MOSTER FET - Dual 500Amp 40 voltu MOSFET 3d printera apsildāmās gultas draiveri: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Jūs droši vien noklikšķinājāt uz šo domājošo svēto govi, 500 AMPS !!!!!. Godīgi sakot, manis izstrādātā MOSFET plāksne nevarēs droši veikt 500Amp. Varētu uz īsu brīdi, tieši pirms tā satraukti uzliesmoja.

Tas nebija paredzēts gudram trikam. Tas nebija mans ļaunais plāns ievilināt jūs savā pamācāmajā (ievietojiet šeit trako zinātnieku smieklus). Es gribēju pielikt punktu. 3D printeru un to sastāvdaļu reklāma var būt ļoti maldinoša. Īpaši zemu izmaksu DIY tirgū.

Es izpētīšu tikai vienu gadījumu. Kopēja MOSFET plāksne, ko izmanto, lai aizsargātu 3D printera galveno plati no bojājumiem. Tos izmanto arī, lai jauninātu pinteri uz jaudīgāku gultu. Parasti ar lielāku drukas laukumu.

Tirgū ir pusduci dažādu dizainu. Lielākajai daļai ir šie milzu radiatori un tie izskatās ļoti iespaidīgi. Bet lielākā daļa no tā ir triks.

Kamēr mēs analizējam vienu no šiem dēļiem; Es plānoju veidot savu. Apskatījis tirgū pieejamo, es nolēmu, ka varu darīt labāk. Tātad, es plānoju izveidot atvērtā koda atvērto iespēju paneli, kas lieliski izpilda šo darbu.

Dizains, uz kuru es mērķēju, ir 40V 60Amp dubultā MOSFET tāfele. Ne 1 kanāls, bet 2. Viens apsildāmajam gultam un otrs karstajam punktam. Aiz dizaina ir stāsts. Tiem no jums, kuriem nerūp stāsts aiz tāfeles, varat doties tieši uz tāfeles avota failiem.

Ki-Cad avota faili

Piegādes

Visas šī dēļa dizaina pēdas ir lodētas ar rokām.

Rīki:

• Pincetes
• Lodāmurs
• Lodēt
• Snips elektronikai

BOM:

Atsauces	Piegādātāja daļas Nr	Piegādātājs	Vērtība	Daudzums
C11, C21	CL21B103KBANNND-ND	Digi-Key	10000pF	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	PRT-10474	Spark Fun	XT-60-M	2
J12, J22	PRT-10474	Spark Fun	XT-60-F	2
Džemperi	10 AWG cietais vads

1. solis. Kā jums tiek sniegti fakti, bet tas neatspoguļo to, ko jūs pērkat

Šajā attēlā redzamā MOSFET tāfele ir ļoti izplatīta. Jūs to varat atrast eBay, Ali Express, Amazon un daudzās citās vietās. Tas ir arī ļoti lēts. Par 2 jūs varētu maksāt tikai USD 5,00.

Virsraksts parasti ir "210 Amp MOSFET". Ir taisnība, ka MOSFET ir 210 amp MOSFET. Tomēr viss produkts var veikt tikai 25 ampērus. Ierobežojošais faktors ir PCB un savienotājs.

Kā redzēsim vēlāk, PCB, iespējams, vēl vairāk ierobežo dizainu. Vara pēdas neizskatās ļoti biezas.

Tātad viņi jums pastāstīja patiesību par MOSFET, bet ne par visu produktu.

Šeit notiek arī daudz mārketinga. Redzi to milzu radiatoru. Lielākā daļa cilvēku domā, ka tai ir jābūt diezgan spēcīgai daļai. Patiesība ir tāda, ka ja šai daļai VAJAG MOSFET radiatora izlietni, tiek tērēts daudz enerģijas. Šī enerģija varēja aiziet drukas gultas sildīšanā. Liela siltuma izlietne nav laba zīme. Bet tas ir tas, ko mēs sagaidām lieljaudas ierīcēs. Labākais, ko varu pateikt šajā daļā, ir paredzēts tikai mārketingam, vismaz pie 25 ampēriem.

Es vēlos izstrādāt produktu, kas labi pilda savu uzdevumu, ir kvalitatīvs, par zemām izmaksām un ļoti skaidri norāda uz tā iespējām.

2. solis: ķēdes kodols: MOSFET

Es vēlos, lai dizains būtu ļoti efektīvs. Tas nozīmētu mazu enerģijas zudumu visā ierīcē. Tātad pretestība ir mans ienaidnieks. MOSFET darbojas kā sprieguma kontrolēts rezistors. Tātad, kad viņi ir izslēgti, to pretestība ir ļoti liela. Kad tie ir ieslēgti, to pretestība ir ļoti zema. Patiesībā notiek daudz vairāk nekā tas. Tomēr mūsu diskusijai tas būs pietiekami labs.

Parametrs, kuram mums jāpievērš uzmanība MOSFET datu lapā, ir "RDS ieslēgts".

Manis izvēlētais MOSFET bija Infineon Technologies izgatavotais AUIRFSA8409-7P. Sliktākajā gadījumā RDSon ir 690u omi. Jā, tas bija pareizi mikro omi. Bet daļa ir dārga. Apmēram 6,00 USD. vienam. Pārējais dizains būs ļoti lēti komponenti. Labs dizains nozīmē izvēlēties labu MOSFET. Tātad, ja mēs plānojam plātīties, šī ir vieta, kur plātīties.

Šeit ir saite uz datu lapu

Ņemiet vērā, ka šī daļa ir 523Amp MOSFET. Tomēr Id strāva ir ierobežota līdz 360Amps. Iemesls ir divkāršs.

1. Daļu komplekts nevar izkliedēt pietiekami daudz siltuma, lai uzturētu 523 ampērus.
2. Viņiem nav pietiekami daudz savienojošo vadu uz matricas 625Amp. Tādējādi "saistības ir ierobežotas"

Es ierobežošu dizainu līdz 60 ampēriem. Pretestība ir zema, tāpēc nelielā apgabalā es iegūšu patiešām lielisku efektivitāti.

Daļa izkliedēs aptuveni 1,8 vatus pie maksimālās strāvas. (R x I^2) Šīs daļas termiskā pretestība ir 40 grādi C/vati. (noklikšķiniet šeit, lai saprastu, kādi aprēķini tiek veikti). Tātad pie maksimālās strāvas patēriņa mēs būsim par 72 grādiem virs apkārtējās vides. Datu lapa norāda, ka ierīces maksimālā temperatūra ir 175 grādi. Mēs atrodamies šajā sarakstā. Tomēr, ja mēs uzskatām, ka apkārtējā temperatūra ir 25 grādi C. Tad mēs esam nedaudz zem 100 grādiem. Mums būs nepieciešama neliela siltuma izlietne un ventilators ar pilnu slodzi.

Tas viss pieņem, ka pie vārtiem ir 15v. Kad mēs nokrītam zem 10 V, mums patiešām rodas problēmas ar apkuri.

Efektivitāte būs (pieņemot 40v) 2400 vati, piegādāti 1,8 vati. Aptuveni 99,92%.

Enerģijas padeve	Piegādāts	Pazaudēts	Efektivitāte
40	2400	1.8	99.92%
24	1440	1.8	99.87%
12	720	1.8	99.75%
10	600	1.8	99.40%

Tātad mūsu piemēra produktam bija 220Amp MOSFET. Man ir 523Amp MOSFET, un muļķīgā lieta joprojām kļūst karsta. Šeit es domāju, ka norādītā strāva nav lielisks veiktspējas rādītājs. Labāka specifikācija būtu kopējā paneļa un MOSFET pretestība. Šī specifikācija sniedz jums gandrīz visu, kas jums jāzina.

3. darbība. Citas galvenās sastāvdaļas

Parasti MOSFET tāfele kā vadības signālu izmanto printera apsildāmās gultas izeju. U11 ir divvirzienu optiskais savienotājs. Šai daļai ir vairāki mērķi.

1) Jūs nevarat nepareizi ievadīt ievadi. Tas ir nedaudz fiktīvs pierādījums. Pamatplate vai nu nogremdēs strāvu, vai nē. Tātad ievades sprūda ir atkarīga no tā, vai mums ir vai nav strāvas plūsma starp vadības paneļa apsildāmām gultas tapām.

2) Izolējiet lieljaudas pusi no mazjaudas vadības paneļa. Tas ļaus jums izmantot augstāku spriegumu uz apsildāmās gultas. Piemēram, jums var būt 12 voltu vadības panelis un 24 voltu apsildāma gulta. Pamatiem nav jābūt savienotiem (pilnībā izolētiem). Jums ir milzīga 3750 Vrms izolācija.

3) Attālināti kontrolējiet apsildāmo gultu. Strāvas padeve, apsildāmā gulta un MOSFET plate var atrasties pavisam citā printera sadaļā, nevis vadības panelī. Vadības līnijas ir balstītas uz pašreizējo plūsmu, tāpēc troksnis nav problēma. Dēlis varētu būt diezgan tālu no vadības paneļa. Smagie strāvas vadi ir dārgi. Ir daudz jēgas, ja vienā vietā ir visi lieljaudas materiāli.

4) Es varu pārvarēt MOSFET vārtus un vēl vairāk samazināt RDSon pretestību. Bet es nevaru pārsniegt 20 voltus, vai arī MOSFET nomirst. Tam ir paredzēts Ziner (D11); piestiprināt vārtus līdz 15 V.

Pēdējais svarīgais komponents ir R12. Šis ir iztukšošanas rezistors. FET vārtiem ir kondensators. Visi MOSFETS to dara. Jo jaudīgāks ir MOSFET, jo lielāka ir kapacitāte. Kā īkšķis. Tātad, kad U11 izslēdzas, mums ir jāizlādē šis vārtu kapistors. Pretējā gadījumā mēs saņemsim ļoti lēnu izslēgšanās laiku. Papildus tam visam U11 ir neliela noplūde. Ja trūkst R12, vārtu vāciņš uzlādēsies un vārti pārsniegs Vgsth un MOSFET ieslēgsies. Tas aiztur vārtus uz leju.

4. solis: dēļu dizains - tas ir viens no vissvarīgākajiem dizaina punktiem

Labi, tagad pārejiet pie PCB dizaina.

Sāksim ar dažiem vienkāršiem lēmumiem. Kā to nosaukt un kādai krāsai vajadzētu būt. Jā, mārketings. Cilvēkiem patīk lietas, kas izskatās jauki. Tehniskajām lietām vajadzētu būt tīrām līnijām un izskatīties labi, tehniskām. Otra lieta ir tā, ka krāsa ir svarīga. Šķiet, ka cilvēki spēcīgas un bīstamas lietas saista ar melnu krāsu. Iedomājieties, ka komandas komanda ieraksta vietējo policiju. Abiem ir autoritāte. Bet atklāti sakot, mani drīzāk gribētu pārvilkt vietējais policists, nevis svītu komanda. Tātad krāsa ir melna.

Tagad kā to nosaukt. Tā kā 60 ampēri ir briesmīgi liels MOSFET, es domāju, ka es to nosaukšu par MOSTER FET. Labi, es zinu, ka tas ir nelāgi. Bet, sasodīts Džims, es esmu inženieris, nevis mārketinga profesionālis. Es pat izveidoju foršu logotipu. Atkal es neesmu mārketinga profesionālis.

Nākamais svarīgākais shēmas plates lēmums ir vara biezums. Shēmas plates pēdām ir jānēsā pilna slodze - 60 ampēri. Tāpēc ir vairākas lietas, ko mēs varam darīt, lai tas notiktu. Īss pēdas garums, plats platums un biezs varš. Visas šīs lietas samazina izturību pret pēdām.

Iespiestās shēmas plates vara biezums ir norādīts unces. Tātad 1 unce vara sver 1 unci uz 1 kvadrātpēdu. Tātad, 4 unces vara būtu 4 reizes biezāka. Tas arī nestu 4 reizes lielāku strāvu. Pēc analīzes es atklāju, ka izmaksas nepalielinās lineāri ar vara biezumu. Es izmantoju PCBWAY (šeit) ātro citātu, lai noteiktu tāfeles izmaksas. (tā ir viena no šīm atkāpšanās saitēm, palīdz turpināt veidot dēļus) Ja es būvētu tūkstošiem dēļu, izmaksu līkne izlīdzinātos. Bet es neesmu.

Vara biezums	Izmaksas par 10	PCB izmērs
1 oz	$23.00	50 x 60 mm
2 oz	$50.00
3 oz	$205.00
4 unces	$207.00
5 oz	$208.00
6 oz	$306.00
7 oz	$347.00
8 oz	$422.00

Problēma ir arī ar domājamām vara plāksnēm. Jo biezāks varš, jo ilgāk tas kodināsies, un jo vairāk detaļu jūs zaudēsit. Būtībā tas nozīmē, ka atstatumam starp atstātajām pēdām jābūt patiešām plašam. Tas arī nozīmē, ka minimālais pēdas platums ir diezgan liels. Šajā dizainā es to varu atļauties. Es vēlos ievietot divus kanālus tajā pašā telpā, kurā iepriekš bija viens. Tātad tas ir 1 oz vara.

Tomēr tas radīs vēl vienu problēmu. 1 unce vara nenēsās slodzi. Mans dēlis būs iespaidīgi dārgs drošinātājs.

Katrā kanālā ir tikai trīs pēdas, kurām nepieciešama liela strāvas slodze. Kā redzat attēlā, es esmu noņēmis lodēšanas masku uz sešām pēdām. Mans plāns ir pārāk lodēt 12AWG cieto serdes vadu uz šīm pēdām. Parasti tas nebūtu lielisks plāns. Tomēr tāfeles izmaksas nesver papildu komponentu izmaksas. Nemaz nerunājot par to, ka vara stieple būs jāgriež un jāveido pēc pasūtījuma; apgrūtinot masveida produkcijas ražošanu. Īsi sakot, es nekļūšu ne slavens, ne bagāts.

Šeit mūsu piemēru padomei var būt cita problēma. Vara biezums uz tāfeles ir ļoti plāns. Pēdas ir plašas. Bet kādā brīdī tas vairs nepalīdz. Visa strāva nāk no vienas tapas līdz vienai tapai. Plašākas pēdas ļauj labāk atdzist, taču jums joprojām būs daži karstie punkti.

Mans plāns ir izmantot visas virsmas montāžas detaļas, izņemot savienotājus. Virsmas stiprinājuma savienotāji pārāk viegli tiek atrauti no tāfeles. Es arī izmantošu TX60 savienotājus barošanai un apsildāmajai gultai. Tos izmanto RC pasaulē. Tie ir lēti un nes slodzi. Tomēr tie ir lodēšanas kausu savienotāji. Krūzes būs jāpiepilda ar lodmetālu, lai atbilstu specifikācijām. Ender sērijas printeri izmanto šos savienotājus savām apsildāmajām gultām. Tātad šī ir patiešām laba izvēle.

Citi savienotāji, kurus es izmantošu, ir 5 mm skrūvju spailes. Tie ir lēti un labi darbojas šāda veida lietojumos.

MOSFET nepieciešamais mazais radiators ir integrēts shēmas plates. Šī ir gan laba, gan slikta ideja. Tas ir izdevīgi izmaksām; tomēr, ja daļa kļūst pārāk karsta, tāfele atdalās. Lai tas notiktu, jums patiešām jābūt ļoti karstam ilgu laiku. Ekstremālām temperatūrām alumīnija radiators būtu daudz labāks. Visticamāk, ja plāksne darbojas ar 60 ampēriem, būs jāizmanto ventilators. Tāpēc radiatora caurumi ir nedaudz lielāki. Lai gaiss izietu caur dēli. Es to esmu darījis iepriekš, un tas darbojas neticami labi. Bet tas nedaudz palielina kuģa izmaksas. Bet tas joprojām ir lētāks nekā alumīnija radiators.

Visbeidzot, katrs kanāls ir neatkarīgs. Pamatojums un elektropārvades līnijas nav savienotas, lai gan shēmā tām ir vienāds tīkla nosaukums. Tādā veidā jūsu vadības pults varētu būt pie 12 V sprieguma, apsildāmā gulta pie 24 V un karstā pie 12 V sprieguma. Tas dod jums iespējas.

5. solis: padomes veidošana

Es izmantoju KiCad. Tam ir spraudnis, kas izveido interaktīvu BOM. Vienkārši izceliet līniju BOM, un tā izgaismo vietas, kur tā iet. Tas ir mans iecienītākais KiCad spraudnis. Spraudnis ģenerē autonomu HTML failu. (ŠEIT). Tātad fails ir pārnēsājams. Es to izmantoju planšetdatorā (vai tālrunī), kad būvēju dēļus.

Es saņēmu dēļus tikai pirms neilga laika. Kā redzat, šī versija nedaudz atšķiras no citām sadaļām. Plātnes, kuras es uzbūvēju, kur prototipi (attēlā zemāk). Visas atsauksmes par dizainu, ko saņēmu testēšanas laikā, atkal tika iekļautas dizainā. Ja pamanāt, ka trūkst R12 un R22. Es aizmirsu pievienot iztukšošanas rezistoru. Liela kļūda. Nedaudz veica nepāra operāciju, līdz ieraudzīju trūkstošo. Tad man vajadzēja viņus “beigt”.

Dēļa dizaina fails git krātuvē ir jaunākā versija, un tajā ir visi kļūdu labojumi.

Bet šeit tas ir; visā tā godībā. (ievietojiet eņģeļu dziedāšanas skaņas efektu)

6. darbība: ekspluatācijā - pierādījums, ka pudiņš ir ēšanā

Es sāku pārbaudīt dēļus. Tātad pirmā lieta, ko pamanīju, ir gaismas diode kā saule. Jā, es saprotu, ka gaismas diodei nav jābūt tik spilgtai. Bet, kad tas būs dziļi jūsu printera iekšpusē, jūs man pateiksieties. Ja vien, protams, jums nav Anet A8. Ja tas tā ir, vienkārši nolieciet dažas saulesbrilles, kā es to darīju.

Es droši vien varētu vienkārši nomainīt R15 un R25. Bet plašais barošanas spriegums (10v-40v) liek man vilcināties.

Man ir 29V 25A barošanas avots. Es noregulēju savu 24v Meanwell barošanas avotu uz 29v. Man ir arī 400 mm apaļa apsildāma gulta, kas ir 400 vati pie 24 v. Pie 29 voltiem mēs izlozēsim tieši 20 AMPS. Tātad 20 ampēri ir labākais, ko es varu iegūt.

Mērījums tika ņemts no J11 un J12 negatīvās puses. Būtībā visā MOSFET. Bet tas tika darīts pie savienotājiem. Vietās, kur tiek pievienoti vadi. Plāksne samazinājās par 23mVolts pie 20Amp. Tādējādi kopējā ierīces pretestība būtu 1,15 mOhm. Tas ir MOSFET, plate un savienotāji. Tas ir patiešām labi, ja es pats tā saku. (un bija daudz gavilēšanas)

7. solis: blakus

Labi, galu galā es gribētu teikt, ka mana padome uzvar. Tajā ir viss, ko jūs varētu vēlēties. Šeit ir salīdzinājums. Tomēr šī puiša celtniecības izmaksas ir pārāk augstas.

Specif	Parasts MOSFET	MOSTER FET
Maksimālais spriegums	Nezināms	40V
Makss Kurents	25 ampēri	60 ampēri
Atgriezenisks iedarbinātājs	Jā	Jā
Opto izolēts	Var būt	Jā
Maksa (2 kanāli)	$12.99	$14.99
Kanāli	1	2

Es izlikšos, ka varu uzbūvēt tos tūkstošiem.

Ja plānojat pārdot 3D printeru detaļas, jums ir jābūt 40% vai vairāk peļņas normai. Būtu labāk, ja tas būtu daudz augstāks, bet tas ir minimums, kas nepieciešams, lai noturētos virs ūdens. Es pieņēmu, ka BOM izmaksas ir 3,50 USD un ražošanas izmaksas - 3,76 USD. Es dēli citēju dažās vietējās vietās. Ja jūs pārdodat vietnē Amazon vai E-bay, viņi jums maksā 30% no kredītkaršu, PayPal un pārdošanas maksām. Ticiet man, tas izdodas līdz 30%. Viņi jums pateiks savādāk, bet visi teica un izdarīja, ka es saņemu 70% no visa, kas tika pārdots.

Lai tā patiešām būtu dzīvotspējīga, šīs plāksnes cenai jābūt 15,99 USD. Tomēr DIY tirgus ir ļoti jutīgs pret cenu. Tāpēc iestatiet to uz 14,99 USD. Jūs vienmēr varat pārdot montāžas kronšteinus vai elektroinstalācijas komplektus.

Otra lieta, ko jūs šeit redzat, ir tā, ka kopējā dēlis tiek plaši pārdots. Daudz DIY video, kurus varat atrast jebkurā vietā. DIY tirgus vēlas zināt, kā tas darbojas un kā to izmantot. Tikai aptuveni 10% no šī tirgus izmēģina kaut ko jaunu vai ir pirmie lietotāji. Tikai aptuveni 3% no tiem publicē jebkādus datus vai izveido videoklipu “KĀ”. Īsi sakot, varbūtība pārdot 10 000 gabalu gada laikā ir ļoti maza.

Visvairāk tas varētu pārdot aptuveni 100 gadā, ja jums tas izdodas. Cena šajā līmenī ir 24,99. BOM vien ir 13,00 USD.

Īsāk sakot, tas nav dzīvotspējīgs produkts. Ja es varētu nolaist MOSFET cenu diapazonā no 0,75 USD līdz 1,00 USD, tas varētu darboties.

Bet gatavot bija jautri. Es domāju, ka tas ir labāks dizains, bet tad es to darīju.

Izbaudi dēli !!! (ŠEIT)

Atjaunināt:

Es atradu MOSFET, kas spēj maksāt mazāk par 1,00 USD. Ja vēlaties pilnībā uzbūvētu dēli, man tie ir e-bay. (ŠEIT) vai kanāla Sigle versija (ŠEIT)