MOSTER FET - Dual 500Amp 40 volti MOSFET 3d printeriga soojendusega voodi draiverid: 7 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Tõenäoliselt klõpsasite sellel mõtleval püha lehmal, 500 AMPS !!!!!. Kui aus olla, siis minu disainitud MOSFET -plaat ei suuda ohutult teha 500Amp. See võib lühiajaliselt, vahetult enne seda põnevalt leekidesse plahvatada.

See ei olnud mõeldud nutikaks trikiks. See EI olnud minu kuri plaan meelitada teid oma juhendatavale (sisestage hull teadlane siia naerma). Tahtsin punkti panna. 3D -printerite ja nende komponentide reklaam võib olla väga eksitav. Eriti odavate DIY turul.

Ma uurin ainult ühte juhtumit. Tavaline MOSFET -plaat, mida kasutatakse 3D -printeri põhiplaadi kaitsmiseks kahjustuste eest. Neid kasutatakse ka pinteri uuendamiseks võimsamaks pealaeks. Üldiselt rohkem trükipinda.

Turul on pool tosinat erinevat kujundust. Enamikul on need hiiglaslikud jahutusradiaatorid ja nad näevad väga muljetavaldavad. Kuid enamik sellest on trikk.

Kuigi me analüüsime ühte neist tahvlitest; Kavatsen ise kujundada. Pärast seda, kui vaatasin, mis turul on, otsustasin, et suudan paremini. Niisiis, ma kavatsen kujundada avatud lähtekoodiga avatud võimete tahvli, mis teeb seda tööd väga hästi.

Disain, mida sihin, on 40v 60Amp kahekordne MOSFET -plaat. Mitte 1 kanal, vaid 2. Üks soojendusega voodi jaoks ja teine kuumkäigukasti jaoks. Kujunduse taga on lugu. Neile, kes ei hooli tahvli taga olevast loost, võite minna otse tahvli lähtefailide juurde.

Ki-Cadi lähtefailid

Tarvikud

Kõik selle plaadi kujunduse jalajäljed on käsitsi joodetud.

Tööriistad:

• Pintsetid
• Jootekolb
• Jootma
• Nipid elektroonika jaoks

BOM:

Viited	Tarnija osa nr	Tarnija	Väärtus	Kogus
C11, C21	CL21B103KBANNND-ND	Digi-Key	10000 pF	2
R11, R21	311-1.00KFRCT-ND	Digi-Key	1,0K	2
R15, R25	311-3,60KFRCT-ND	Digi-Key	3,6 tuhat	2
R13, R23	RMCF1210JT2K00TR-ND	Digi-Key	1,99 tuhat	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	Säde lõbus	XT-60-M	2
J12, J22	PRT-10474	Säde lõbus	XT-60-F	2
JUMPERS	10 AWG tahke südamikuga traat

Samm: kuidas teile fakte antakse, kuid see ei esinda seda, mida ostate

Sellel pildil olev MOSFET -plaat on väga levinud. Selle leiate eBayst, Ali Expressist, Amazonist ja paljudest muudest kohtadest. See on ka väga odav. Kahe eest saate maksta kuni 5,00 dollarit.

Pealkiri on tavaliselt "210 Amp MOSFET". On tõsi, et MOSFET on 210 -amprine MOSFET. Kuid kogu toode suudab teha ainult 25 amprit. Piiravaks teguriks on trükkplaat ja pistik.

Nagu hiljem näeme, piirab trükkplaat disaini veelgi. Vasejäljed ei tundu väga paksud.

Nii et nad rääkisid teile tõde MOSFETi kohta, kuid mitte kogu toote kohta.

Siin toimub ka palju turundust. Vaadake seda hiiglaslikku jahutusradiaatorit. Enamik inimesi arvab, et vau, see peab olema päris võimas osa. Tõde on see, et kui see osa vajab MOSFETi radiaatorit, raiskab see palju energiat. See energia oleks võinud minna trükivoodi soojendamiseks. Suur jahutusradiaator pole hea märk. Kuid seda me ootame suure võimsusega seadmete puhul. Parim, mida ma oskan öelda, on ainult turundus, vähemalt 25 amprit.

Tahan kujundada toote, mis teeb oma tööd hästi, on hea kvaliteediga, madala hinnaga ja on oma võimaluste osas väga sirgjooneline.

2. etapp: ahela tuum: MOSFET

Ma tahan, et disain oleks väga tõhus. See tähendaks väikese voolukadu kogu seadmes. Nii et vastupanu on mu vaenlane. MOSFET -id toimivad nagu pingega juhitav takisti. Nii et kui nad on välja lülitatud, on nende vastupanu väga suur. Kui nad on sisse lülitatud, on nende vastupidavus väga madal. Tegelikult toimub palju rohkem kui see. Kuid meie arutelu jaoks on see piisavalt hea.

Parameeter, millele peaksime MOSFETi andmelehel tähelepanu pöörama, on "RDS on".

Minu valitud MOSFET oli Infineon Technologiesi toodetud AUIRFSA8409-7P. Halvimal juhul on RDSon 690u oomi. Jah, see oli õige mikro oom. Aga osa on kallis. Umbes $ 6.00. ühe eest. Ülejäänud disain on väga odavad komponendid. Hea disain tähendab hea MOSFETi valimist. Niisiis, kui me kavatseme laieneda, on see valdkond, kus paisata.

Siin on link andmelehele

Pange tähele, et see osa on 523Amp MOSFET. Id -vool on aga piiratud 360Amps -ga. Põhjus on kaks korda.

1. Osade pakett ei suuda eraldada piisavalt soojust 523 amprit.
2. Neil ei ole stantsil 625Amp jaoks piisavalt sidumisjuhtmeid. Seega "Sidumine piiratud"

Kavatsen piirata disaini 60 ampriga. Vastupidavus on väike, nii et saan väikesel alal tõeliselt suure tõhususe.

Osa hajub maksimaalse voolu juures umbes 1,8 vatti. (R x I^2) Selle osa soojustakistus on 40 ° C/vatt. (klõpsake siin, et mõista, milliseid arvutusi tehakse). Nii et maksimaalse voolutugevuse korral oleme ümbritsevast õhust 72 kraadi kõrgemad. Andmelehel on märgitud, et seadme maksimaalne temperatuur on 175 kraadi C. Oleme selle loendi all. Siiski, kui arvestada ümbritseva õhu temperatuuriga 25 ° C. Siis oleme veidi alla 100 ° C. Meil on vaja väikest jahutusradiaatorit ja ventilaatorit täiskoormusel.

Kõik see eeldab, et meil on värav 15v. Kui oleme langenud alla 10 v, tekivad meil tõesti kütteprobleemid.

Tõhusus on (eeldades 40 v) tarnitud 2400 vatti, 1,8 vatti raisatud. Umbes 99,92%.

Toiteallikas	Kohale toimetatud	Kadunud	Tõhusus
40	2400	1.8	99.92%
24	1440	1.8	99.87%
12	720	1.8	99.75%
10	600	1.8	99.40%

Nii et meie näidistootel oli 220Amp MOSFET. Mul on 523Amp MOSFET ja rumal asi läheb ikka kuumaks. Minu mõte on selles, et määratud vool ei ole jõudluse suurepärane näitaja. Parem spetsifikatsioon oleks plaadi ja MOSFETi vastupidavus. See üks spetsifikatsioon annab teile peaaegu kõik, mida peate teadma.

3. samm: muud põhikomponendid

Tavaliselt kasutab MOSFET -plaat oma juhtimissignaalina printeri soojendusega voodi väljundit. U11 on kahesuunaline optron. Sellel osal on mitu eesmärki.

1) Te ei saa sisendit valesti ühendada. See on natuke näiv tõestus. Emaplaat uputab voolu või mitte. Seega põhineb sisendi päästik sellel, kas meil on juhtpaneeli soojendusega voodipostide vahel vool või mitte.

2) Isoleerige suure võimsusega pool väikese võimsusega juhtpaneelilt. See võimaldab soojendatud voodil kasutada kõrgemat pinget. Näiteks võib teil olla 12 -voldine juhtpaneel ja 24 -voldine soojendusega voodi. Aluseid ei pea ühendama (täielikult isoleeritud). Teil on ilmatu eraldusvõime 3750 Vrms.

3) Kaugjuhtimine soojendusega voodi. Toiteallikas, soojendatav voodi ja MOSFET -plaat võivad olla printeri juhtpaneelist täiesti erinevas osas. Juhtimisliinid põhinevad praegusel voolul, nii et müra pole probleem. Tahvel võib juhtpaneelist üsna kaugel olla. Rasked toitejuhtmed on kallid. Kui teil on kõik suure võimsusega asjad ühes kohas, on palju mõtet.

4) Ma võin MOSFETi värava üle juhtida ja veelgi vähendada RDSoni takistust. Kuid ma ei saa ületada 20 volti või MOSFET sureb. Selleks on Ziner (D11); värava kinnitamiseks 15v peale.

Viimane oluline komponent on R12. See on tühjendustakisti. FET -i väraval on kondensaator. Kõik MOSFETid teevad seda. Mida võimsam on MOSFET, seda suurem on mahtuvus. Rusikareeglina. Nii et kui U11 välja lülitub, peame selle väravakaptori tühjendama. Muidu saame väga aeglase väljalülitusaja. Lisaks kõigele sellele on U11 -l väike leke. Kui R12 oleks puudu, laeks värava kork üles ja värav ületaks Vgsth ja MOSFET lülituks sisse. See hoiab värava alla tõmmatud.

4. samm: plaadi kujundus - see on üks olulisemaid disainipunkte

Ok, nüüd PCB disaini juurde.

Alustame mõnest lihtsast otsusest. Kuidas seda nimetada ja mis värvi see peaks olema. Jah, turundus. Inimestele meeldivad asjad, mis näevad kenad välja. Tehnilistel asjadel peaksid olema puhtad jooned ja need peaksid välja nägema tehnilised. Teine asi on see, et värv on oluline. Tundub, et inimesed seostavad võimsaid ohtlikke asju musta värviga. Mõelge swat -meeskonnale kohalikust politseist. Mõlemal on autoriteet. Aga ausalt öeldes tahaks mind pigem kohalik politseinik kui swat -meeskond. Nii et värv on must.

Kuidas seda nüüd nimetada. Kuna 60 amprit on koletu suur MOSFET, mõtlesin, et nimetan selle MOSTER FETiks. Ok, ma tean, et see on nõme. Aga kurat, Jim, ma olen insener, mitte turundusprofessionaal. Tegin isegi laheda logo. Jällegi, ma ei ole turunduse professionaal.

Järgmine kõige olulisem otsus trükkplaadi jaoks on vase paksus. Trükkplaadi jäljed peavad kandma täiskoormust 60 amprit. Nii et selle saavutamiseks saame teha mitmeid asju. Lühikesed jäljed, lai laius ja paks vask. Kõik need asjad vähendavad jälgede vastupidavust.

Trükkplaadi vase paksus on määratud untsides. Nii et 1 unts vask kaalub 1 unts 1 ruutjalga kohta. Niisiis, 4 untsi vask oleks 4 korda paksem. See kannaks ka 4 korda suuremat voolu. Pärast mõningast analüüsi tegin kindlaks, et vase paksusega ei suurene hind lineaarselt. Ma kasutan PCBWAY (siin) kiirpakkumist, et määrata tahvli hind. (see on üks nendest tagasilöögilinkidest, aitab laudu edasi teha) Kui ma ehitaksin tuhandeid tahvleid, oleks kulukõver lamedam. Aga ma ei ole.

Vase paksus	Maksumus 10	PCB suurus
1 oz	$23.00	Mõõtmed 50 x 60 mm
2 oz	$50.00
3 oz	$205.00
4 oz	$207.00
5 oz	$208.00
6 oz	$306.00
7 oz	$347.00
8 oz	$422.00

Probleem on ka mõtlema vaskplaatidega. Mida paksem vask, seda kauem söövitamine võtab ja seda rohkem detaile kaotate. Põhimõtteliselt tähendab see, et jälgede vahe peab olema tõesti lai. See tähendab ka seda, et minimaalne jälje laius on üsna suur. Selles disainis võin seda endale lubada. Ma tahan mahutada kaks kanalit samasse ruumi, kus varem oli üks kanal. Nii et see on 1 oz vaske.

See aga tekitab teise probleemi. 1 unts vask ei kanna koormat. Minu plaat on hämmastavalt kallis kaitse.

Kanali kohta on ainult kolm jälge, millel peab olema suur voolukoormus. Nagu pildilt näha, olen jootemaski kuue jälje pealt eemaldanud. Minu plaan on nendel jälgedel liiga joodetud 12AWG tahke südamikuga traat. Tavaliselt pole see suurepärane plaan. Plaadikulud kaaluvad aga lisakomponentide maksumust. Rääkimata sellest, et vasktraat tuleb kohandada lõikamiseks ja vormimiseks; raskendab masstootmise tootmist. Ühesõnaga, ma ei saa kuulsaks ega rikkaks.

Siin võib meie näitelaual olla teine probleem. Vase paksus sellel plaadil on väga õhuke. Jäljed on laiad. Aga mingil hetkel see enam ei aita. Kogu vool pärineb ühelt tihvtilt ühele. Laiemad jäljed võimaldavad paremat jahutamist, kuid teil on endiselt kuumad kohad.

Minu plaan on kasutada kõiki pinnale paigaldatavaid osi, välja arvatud pistikud. Pinnapealsed pistikud rebitakse plaadilt liiga kergesti maha. Samuti kasutan toite ja soojendusega voodi jaoks TX60 pistikuid. Neid kasutatakse RC maailmas. Need on odavad ja kannavad koormat. Kuid need on jootetopsi pistikud. Spetsifikatsioonide täitmiseks tuleb tassid täita joodisega. Ender -seeria printerid kasutavad neid pistikuid oma soojendusega voodite jaoks. Nii et see on tõesti hea valik.

Teised pistikud, mida kavatsen kasutada, on 5 mm kruviklemmid. Need on odavad ja töötavad selles rakenduses hästi.

MOSFET -i jaoks vajalik väike jahutusradiaator on integreeritud trükkplaadile. See on nii hea kui ka halb mõte. See on kulude jaoks hea; kui aga osa läheb liiga kuumaks, eraldub plaat. Selle juhtumiseks peate tõesti pikka aega olema väga kuum. Äärmuslike temperatuuride korral oleks alumiiniumist jahutusradiaator palju parem. Tõenäoliselt, kui plaadil töötab 60 amprit, tuleb kasutada ventilaatorit. Seetõttu on jahutusradiaatorid pisut suuremad. Et laud saaks õhu läbi. Olen seda varem teinud ja see töötab uskumatult hästi. Kuid see tõstab laudakulusid veidi. Kuid see on odavam kui alumiiniumist jahutusradiaator.

Lõpuks on iga kanal sõltumatu. Alused ja elektriliinid ei ole ühendatud, kuigi skeemil on neil sama võrgu nimi. Nii võib teie juhtpaneel olla 12v, soojendusega voodi 24v ja toide 12v juures. See annab teile valikuid.

5. samm: juhatuse loomine

Ma kasutan KiCadi. Selle jaoks on olemas pistikprogramm, mis loob interaktiivse BOM -i. Lihtsalt tõstke esile joon BOM -is ja see helendab kohti, kuhu see läheb. See on minu lemmik plugin KiCadi jaoks Pistikprogramm genereerib iseseisva HTML-faili. (SIIN). Seega on fail kaasaskantav. Kasutan seda tahvelarvutis (või telefonis), kui ehitan tahvleid.

Ma sain lauad alles mõni aeg tagasi. Nagu näete, tundub see versioon teistest jaotistest pisut erinev. Lauad ehitasin sinna, kus prototüübid (pildil allpool). Kogu disaini tagasiside, mille sain testimise ajal, läks tagasi disaini. Kui märkate ka, et R12 ja R22 puuduvad. Unustasin tühjendustakisti lisada. Suur viga. Tegin natuke veidrat operatsiooni, kuni nägin, mis puudu oli. Siis pidin nad "surnud lutikaga" edasi ajama.

Tahvli kujundusfail git -hoidlas on uusim versioon ja sellel on kõik veaparandused.

Aga siin see on; kõiges hiilguses. (sisestage inglite heliefekt)

6. samm: töökorras - pudingu tõestus on söömises

Hakkasin tahvleid katsetama. Nii et esimene asi, mida ma märkasin, on LED, mis särab nagu päike. Jah, ma saan aru, et LED ei pea olema nii hele. Aga kui see on sügaval teie printeri sees, siis tänate mind. Muidugi, kui teil pole Anet A8. Kui see nii on, pange lihtsalt päikeseprillid nagu mina.

Ilmselt saaksin lihtsalt vahetada R15 ja R25. Kuid lai toitepinge (10v-40v) paneb mind kõhklema.

Mul on 29V 25A toide. Reguleerisin oma 24v Meanwelli toiteallika 29v peale. Mul on ka 400 mm ümmargune soojendusega voodi, mis on 24 vatti juures 400 vatti. 29 V juures loosime täpselt 20 AMPS. Nii et 20 amprit on parim, mida ma saan.

Mõõtmine võeti J11 ja J12 negatiivsest küljest. Põhimõtteliselt kogu MOSFETis. Kuid seda tehti pistikute juures. Juhtmete ühendamise koht. Tahvel langes 20 ampri juures 23 mV volti. Seadme kogutakistus oleks 1,15 mOhm. See on MOSFET, tahvel ja pistikud. See on tõesti hea, kui ma seda ise ütlen. (ja juubeldamist oli palju)

7. samm: kõrvuti

OK, lõpuks tahaksin öelda, et minu juhatus võidab. Sellel on kõik, mida võite tahta. Siin on võrdlus. Selle mehe ehitamise hind on aga liiga kõrge.

Spets	Tavaline MOSFET	MOSTER FET
Max pinge	Teadmata	40V
Max Curent	25 amprit	60 amprit
Pööratav päästik	Jah	Jah
Opto isoleeritud	Võib olla	Jah
Maksumus (2 kanalit)	$12.99	$14.99
Kanalid	1	2

Ma teesklen, et suudan neid tuhandeid ehitada.

Kui kavatsete hakata 3D -printeriosasid müüma, peab teie kasumimarginaal olema 40% või rohkem. Parem oleks, kui see oleks palju kõrgem, kuid see on miinimum, mida vajate pinnal püsimiseks. Eeldasin, et BOM -i maksumus on 3,50 USD ja tootmiskulu 3,76 USD. Tahvlit tsiteerisin mõnes kohalikus kohas. Kui müüte Amazonis või E-bay's, maksavad nad krediitkaarditasude, PayPali tasude ja müügitasude eest 30%. Uskuge mind, see töötab kuni 30%. Nad ütlevad teile teistmoodi, kuid kõik ütlesid ja tegid, et saan 70% müüdust.

Selle plaadi hind peab olema 15,99 dollarit, et see oleks tõeliselt elujõuline. DIY turg on aga hinna suhtes väga tundlik. Nii et määrake see 14,99 dollarile. Paigaldusklambreid või juhtmekomplekte saate alati juurde müüa.

Teine asi, mida siin näete, on see, et ühist tahvlit turustatakse palju. Palju DIY videoid, mida leiate kõikjalt. Isetegijate turg tahab teada, kuidas see töötab ja kuidas seda kasutada. Ainult umbes 10% sellest turust proovib midagi uut või on esmakordselt kasutusele võetud. Ainult umbes 3% neist avaldab andmeid või teeb video "KUIDAS". Lühidalt, tõenäosus müüa 10 000 tükki aastas on väga väike.

Kõige rohkem müüks see umbes 100 aastas, kui teil see hästi läheb. Selle taseme hind on 24,99. Ainuüksi BOM on 13,00 dollarit.

Ühesõnaga mitte elujõuline toode. Kui ma saaksin MOSFETi allahindluse vahemikus 0,75–1,00 dollarit, siis see töötaks.

Aga seda oli lõbus teha. Ma arvan, et see on parem disain, kuid siis tegin seda uuesti.

Nautige lauda !!! (SIIN)

Värskendus:

Ma leidsin MOSFETi, mille hind on alla 1,00 dollari. Kui soovite täielikult ehitatud plaati, on mul need e-bay'is olemas. (SIIN) või Sigle kanali versioon (SIIN)