求助100A大功率管的散热方案

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 05:48:56

要做一台脉冲电源,脉冲宽度1ms,电压105V,电流110A
管子用IXFB100N50P
由于没做过这么大电流的,不知道直接用紫铜板加铝散热器加风扇散热行不行

我已经先用这个管子做了个恒压恒流的线性电源试验
单管30V/10A全负载连续烧半小时用上述方法散热感觉没问题

另外,这种管子如果并联的话均流电阻还可以按照标准方法计算吗
提供可靠方案的朋友送我焊好的30V5A恒压恒流电路板
目前防护用的头盔和服装还没到,还有时间考虑

qiufeng · 发表于 2012-9-19 07:14:14

建议紫铜散热器+热管+24v风扇，要是效果不怎么好，再加上半导体制冷器

。

qiufeng · 发表于 2012-9-19 07:37:58

本帖最后由 qiufeng 于 2012-9-19 12:13 编辑

补充：下图的12只IGBT都是600A-1200V的。

更多照片在这里：

hailing · 发表于 2012-9-19 07:51:27

菜鸟提个疑问，这么小的脉冲宽度平均功率很小吧，只要不进入恒流模式，普通散热器就行

gyzzg2030 · 发表于 2012-9-19 07:57:35

hailing 发表于 2012-9-19 07:51
菜鸟提个疑问，这么小的脉冲宽度平均功率很小吧，只要不进入恒流模式，普通散热器就行 ...

是的，还要看占空比

wpy · 发表于 2012-9-19 08:38:50

3楼，再来点更霸气的散热啊

d__xin · 发表于 2012-9-19 08:38:58

才1ms估计普通的就没问题。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 08:43:23

d__xin 发表于 2012-9-19 08:38
才1ms估计普通的就没问题。

谢谢,是的,我也这么想但是第一次还是谨慎为妙

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 08:44:15

qiufeng 发表于 2012-9-19 07:37
更多照片在这里：

非常感谢,图片的散热器很有震撼的感觉

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 08:46:20

hailing 发表于 2012-9-19 07:51
菜鸟提个疑问，这么小的脉冲宽度平均功率很小吧，只要不进入恒流模式，普通散热器就行 ...

必须进入恒流模式,并且负载几乎短路状态,实际上可以当点焊机机用了,前面也是储能电容结构的

wye11083 · 发表于 2012-9-19 08:46:51

脉冲宽度1ms，脉冲次数多少？如果做开关电源，那么当负载很大时，管子就属于连续导通了。还要考虑开关功耗，500Hz的开关频率开关功耗是灰常大的。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 08:52:46

wye11083 发表于 2012-9-19 08:46
脉冲宽度1ms，脉冲次数多少？如果做开关电源，那么当负载很大时，管子就属于连续导通了。还要考虑开关功耗 ...

没错,功率有点大,所以很谨慎,炸了不是好玩的.
脉冲是4ms周期的,占空比15%-30%
这几天还要专门搞个罩子,和灭火器以防不测

aliu · 发表于 2012-9-19 09:00:06

LZ 这么大的电流相比不会在成本上计较了，你还是考虑下均流+轮流导通这个思路吧！
我估摸着100A 一个IC抗不住

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 09:04:54

aliu 发表于 2012-9-19 09:00
LZ 这么大的电流相比不会在成本上计较了，你还是考虑下均流+轮流导通这个思路吧！
我估摸着100A 一个IC抗不 ...

是的,谢谢,我就是这么考虑的,不然半导体就是受得了也感觉不踏实

aliu · 发表于 2012-9-19 09:10:14

另外，你对安全也忒那啥了，这个如果出问题就是烧芯片。你用个头盔带上行了，别被炸出来的碎片弄伤了就行，

着火的可能性真的不大，除非你那里有酒精啥的易燃物！
还有你要考虑下你的供电线路，能不能抗得起这样大的功率

babysnail · 发表于 2012-9-19 09:20:30

14L:思路不错
LZ 这么大的电流相比不会在成本上计较了，你还是考虑下均流+轮流导通这个思路吧！
我估摸着100A 一个IC抗不住
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没看到主动散热风扇？
建议用风洞，做成管道的形式。提高效率。

wye11083 · 发表于 2012-9-19 10:21:09

这是个高压大功率MOS管，Vgs千万不能超过20V，以免损伤管子。管子开关时间非常短，要做好防护的是导通功率。且管温越高，导通电阻越大，损耗也越大，因此一定要把温度控制下来，才能保证稳定性。当结温100度时（管温要高10~20度，约120度），最大允许电流就降到了60A左右，因此，考虑到冗余性，需要并联2-4管以可靠运行。

gyzzg2030 · 发表于 2012-9-19 10:48:05

我跟楼主有的相似，但我的电流是200A，输入是三相整流后的80V，输出是50V200A，不用隔离，正头疼中，是工作于恒流，想想害怕不知怎么弄。请那位高手或做过相似的提示一下，采用什么方案。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 11:13:59

wye11083 发表于 2012-9-19 10:21
这是个高压大功率MOS管，Vgs千万不能超过20V，以免损伤管子。管子开关时间非常短，要做好防护的是导通功率 ...

我是计划5个并联,有多热还不知道,计算的不大,因为紫铜的热阻参数很好,有可能上水冷

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 11:17:33

gyzzg2030 发表于 2012-9-19 10:48
我跟楼主有的相似，但我的电流是200A，输入是三相整流后的80V，输出是50V200A，不用隔离，正头疼中，是工作 ...

最多就是炸嘛,我目前的状态是:无知者无谓,就是知道了也无谓.惹急了换几个R国管做实验,炸了也好替许多人出口气

hushaoxin · 发表于 2012-9-19 11:37:52

本帖最后由 hushaoxin 于 2012-9-19 11:39 编辑

楼主，做大功率，玩散热这个，我有点经验，110A，开关频率250Hz，你这个管子，散热面积小了，下面的散热器用料再好，热量散不开
如果硬是要用这个的话，起码要用3只并联，再考虑散热是否跟得上
我建议对成本不是太敏感的话，还是老老实实用3楼图片上面封装的IGBT，不然做出来了也是玩具

只要热量散开了，没要上水冷，热管什么的，就普通的铝合金就可以，我们做的60A，20KHz的开关频率，也就只用了8Kg的散热器

gzhuli · 发表于 2012-9-19 11:55:47

这么算吧：105V 110A恒流，负载接近短路状态，最大占空比30%，那管子的耗散功率就是105V * 110A * 30% = 3.5kW，管子RthJC + RthCS = 0.23℃/W，就算水冷保证散热器温度25℃，最高结温125℃的话，每个管所能承受的功率也就100℃ / 0.23℃/W = 435W，3.5kW需要8个管子并联才行。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 12:17:49

gzhuli 发表于 2012-9-19 11:55
这么算吧：105V 110A恒流，负载接近短路状态，最大占空比30%，那管子的耗散功率就是105V * 110A * 30% = 3. ...

非常感谢,那就用10个并联

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 12:19:09

看来这个电源的散热想不壮观也难了

gzhuli · 发表于 2012-9-19 12:21:00

ibmx311 发表于 2012-9-19 12:17
非常感谢,那就用10个并联

也可以考虑做成多路交错工作来减小每个管子的占空比，可能比10个管子均流容易实现。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 12:22:41

gzhuli 发表于 2012-9-19 12:21
也可以考虑做成多路交错工作来减小每个管子的占空比，可能比10个管子均流容易实现。 ...

谢谢,这个方案看来也必须尝试一下

spacefram · 发表于 2012-9-19 12:26:39

1毫秒打开时间，连散热器都可以不要了。

gzhuli · 发表于 2012-9-19 12:27:46

ibmx311 发表于 2012-9-19 12:22
谢谢,这个方案看来也必须尝试一下

从瞬态热阻曲线图可以看出占空比越小等效热阻就越小，所以分时工作降低占空比可以降低等效热阻，可能就不用10个管子了。

qiufeng · 发表于 2012-9-19 12:32:02

ibmx311 发表于 2012-9-19 12:17
非常感谢,那就用10个并联

你会用大型快走丝割出散热器吗？

shotstar · 发表于 2012-9-19 12:37:26

超导热管！

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 12:55:02

gzhuli 发表于 2012-9-19 12:27
从瞬态热阻曲线图可以看出占空比越小等效热阻就越小，所以分时工作降低占空比可以降低等效热阻，可能就不 ...

谢谢,经过和客户协商,功率要小于2000W了(再减小作战空比)
这样再分时就可以不难实现了,看来一定要分时工作

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 12:56:03

qiufeng 发表于 2012-9-19 12:32
你会用大型快走丝割出散热器吗？

没有用快走丝做过,一般直接cnc

wye11083 · 发表于 2012-9-19 13:41:34

hushaoxin 发表于 2012-9-19 11:37
楼主，做大功率，玩散热这个，我有点经验，110A，开关频率250Hz，你这个管子，散热面积小了，下面的散热器 ...

扯淡，IGBT达不到1KHz。看清楚LZ用的是1ms脉冲。再说了，IGBT开关时间长得惊人，怕是能量都用于开关了。

wye11083 · 发表于 2012-9-19 13:44:03

gzhuli 发表于 2012-9-19 11:55
这么算吧：105V 110A恒流，负载接近短路状态，最大占空比30%，那管子的耗散功率就是105V * 110A * 30% = 3. ...

怎么能那样算？用Rdson*(Id)2来计算。负载不可能短路，110V/110A负载也有1 o 电阻，而MOS是60-80m o。

gzhuli · 发表于 2012-9-19 14:00:27

本帖最后由 gzhuli 于 2012-9-19 14:04 编辑

wye11083 发表于 2012-9-19 13:44
怎么能那样算？用Rdson*(Id)2来计算。负载不可能短路，110V/110A负载也有1 o 电阻，而MOS是60-80m o。 ...

楼主做的应该是线性恒流源，MOSFET工作在线性放大状态，不能按开关状态的Rdson来算。
而且楼主没具体说负载特性是怎样的，只说接近短路，所以我就按负载完全短路的极端情况来算了，实际肯定是达不到极端情况的，这个我相信楼主的功力，指出方向就够了，他有能力自行计算的。

hushaoxin · 发表于 2012-9-19 14:05:16

wye11083 发表于 2012-9-19 13:41
扯淡，IGBT达不到1KHz。看清楚LZ用的是1ms脉冲。再说了，IGBT开关时间长得惊人，怕是能量都用于开关了。 ...

哈哈，你可能还在80年代，IGBT的开关速度不达1KHz

楼主要做横流那就另当别论了..

tsb0574 · 发表于 2012-9-19 14:05:26

是不是做电镀电源啊？

好大好恐怖………………

wye11083 · 发表于 2012-9-19 14:13:11

hushaoxin 发表于 2012-9-19 14:05
哈哈，你可能还在80年代，IGBT的开关速度不达1KHz

楼主要做横流那就另当别论了.. ...

你把IGBT当成TTL了吧。IGBT没有那么快的，快的只有小功率的。1500A的开关频率200Hz都会爆管。

ibmx311 · 发表于 2012-9-19 14:18:30

gzhuli 发表于 2012-9-19 14:00
楼主做的应该是线性恒流源，MOSFET工作在线性放大状态，不能按开关状态的Rdson来算。
而且楼主没具体说负 ...

真的利害
我做的就是线性的

hushaoxin · 发表于 2012-9-19 14:24:32

wye11083 发表于 2012-9-19 14:13
你把IGBT当成TTL了吧。IGBT没有那么快的，快的只有小功率的。1500A的开关频率200Hz都会爆管。 ...

注意楼主的是110A

lmt50211 · 发表于 2012-9-19 14:58:51

试验时要做好防护啊

gyzzg2030 · 发表于 2012-9-19 15:07:48

线性电源还有占空比一说？

ibmx311 · 发表于 2012-9-20 03:33:17

gzhuli 发表于 2012-9-19 12:27
从瞬态热阻曲线图可以看出占空比越小等效热阻就越小，所以分时工作降低占空比可以降低等效热阻，可能就不 ...

再次感谢,有进展了,不用水冷了,但还是要仔细评估散热方案,现在还要盼望输出脉冲时序的CPLD不要有异常(我用CPLD还没碰到过异常)
看来分时工作还是完全必要的
管子的绝缘会增加热阻,已经开始考虑用APT20M11了,但这个管子贵了很多倍,正在纠结中

可以肯定地是谁要是做一台小功率的线性稳压电源,用一个APT20M11将是非常爽的,只要没有成本压力,当然了没有成本压力就买一台成品了.

再次感谢大家的帮忙

zhiyiyunmeng@ · 发表于 2012-12-14 13:01:02

ibmx311 发表于 2012-9-20 03:33
再次感谢,有进展了,不用水冷了,但还是要仔细评估散热方案,现在还要盼望输出脉冲时序的CPLD不要有异常(我 ...

你说的这个管子工作在完全导通状态能流过多少安培电流呢。

baikenor · 发表于 2016-1-19 16:52:29

gzhuli 发表于 2012-9-19 12:27
从瞬态热阻曲线图可以看出占空比越小等效热阻就越小，所以分时工作降低占空比可以降低等效热阻，可能就不 ...

大师，看到老帖子，歪楼一下，向您请教关于MOSFET 安全操作区（SOA）的问题：比如我要用MOS管驱动一个大电机（24V,50A），在PWM驱动开关时刻，由电感引起的关断过冲可以到80V，那我计算开关功耗是应该用80V做为电压乘以电流算面积吗？如果我的MOSFET安全工作区上那条斜线V(ds)×I结果为240W,那80V电压，为了不超过安全操作区，就只能安全走3A电流吗？非常感谢！

求助100A大功率管的散热方案

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