Кулон-912, доработка, ремонт

[Lufa]

Предистория: функция разряд не работает.

Думается неисправен силовой транзистор электронной нагрузки IRF3415 или его обвязка

Всем доброго!

Ув. [user]PavelVA[/user], транзистор IRF3415 действительно был нерабочий — прозвонка мультиметром показала что перестал открыватся. На тыльной стороне присствуют радужные разводы — похоже на перегрев. Резисторы обвязки вроде в норме. Визуально, плата повреждений не имеет.

Спойлер

После замены транзистора разряд пошел!

Но греется очень. Заменил радиатор на более толстый и немного ребристый, с компютерного блока питания. Сел отлично. Болтом посадил на термопасту.

Спойлер

 

Емпирически установлено, что при токах разряда более 1 А (1,5А, 2А) за 1-2 мин. на транзисторе уже трудно держать палец. Даже когда к новому радиатору прикрутил еще дополнительно старый. Разряд 1А переносится спокойно.

Это у всех так? Что же делать? Подумываю снять радиатор с вентилятором со старой видеокарты. Правда прийдется выносить транзистор проводами-удлинителями, чтобы радиатор разместить в свободной части корпуса. Так можно?

Также, какой вентилятор советует сообщество для замены штатного?

P.S. Сильно греется резистор R62 (возле конденсатора с которого подается напряжение на вентилятор). Так и должно быть?

Спойлер

[Nikolas74]

IRF3415 максимально рассеиваемая мощность 200W, при допустимой температуре в 150°С конечно будет греться, радиатор уже заменили вентилятор тоже лучше поменять на 60мм, при желании можно и на 70мм поставить.а пальцем температуру транзистора лучше замерять😊

[PavelVA]

Емпирически установлено, что при токах разряда более 1 А (1,5А, 2А) за 1-2 мин. на транзисторе уже трудно держать палец. Даже когда к новому радиатору прикрутил еще дополнительно старый. Разряд 1А переносится спокойно.

Да, греется сильно, см. сообщение #3273. При токе 3А и 11,5В греется до +70С, при комнатной температуре +25С и штатном вентиляторе (но на тот момент уже модифицирован радиатор).

IRF3415 максимально рассеиваемая мощность 200W, при допустимой температуре в 150°С

Вот документация на транзистор IRF3415PBF.  Читаем внимательно первую страницу, второй абзац: Корпус TO-220  может рассеять примерно 50 Ватт.  В таблице ниже указано Power Dissipation 200W  при температуре корпуса +25С. Такое возможно, если охлаждать радиатор жидким азотом наверное.
Вот ознакомительное видео про электронные нагрузки и силовые транзисторы:
https://youtu.be/Oejxh3_88bY

[tak1973]

Корпус TO-220  может рассеять примерно 50 Ватт.

А не многовато ли для +75С? Всегда рассчитывал для импульсных ФЕТов в 220 не более 20Вт, и 247 - 47Вт, для сильно заваленных фронтов.
Вообще надо смотреть в сторону 7-еми тысячной серии, там импульсные ФЕТы могут в не большом диапазоне при +75С в линейном режиме работать.

[PavelVA]

[user]tak1973[/user], у электронной нагрузки нет фронтов, транзистор работает в линейном режиме. Вся мощность достается транзистору. Мощность 50 Ватт это не сам корпус ТО-220, а возможность корпуса ТО-220 физически передать максимум 50 Ватт от корпуса транзистора в радиатор. А дальше уже важный момент - сможет ли эту мощность радиатор принять и отдать дальше в атмосферу. Об этом сказано в видео.  Если теплоемкость слабая или площадь радиатора небольшая, то кристалл сгорит. Если эта тема интересна, в гугле можно найти  онлайн калькуляторы, где можно посчитать нужную площадь радиатора и температуру на радиаторе с пассивным охлаждением и с заданным потоком воздуха.

В случае с Кулон-912: у нас 3А х 12.7V = 38W.
С вентилятором EC5015HH12B и увеличенным радиатором, при разрядном токе 2А нагрев не более 53С. При токе 3А не превышает +65С

[Lufa]

А можно вывести транзистор на проводах и прикрепить к еще большему радиатору с кулером, от старой видеокарты, немного в сторонке, где больше свободного места?  Или чревато?

Типа такого:

[Сучок]

А можно вывести транзистор на проводах и прикрепить к еще большему радиатору с кулером, от старой видеокарты, немного в сторонке, где больше свободного места?  Или чревато?

Типа такого:

Выводите. Провода только не особо тонкие делайте от стока и истока транзистора. Часть упадет на проводах, следовательно часть мощности с транзистора переложится на них.

[tak1973]

Мощность 50 Ватт это не сам корпус ТО-220,

Да, конечно.
Но проблема в другом. Дело не в том, чтоб раскидать с 220 температуру по радиатору и потом сдуть её.
Проблема в том, чтобы не создавать и 50Вт на кристалле в течении долгого времени.
Кристаллы импульсных ФЕТов маленькие, специально для уменьшения входной ёмкости. Не проблема на пологих фронтах оставить на кристалле 200-300Вт в течении 1-2мс.

[PavelVA]

[user]tak1973[/user], У высоковольтных MOSFET кристалл маленький. Режим импульсный. Но про какую температуру у высоковольтных MOSFET идет речь не совсем понятно. Да, есть небольшие потери, но основная мощность достается трансформатору, а не транзистору.
У нас же речь в сообщении №3465 и №3467 идет про электронную нагрузку. Здесь низковольтные импульсные MOSFET с большим кристаллом, но работают они не в импульсном, а в линейном режиме и здесь вся, абсолютно вся, мощность достается транзистору и выделяется в виде тепла на кристалле. Затем с кристалла через тепловой интерфейс переходит на медную подложку корпуса ТО-220, затем через тепловой интерфейс в радиатор, а затем в атмосферу. И задача электронной нагрузки создавать те самые 50Вт на кристалле в течении долгого времени.

[tak1973]

И задача электронной нагрузки создавать те самые 50Вт на кристалле в течении долгого времени.

Так гореть будет шустрый ФЕТ с маленьким кристаллом от такой долговременной мощности, при температуре корпуса +75С! На самом кристалле, из-за его малой площади и высокой плотности протекания тока, температура будет значительно выше, чем в месте на внешней стороне подошвы, приляпанной к килограммовому медному радиатору.
Я когда электронную нагрузку собираю, на каждые 50Вт ставлю по два шустрых ФЕТа в 220-ом, если нормальных нет.

[Сучок]

Так гореть будет шустрый ФЕТ с маленьким кристаллом от такой долговременной мощности, при температуре корпуса +75С! На самом кристалле, из-за его малой площади и высокой плотности протекания тока, температура будет значительно выше, чем в месте на внешней стороне подошвы, приляпанной к килограммовому медному радиатору.
Я когда электронную нагрузку собираю, на каждые 50Вт ставлю по два шустрых ФЕТа в 220-ом, если нормальных нет.

Тут и не нужен шустрый ФЕТ. Тут нужен ФЕТ медленный с большим кристаллом. Я бы лучше вообще поставил сюда транзистор в TO-247 корпусе, который используется в качестве транзисторов для линейных схем(стабилизаторов, источников тока), т.е. С большим каналом.

[tak1973]

Тут нужен ФЕТ медленный с большим кристаллом. Я бы лучше вообще поставил сюда транзистор в TO-247 корпусе

Так я о чём!
Вот и смотрите в сторону хотя бы у IR семитысячную серию в 247. Вроде IRFP7530, не помню, даташит смотреть надо.

[serggio]

Так я о чём!
Вот и смотрите в сторону хотя бы у IR семитысячную серию в 247. Вроде IRFP7530, не помню, даташит смотреть надо.

Вам нужно смотреть в сторону планарных мосфетов. IRFP250N. Зачем 7000я серия то? 7530 не для линейных режимов работы.

График надеюсь комментировать не нужно?

[xeus]

Интересный момент. С чем связан выход из строя? Брак  комплектующих?
У меня зу 16 г.в. буквально на той неделе делал 3 цикла 60Ач сборки титаната.
Максимальными токами. Проблем видимых нет.  Силовая часть на заклепках, с момента покупки не разбирал.
Доработки по охлаждению - минимальны, замена куллера на 60*60 и то с целью снижения шума.

[borodaas]

А что если поменять IRF3415 на IRFB38N20DPBF ?

[Lufa]

Вот ознакомительное видео про электронные нагрузки и силовые транзисторы

Очень познавательно.

А можно подключить в цепь разряда активную нагрузку, в виде той же лампочки накаливания, чтобы не нагружать транзистор? Транзистор будет в основном как ключ, а не нагрузка.

Некрасиво, ярко, зато безопасно для транзистора.

[borodaas]

А что если поменять IRF3415 на IRFB38N20DPBF ?

У меня из за плохого прижима транзистора клепкой к радиатору, он сгорел. Взамен есть только такие.

[tak1973]

в сторону планарных мосфетов. IRFP250N. Зачем 7000я серия то?

Да, спасибо, планарники. Не помню, может другой из 7000.