 2N7002 может быть немного ближе к пределу. См. график ниже: -

Это говорит вам о том, что если вы управляете затвором с 5 вольтами и пропускаете 0,2 ампера через сток, падение напряжения от стока к истоку может составить 0,3 вольта. Рассеиваемая мощность 60 мВт.

Однако, если вы управляете затвором логическими сигналами 3 В, он, вероятно, сгорит, потому что при 0,2 А нет разрешения кривой 3 В. На самом деле схема будет потреблять около ~ 50 мА, при этом 75% напряжения приходится на транзистор, поэтому мощность будет ~ 675 мВт, что слишком много для маленького 2N7002.

Кроме того, прочитав техническое описание, ~0,1 А (Fairchild) является абсолютным пределом для 2N7002, поэтому вам не следует использовать это устройство для управления соленоидом 0,2 А. С другой стороны, для NXP ограничение составляет 300 мА (пакет SOT23), поэтому вам нужно проверить, какой источник для устройства. Это может раздражать, когда разные поставщики делают это. Состояние Supertex 115 мА (такое же, как у FC), и я не буду вдаваться в какие-либо другие, но, надеюсь, вы видите проблему.

Вам также понадобится обратный диод на соленоиде, потому что, когда вы отключаете полевой транзистор, ток через соленоид создает магнитное поле и, следовательно, накапливает энергию - эта энергия превращается в большой скачок напряжения, который легко может повредить транзисторы. когда пытаются деактивировать соленоид.

Вы неправильно рассчитываете рассеиваемую мощность транзистора.

18В * 0,2А - это мощность соленоида. Мощность NMOS - это падение напряжения на транзисторе, умноженное на ток через него.

Как правило, для полностью переключаемого MOSFET у вас будет омическое значение, указанное в таблице данных как rds (on), которое представляет собой сопротивление в открытом состоянии. Таким образом, вы можете рассчитать мощность, как если бы транзистор был резистором (P = I²R).

Часто в таблице данных также указывается пиковый импульсный ток и продолжительность этих пиков, что вы и предполагаете. На короткое время потребуется довольно большая мощность, но нужно время, чтобы тепло рассеялось, а деталь не перегрелась и не вышла из строя. Эти импульсы обычно намного короче секунд или минут.

Вы совершаете распространенную ошибку. Вы должны использовать NMOS-транзистор в качестве переключателя, что означает, что он либо проводящий, либо непроводящий. Когда он непроводящий, ток не течет, поэтому P = V * I = 18 В * 0 = 0 Вт. Хорошо, нет проблем.

Когда NMOS работает и соленоид активирован, ток течет , но напряжение 18 В не должно падать на транзистор, оно должно падать на соленоид! Если вы посмотрите в таблицу данных 2n7002, вы обнаружите, что сопротивление во включенном состоянии составляет около 4 Ом, это значение зависит от применяемого вами напряжения Vgs и тока. Ток будет 0,2 А * 4 Ом = 0,8 В. Таким образом, рассеиваемая мощность будет: P = 0,8 * 0,2 = 0,16 Вт Это достаточно мало!

Вывод: это будет работать абсолютно нормально!

Вы используете MOSFET в качестве переключателя. Когда МОП-транзистор включен, сопротивление между стоком и истоком будет отображаться как низкое значение. Это называется RDS ON. Для 2N7002 от NXP это около 2,8 Ом (при условии, что Vgs=10 В, Id=0,5 А и Tj=25C).

При токе стока 200 мА падение напряжения составляет 0,56 В. Рассеиваемая мощность MOSFET составляет 0,56 В * 0,2 А = 112 мВт. Это означает, что при питании 18 В (18 В - 0,56 В) проходит через соленоид.

Момент напряжения вашей нагрузки важен, когда переключатель выключен. В этом случае МОП-транзистор не должен проводить ток (возможно, небольшая утечка), и МОП-транзистор должен «блокировать» полное напряжение питания между стоком и истоком. Это номинальное напряжение сток-исток, которое для 2N7002 составляет 60 В.

Причина, по которой ваш прототип работал нормально, заключается в том, что у нас было рассеивание мощности всего 112 мВт. В техническом описании NXP указано максимальное рассеивание мощности 0,83 Вт при температуре окружающей среды 25°C. Пределы мощности в основном определяются максимальной температурой перехода и тепловым сопротивлением. SOT-23 имеет типичные значения теплового сопротивления 100-150 Кл/Вт (зависит от печатной платы, компоновки и т. д. - часто это предположение).

В худшем случае переход устройства нагревается до 0,112 Вт * 150°C/Вт = 16,8°C выше температуры окружающей среды. Значение выше температуры окружающей среды важно, поскольку это означает, что вам может потребоваться снизить номинальные характеристики устройства, если ваш продукт должен работать при более высоких температурах окружающей среды. Например, если схема должна работать при температуре окружающей среды 80°С, температура перехода будет 96,8°С. Ограничение составляет 150°C, поэтому схема должна быть в порядке.

Опасно, если технические характеристики стандартных деталей различаются у разных производителей. В этом случае может быть целесообразно выбрать другой полевой МОП-транзистор или остаться в пределах спецификаций для наихудшего случая.