MOSTER FET - Dual 500Amp 40 voltų MOSFET 3d spausdintuvo šildomos lovos tvarkyklės: 7 žingsniai (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Tikriausiai spustelėjote šią mąstančią šventą karvę, 500 AMPS !!!!!. Tiesą sakant, mano sukurta MOSFET plokštė negalės saugiai atlikti 500 amperų. Gali trumpam, prieš pat susijaudinus užsidegti.

Tai nebuvo sukurta kaip protingas triukas. Tai nebuvo mano blogas planas privilioti jus į mano pamokomą dalyką (čia įterpkite pamišusio mokslininko juoką). Norėjau padaryti tašką. 3D spausdintuvų ir jų komponentų reklama gali būti labai klaidinanti. Ypač pigių „pasidaryk pats“rinkoje.

Aš išnagrinėsiu tik vieną šio atvejo atvejį. Įprasta MOSFET plokštė, naudojama apsaugoti 3D spausdintuvo pagrindinę plokštę nuo pažeidimų. Jie taip pat naudojami atnaujinant pinterį į galingesnę lovą. Paprastai su daugiau spausdinimo ploto.

Rinkoje yra pusšimtis skirtingų dizainų. Dauguma jų turi šias milžiniškas radiatorius ir atrodo labai įspūdingai. Tačiau didžioji dalis to yra triukas.

Nors mes analizuojame vieną iš šių lentų; Aš ketinu kurti savo. Pažvelgęs į tai, kas yra rinkoje, nusprendžiau, kad galiu padaryti geriau. Taigi, aš suprojektuosiu atvirojo kodo atvirų galimybių lentą, kuri puikiai atliks darbą.

Dizainas, į kurį aš orientuojuosi, yra 40v 60Amp dviguba MOSFET plokštė. Ne 1 kanalas, o 2. Vienas šildomai lovai ir vienas karštajai vietai. Už dizaino slypi istorija. Tiems iš jūsų, kuriems nerūpi istorija už lentos, galite pereiti tiesiai prie lentos šaltinio failų.

„Ki-Cad“šaltinio failai

Prekės

Visi šios plokštės dizaino pėdsakai yra lituojami rankomis.

Įrankiai:

• Pincetai
• Lituoklis
• Lituoklis
• Snips for Electronics

BOM:

Nuorodos	Tiekėjo dalies Nr	Tiekėjas	Vertė	Kiekis
C11, C21	CL21B103KBANNND-ND	„Digi-Key“	10000 pF	2
R11, R21	311-1.00KFRCT-ND	„Digi-Key“	1,0 tūkst	2
R15, R25	311-3,60KFRCT-ND	„Digi-Key“	3,6 tūkst	2
R13, R23	RMCF1210JT2K00TR-ND	„Digi-Key“	1,99 tūkst	2
D11, D21	BZX84C15LT3GOSTR-ND	„Digi-Key“	15V	2
U11, U21	TLP182 (BL-TPLECT-ND	„Digi-Key“	TLP182	2
CN11, CN21	277-1667-ND	„Digi-Key“		2
Q11, Q21	AUIRFSA8409-7P-ND	„Digi-Key“	AUIRFSA8409-7P	2
J11, J21	PAG-10474	„Spark Fun“	XT-60-M	2
J12, J22	PAG-10474	„Spark Fun“	XT-60-F	2
ŠOKINIAI	10 AWG kieto šerdies viela

1 žingsnis: kaip jums pateikiami faktai, bet neatspindi to, ką perkate

MOSFET plokštė tame paveikslėlyje yra labai įprasta. Jį galite rasti „eBay“, „Ali Express“, „Amazon“ir daugybėje kitų vietų. Tai taip pat labai nebrangu. Už 2 galite sumokėti vos 5,00 USD.

Antraštė paprastai yra „210 Amp MOSFET“. Tiesa, kad MOSFET yra 210 amperų MOSFET. Tačiau visas produktas gali pagaminti tik 25 amperus. Ribojantis veiksnys yra PCB ir jungtis.

Kaip matysime vėliau, PCB tikriausiai dar labiau riboja dizainą. Vario pėdsakai neatrodo labai stori.

Taigi jie jums pasakė tiesą apie MOSFET, bet ne apie visą produktą.

Čia taip pat vyksta daug rinkodaros. Pamatyk tą milžinišką radiatorių. Dauguma žmonių galvoja, kad tai turi būti gana galinga dalis. Tiesa ta, kad jei šiai daliai reikia MOSFET radiatoriaus, tai eikvoja daug energijos. Ši energija galėjo išeiti šildant spausdinimo lovą. Didelė šilumos kriauklė nėra geras ženklas. Bet tai yra tai, ko tikimės pamatyti didelės galios įrenginiuose. Geriausiai galiu pasakyti, kad ši dalis skirta tik rinkodarai, bent 25 amperų.

Noriu sukurti produktą, kuris gerai atliktų savo darbą, būtų geros kokybės, nebrangus ir labai aiškiai suprastų jo galimybes.

2 žingsnis: grandinės šerdis: MOSFET

Noriu, kad dizainas būtų labai efektyvus. Tai reikštų mažus energijos nuostolius visame įrenginyje. Taigi pasipriešinimas yra mano priešas. MOSFET veikia kaip įtampos valdomas rezistorius. Taigi, kai jie yra išjungti, jų pasipriešinimas yra labai didelis. Kai jie yra įjungti, jų atsparumas yra labai mažas. Iš tikrųjų vyksta daug daugiau. Tačiau mūsų diskusijai tai bus pakankamai gera.

Parametras, į kurį turėtume atkreipti dėmesį MOSFET duomenų lape, yra „RDS įjungtas“.

Mano pasirinktas MOSFET buvo „Infineon Technologies“pagamintas „AUIRFSA8409-7P“. Blogiausiu atveju RDSon yra 690u omai. Taip, tai buvo teisingi mikro omai. Bet dalis brangi. Maždaug 6,00 USD. vienam. Likusi konstrukcija bus labai nebrangūs komponentai. Turėti gerą dizainą reiškia išsirinkti gerą MOSFET. Taigi, jei ketiname išsipūsti, tai yra sritis, kurioje reikia išsipūsti.

Čia yra nuoroda į duomenų lapą

Atkreipkite dėmesį, kad ši dalis yra 523 Amp MOSFET. Tačiau Id srovė ribojama iki 360Amps. Priežastis dvejopa.

1. Dalių paketas negali išsklaidyti pakankamai šilumos, kad išlaikytų 523 amperus.
2. Jie neturi pakankamai sujungimo laidų ant kaiščio 625Amp. Taigi „susiejimas ribotas“

Aš apribosiu dizainą iki 60 amperų. Atsparumas yra mažas, todėl mažame plote gausiu tikrai didelį efektyvumą.

Dalis sunaudos apie 1,8 vatus esant maksimaliai srovei. (R x I^2) Šios dalies šiluminė varža yra 40 ° C/W. (spustelėkite čia, kad suprastumėte, kokie skaičiavimai atliekami). Taigi esant maksimaliai srovei, mes būsime 72 laipsniais virš aplinkos. Duomenų lape nurodyta, kad maksimali prietaiso temperatūra yra 175 laipsniai C. Mes esame tame sąraše. Tačiau, jei aplinkos temperatūra yra 25 laipsniai. Tada mūsų temperatūra yra šiek tiek mažesnė nei 100 laipsnių. Mums reikės nedidelio radiatoriaus ir ventiliatoriaus esant pilnai apkrovai.

Visa tai reiškia, kad prie vartų turime 15v įtampą. Kai nukrisime žemiau 10 voltų, mes tikrai turėsime problemų su šildymu.

Efektyvumas bus (darant prielaidą, kad 40 V) 2400 vatai, o 1,8 vatai švaistomi. Apie 99,92 proc.

Maitinimo šaltinis	Pristatyta	Pasiklydo	Efektyvumas
40	2400	1.8	99.92%
24	1440	1.8	99.87%
12	720	1.8	99.75%
10	600	1.8	99.40%

Taigi mūsų pavyzdinis produktas turėjo 220 Amp MOSFET. Turiu 523Amp MOSFET ir kvailas dalykas vis dar karšta. Mano mintis yra ta, kad nurodyta srovė nėra puikus našumo rodiklis. Geresnė specifikacija būtų bendras plokštės ir MOSFET atsparumas. Ši specifikacija suteikia jums beveik viską, ką reikia žinoti.

3 žingsnis: kiti pagrindiniai komponentai

Paprastai „MOSFET“plokštėje kaip valdymo signalas naudojamas šildomas lovos išėjimas. U11 yra dvikryptis optinis jungiklis. Ši dalis turi kelis tikslus.

1) Jūs negalite neteisingai prijungti įvesties. Tai yra šiek tiek netikras įrodymas. Pagrindinė plokštė arba nuskandins srovę, arba ne. Taigi įvesties trigeris priklauso nuo to, ar mes turime srovę tarp valdymo plokštės šildomų lovų kaiščių.

2) Atjunkite didelės galios pusę nuo mažos galios valdymo plokštės. Tai leis jums naudoti aukštesnę įtampą šildomoje lovoje. Pavyzdžiui, galite turėti 12 voltų valdymo plokštę ir 24 voltų šildomą lovą. Aikštelės nereikia prijungti (visiškai izoliuoti). Turite neįtikėtiną 3750 Vrms izoliaciją.

3) Nuotoliniu būdu valdykite šildomą lovą. Maitinimo šaltinis, šildoma lova ir MOSFET plokštė gali būti visiškai kitoje spausdintuvo dalyje nei valdymo plokštė. Valdymo linijos yra pagrįstos srovės srautu, todėl triukšmas nėra problema. Plokštė gali būti gana toli nuo valdymo plokštės. Sunkūs elektros laidai yra brangūs. Turėti visus didelės galios daiktus vienoje vietoje yra labai prasminga.

4) Galiu pervaryti MOSFET vartus ir dar labiau sumažinti RDSon pasipriešinimą. Bet aš negaliu viršyti 20 voltų, arba MOSFET miršta. Tam skirtas „Ziner“(D11); užtvirtinti vartus iki 15 v.

Paskutinis svarbus komponentas yra R12. Tai yra išleidimo rezistorius. FET vartuose yra kondensatorius. Visi MOSFETS tai daro. Kuo galingesnis MOSFET, tuo didesnė talpa. Kaip nykščio taisyklė. Taigi, kai U11 išsijungia, turime iškrauti tą vartų kapistorių. Priešingu atveju išjungimo laikas bus labai lėtas. Be viso to, U11 turi šiek tiek nuotėkio. Jei trūksta R12, vartų dangtelis įkraunamas ir vartai viršija Vgsth, o MOSFET įsijungia. Tai leidžia vartus nuleisti žemyn.

4 žingsnis: lentos dizainas - tai vienas iš svarbiausių dizaino taškų

Gerai, dabar pereikite prie PCB dizaino.

Pradėkime nuo kelių paprastų sprendimų. Kaip jį pavadinti ir kokios spalvos jis turėtų būti. Taip, rinkodara. Žmonėms patinka gražiai atrodantys dalykai. Techniniai dalykai turėtų būti švarių linijų ir atrodyti gerai, techniškai. Kitas dalykas - spalva yra svarbi. Atrodo, kad žmonės galingus pavojingus dalykus sieja su juoda spalva. Pagalvokite, kaip „Swat“komanda sako vietos policiją. Abu turi autoritetą. Tačiau atvirai kalbant, mane labiau norėtų apkabinti vietinis policininkas, o ne komanda. Taigi spalva juoda.

Dabar kaip tai pavadinti. Kadangi 60 amperų yra siaubingai didelis MOSFET, aš maniau, kad pavadinsiu jį MOSTER FET. Gerai, žinau, kad tai šlykštu. Bet, po velnių, Jim, aš esu inžinierius, o ne rinkodaros specialistas. Aš net sukūriau gražų logotipą. Vėlgi, aš nesu rinkodaros specialistas.

Kitas svarbiausias sprendimas dėl plokštės yra vario storis. Grandinės plokštės pėdsakai turi išlaikyti visą 60 amperų apkrovą. Taigi yra keletas dalykų, kuriuos galime padaryti, kad tai įvyktų. Trumpas pėdsakų ilgis, platus plotis ir storas varis. Visa tai sumažina atsparumą pėdsakams.

Spausdintos plokštės vario storis nurodytas uncijomis. Taigi 1 uncija vario sveria 1 unciją už 1 kvadratinę pėdą. Taigi, 4 uncijos varis būtų 4 kartus storesnis. Jis taip pat neštų 4 kartus didesnę srovę. Atlikęs tam tikrą analizę, sužinojau, kad kaina vario storiui nedidėja tiesiškai. Aš naudoju PCBWAY (čia) greitą citatą, kad nustatyčiau plokštės kainą. (tai yra viena iš tų atatrankos nuorodų, padedanti toliau gaminti plokštes) Jei statyčiau tūkstančius lentų, išlaidų kreivė išsilygintų. Bet aš ne.

Vario storis	Kaina už 10	PCB dydis
1 oz	$23.00	50x60 mm
2 oz	$50.00
3 oz	$205.00
4 uncijos	$207.00
5 oz	$208.00
6 oz	$306.00
7 oz	$347.00
8 oz	$422.00

Taip pat yra problema su galvojimo varinėmis plokštėmis. Kuo storesnis varis, tuo ilgiau reikia išgraviruoti ir tuo daugiau detalių prarandate. Iš esmės tai reiškia, kad atstumas tarp pėdsakų turi būti tikrai platus. Tai taip pat reiškia, kad mažiausias pėdsakų plotis yra gana didelis. Pagal šį dizainą galiu sau tai leisti. Noriu sutalpinti du kanalus toje pačioje erdvėje, kurioje anksčiau buvo vienas. Taigi yra 1 oz vario.

Tačiau tai sukels kitą problemą. 1 uncija vario neatneš krovinio. Mano lenta bus neįtikėtinai brangus saugiklis.

Viename kanale yra tik trys pėdsakai, kuriems reikia didelės srovės apkrovos. Kaip matote paveikslėlyje, aš pašalinau litavimo kaukę ant šešių pėdsakų. Mano planas yra per lituoti 12AWG kieto šerdies vielą ant tų pėdsakų. Paprastai tai nebūtų puikus planas. Tačiau plokštės kaina nesveria papildomų komponentų kainos. Jau nekalbant apie tai, kad varinę vielą reikės specialiai supjaustyti ir suformuoti; apsunkina masinės gamybos gamybą. Trumpai tariant, aš netapsiu nei garsus, nei turtingas.

Čia mūsų pavyzdinėje lentoje gali kilti kita problema. Vario storis toje plokštėje yra labai plonas. Pėdsakai platūs. Bet tam tikru momentu tai nebepadeda. Visa srovė ateina nuo vieno kaiščio iki vieno kaiščio. Platesni pėdsakai leidžia geriau atvėsti, tačiau vis tiek turėsite karštų taškų.

Mano planas yra naudoti visas ant paviršiaus montuojamas dalis, išskyrus jungtis. Paviršiaus tvirtinimo jungtys per lengvai nuplėšiamos nuo plokštės. Aš taip pat ketinu naudoti TX60 jungtis maitinimui ir šildomai lovai. Jie naudojami RC pasaulyje. Jie yra nebrangūs ir neša krovinį. Tačiau tai yra litavimo puodelio jungtys. Puodeliai turės būti užpildyti lydmetaliu, kad atitiktų spec. Ender serijos spausdintuvai naudoja šias jungtis šildomoms lovoms. Taigi tai tikrai geras pasirinkimas.

Kitos jungtys, kurias ketinu naudoti, yra 5 mm varžtai. Jie yra nebrangūs ir gerai tinka tokio tipo programoms.

Mažas radiatorius, reikalingas MOSFET, yra integruotas į plokštę. Tai ir gera, ir bloga idėja. Tai gerai už kainą; tačiau, jei dalis įkaista per daug, plokštė delaminuosis. Jūs tikrai turite būti labai karšta ilgą laiką, kad tai įvyktų. Esant ekstremalioms temperatūroms, aliuminio radiatorius būtų daug geresnis. Labiausiai tikėtina, kad jei plokštė veikia 60 amperų, reikės naudoti ventiliatorių. Štai kodėl radiatoriaus skylės yra šiek tiek didesnės. Kad oras praeitų per lentą. Aš tai padariau anksčiau ir tai veikia neįtikėtinai gerai. Bet tai šiek tiek padidina lentos išlaidas. Tačiau tai vis tiek kainuoja mažiau nei aliuminio radiatorius.

Galiausiai, kiekvienas kanalas yra nepriklausomas. Pagrindai ir elektros linijos nėra sujungti, nors schemoje jie turi tą patį tinklo pavadinimą. Tokiu būdu jūsų valdymo plokštė gali būti 12 V įtampos, šildoma lova - 24 V, o karštoji - 12 V. Tai suteikia jums pasirinkimų.

5 žingsnis: valdybos kūrimas

Aš naudoju „KiCad“. Yra papildinys, kuris sukuria interaktyvų KS. Tiesiog paryškinkite eilutę BOM ir ji apšviečia vietas, į kurias eina. Tai mano mėgstamiausias „KiCad“papildinys Įskiepis sukuria savarankišką HTML failą. (ČIA). Taigi failas yra nešiojamas. Aš naudoju jį savo planšetiniame kompiuteryje (arba telefone), kai kuriu lentas.

Lentas gavau visai neseniai. Kaip matote, ši versija šiek tiek skiriasi nuo kitų skyrių. Lentos, kurias aš pastatiau, kur prototipai (nuotrauka žemiau). Visi dizaino atsiliepimai, kuriuos gavau atliekant bandymus, grįžo į dizainą. Jei taip pat pastebite, kad trūksta R12 ir R22. Pamiršau pridėti išleidimo rezistorių. Didelė klaida. Turėjau keistą operaciją, kol pamačiau, ko trūksta. Tada aš turėjau juos „nužudyti“.

Lentos dizaino failas „git“saugykloje yra naujausia versija ir turi visus klaidų pataisymus.

Bet štai; visoje šlovėje. (įterpkite angelų dainavimo garso efektą)

6 žingsnis: veikiant - pudingo įrodymas yra valgymas

Pradėjau bandyti plokštes. Taigi pirmas dalykas, kurį pastebėjau, yra šviesos diodas, šviečiantis kaip saulė. Taip, aš suprantu, kad šviesos diodas neturi būti toks ryškus. Bet kai jis bus giliai jūsų spausdintuvo viduje, jūs man padėkosite. Žinoma, nebent turite „Anet A8“. Jei taip yra, tiesiog užsidėkite saulės akinius, kaip aš.

Tikriausiai galėčiau tiesiog pakeisti R15 ir R25. Tačiau platus tiekimo įtampos diapazonas (10–40 V) verčia mane dvejoti.

Turiu 29V 25A maitinimo šaltinį. Aš sureguliavau savo 24 V „Meanwell“maitinimo šaltinį iki 29 V. Aš taip pat turiu 400 mm apvalią šildomą lovą, kuri yra 400 vatų esant 24 V įtampai. Esant 29 voltams, ištrauksime lygiai 20 AMPS. Taigi 20 amperų yra geriausia, ką galiu gauti.

Matavimas buvo atliktas iš neigiamos J11 ir J12 pusės. Iš esmės visame MOSFET. Bet tai buvo padaryta prie jungčių. Ten, kur prijungiami laidai. Plokštė nukrito 23 mV voltais esant 20Amp. Bendras prietaiso atsparumas būtų 1,15 mOhm. Tai yra MOSFET, plokštė ir jungtys. Tai tikrai gerai, jei aš pats taip sakau. (ir buvo daug džiaugsmo)

7 žingsnis: vienas šalia kito

Gerai, galiausiai norėčiau pasakyti, kad mano taryba laimi. Jame yra viskas, ko galite norėti. Čia yra palyginimas. Tačiau šio vaikino statybos kaina yra per didelė.

Spec	Įprastas MOSFET	MOSTER FET
Maksimali įtampa	Nežinomas	40V
Maksas Kurentas	25 amperai	60 amperų
Grįžtamasis trigeris	Taip	Taip
Opto izoliuotas	Gal būt	Taip
Kaina (2 kanalai)	$12.99	$14.99
Kanalai	1	2

Aš apsimesiu, kad galiu sukurti tūkstančius tokių.

Jei ketinate parduoti 3D spausdintuvo dalis, turite turėti 40% ar didesnę pelno maržą. Būtų geriau, jei jis būtų daug aukštesnis, tačiau tai yra minimumas, kurio reikia norint išsilaikyti. Aš maniau, kad BOM kaina yra 3,50 USD, o gamybos kaina - 3,76 USD. Lentą citavau keliose vietinėse vietose. Jei parduodate „Amazon“ar „E-bay“, jie jums atlygina 30% kredito kortelių, „PayPal“ir pardavimo mokesčių. Patikėkite, tai pasiteisina iki 30 proc. Jie jums pasakys kitaip, bet viskas pasakyta ir padaryta, aš gaunu 70% viso to, kas buvo parduota.

Šios plokštės kaina turi būti 15,99 USD, kad ji būtų tikrai gyvybinga. Tačiau „pasidaryk pats“rinka yra labai jautri kainai. Taigi nustatykite 14,99 USD. Jūs visada galite parduoti tvirtinimo laikiklius ar laidų komplektus.

Kitas dalykas, kurį matote čia, yra tai, kad bendroji plokštė yra labai parduodama. Daug „pasidaryk pats“vaizdo įrašų, kuriuos galite rasti bet kur. „Pasidaryk pats“rinka nori žinoti, kaip ji veikia ir kaip ja naudotis. Tik apie 10% šios rinkos išbando kažką naujo arba yra pirmieji naudotojai. Tik apie 3% jų skelbia bet kokius duomenis arba daro vaizdo įrašą „KAIP“. Trumpai tariant, tikimybė per metus parduoti 10 tūkst.

Daugiausia tai būtų parduota apie 100 per metus, jei jums tai gerai. Tokio lygio kaina yra 24,99. Vien BOM yra 13,00 USD.

Trumpai tariant, tai nėra perspektyvus produktas. Jei galėčiau sumažinti MOSFET kainą nuo 0,75 USD iki 1,00 USD, tai gali veikti.

Bet gaminti buvo smagu. Manau, kad tai geresnis dizainas, bet tada aš tai padariau.

Mėgaukitės lenta !!! (ČIA)

Atnaujinimas:

Aš radau „MOSFET“, kurio kaina yra mažesnė nei 1,00 USD. Jei norite visiškai sukonstruotos plokštės, aš jas turiu „e-bay“. (ČIA) arba „Sigle“kanalo versija (ČIA)