Dúvidas a respeito de MOSFET e motor 12V

[regiscruz]

Olá pessoal

Tenho uma maquina que precisa de uma adaptação, nela existe um motor da bosch destes de limpador de pára-brisas com consumo médio de 6A a 12V.
Estou pensando em usar quatro transistores em ponte para fazer a inversão de rotação mas eu não quero usar um transistor convencional tipo 2N3055 e sim um MOSFET para evitar problemas com dissipadores de calor imensos e também para ter um partida com mais eficiência.
O problema é que nunca trabalhei com este tipo de transistor, sei que é simples mas gostaria de trocar uma idéia com vocês antes de fumar algum deles....rs... Seguem as questões:

1 - Que modelo usar para esta aplicação? Gostaria de um tipo mais fácil de se encontrar no mercado.
2 - É possível sobre dimensioná-lo a ponto de dispensar um dissipador de calor?
3 - Como faço para polarizá-lo? Digo pois ja vi aplicações com diodo, sem diodo, com capacitor, com resistor do dreno pra fonte.... e nunca entendi a finalidade com certeza.
4 – Tenho que tomar alguma precaução ao colocar dois em paralelo no caso da ponte?
5 - Existe alguma desvantagem?

Conto com a ajuda de vocês, um abraço a todos e feliz ano novo.

[JeanPaul]

Olá Regis,

É bom dar uma olhada mas, se não me falhe a memória, os MOSFETS possuem uma perda em condução muito maior que os TJB. A vantagem do MOSFET é a de poder operar em frequências mais elevadas que o TJB, além de necessitar de baixa potência de comando. Para o seu caso, é bem provável que a utilização dos MOSFETS vá piorar o seu problema de dissipação de potência.

Mesmo assim, respondendo as suas perguntas:

1. Para 12V geralmente uso o IRF 3205.

2. Possível é .... mas economicamente inviável.

3. Depende do MOSFET, mas geralmente ele conduz com Vgs >= 4 V.

4. Na maioria dos casos não é necessário.

5. Vai aquecer mais que o TJB.

[]'s

Jean Paul

[phophollety]

Tente o BUZ10

[brasilma]

Tbem pode usar um IGBT, que possue a saída similar a um transistor Bipolar (como o 2N3055), e acionamento como um FET - une o melhor das duas tecnologias.

Desenvolvi um inversor monofasico com eles (queimei um monte até aprender a usar, rs, rs), o funcionamento é muito eficiente a tensão de acionamento fica em torno de 10V (não deve ultrapassar senão queima).

[regiscruz]

Olá JeanPaul, olá phophollety, ainda me restam algumas dúvidas. Estive dando uma olhada no datasheet do IRF3205 e do BUZ10 e vi que eles tem uma resistência interna extremamente baixa e uma capacidade de condução bem acima do limite que preciso....desculpe minha ignorância mas mesmo nestas condições ele iria esquentar? Estou preocupado com isso pois meu espaço físico é limitado e não posso usar um dissipador de calor com grandes proporções.

Brasilma, também pensei nisso mas no meu caso cheguei a pensar que estaria usando uma bazuca para matar pardal. Será que meu caso é tão crítico que vou ter mesmo que usar um IGBT para acionar um motor de parabrisas? Não que eu esteja me desfazendo de sua sugestão mas se não houver outra escolha eu encaro.

Obrigado

[phophollety]

Não sei ao certo o tamanho do seu disssipador e cálculos para isso devem ser bem monstruosos...

Mas creio que pelo baixo custo que se tem do BUZ10 possa-se testar e caso seja nescessário um dissipador creio que será menor que usando um transistor bipolar, o BUZ10 geralmente é utilizado para controle de cargas indutivas em PWM, visto que é um transistor muito "parrudo"...

[JeanPaul]

Olá Regis,

O MOSFET vai esquentar sim, com toda certeza. O que determina o aquecimento não é a sua capacidade de corrente, mas sim a resistência térmica da junção para o ambiente. Para o IRF3205, por exemplo, é de 62 graus C/W. O emprego de um dissipador diminui essa taxa.

Os cálculos de dissipadores não são assim tão monstruosos, mas é necessário conhecimento prévio.

[]'s

Jean Paul

[brasilma]

Olá Regis,

Somente quanto a gente tenta fazer alguma coisa que foge um pouco do trivial, é que começa a perceber as limitações da tecnologia.

Qdo precisei desenvolver o inversor, tentei várias outras soluções para o controle e cada uma delas ficava limitada por alguma característica, qdo então cheguei a conclusão que o IGBT era o que solucionaria o problema.

Felizmente, os IGBTs já estão bastante populares e com custo bem acessivel, então dá para usar sem medo, o fato de eu ter queimado vários, foi por puro desconhecimento mesmo - o inversor é alimentado com 220V (310V no filtro) e a potência do equipamento é de 800W (uso 4 lâmpadas de 200W como carga).

Abraços,
MArcos.

[phophollety]

Seria mais simples se você desse mais detalhes da sua aplicação... quem sabe dessa maneira poderiamos ajudar mais...

[regiscruz]

Ok Phophollety, você tem razão, fui meio vago na minha explicação, desculpem-me...

É o seguinte, esta é uma maquina de testes de lixadeiras industriais que fica em um laboratório de controle de qualidade de uma fabrica aqui de Uberaba.
Quando eu montei ela, eu cometi um erro gravíssimo que foi o de não contar com a possível oscilação da tensão da rede de alimentação.

Nesta maquina tem uns reguladores de tensão que são responsáveis por variar a tensão de alimentação das lixadeiras para fazer uma série de simulações. Estes reguladores têm um mecanismo movido por um motor de pára-brisas de carro que por sua vez é controlado por dois relês com duplo contato reversível que quero substituir por quatro transistores.

Como a tensão da rede oscila muito, estes relês ficam batendo o tempo todo para tentar corrigir a tensão programada no CLP, como a precisão exigida é da ordem de 2% (1% acima e 1% abaixo) eu não posso aumentar o range do regulador. Com isso, como estou comutando corrente continua, os relês vão para o espaço em pouco tempo.

Vejam detalhes da máquina:
http://br.geocities.com/regiscruzbr/forum/testelag/teste_lag.html
http://www.casaferreira.com.br/pdf/CHP082064.pdf

[phophollety]

Li o Datasheet do motor que você utiliza, lá diz corrente nominal de 5A e Corrente máxima de quase 18A! Uow...

Você não mencionou que tem que fazer reversão, então, nessa caso, teremos que utilizar uma ponte de Fets com 2 trabalhando em canal N e dois trabalhando em canal P.

BUZ10 é canal N falta agora um complementar em canal P.

Creio que seja interessante também um circuito de monitoração de corrente visto que 18A podem danificar essse motor fatalmente...
Você mencionou que a corrente média é de 6A logo creio que seja interessante projetar um circuito com 100% de tolerância nesse caso de 12A e colocar um circuito simples de monitoração de corrente (um Shunt de 0,05r e um operacional + comparador de tensão)

PS: Qual CLP é aquele? Não consegui ver...

[ddkks]

Colega, para diminuir o aquecimento vc precisa utilizar um mosfet com baixo RDS(ON)... Por exemplo, para uma I=10A e um RDS(ON) de 0,02R dá uma potência de 2W... em um encapsulamento TO220 praticamente não esquenta.
Não tenho certeza agora, mas parece que até 3W aguenta sem o dissipador. Essa informação tem nos datasheets da IR.

[regiscruz]

Perfeitamente, agora sim estamos chegando na solução, realmente faltava informação de minha parte.

Caro Phophollety, não sei se me expressei mau, mas na minha primeira mensagem eu disse “...Estou pensando em usar quatro transistores em ponte para fazer a inversão de rotação mas eu não quero usar um transistor convencional tipo 2N3055...”, mas tudo bem, a reversão de rotação é indispensável e acredito que não seja tão crítica assim.
Como eu havia dito acima e na descrição das fotos, existem dois relés para cada motor, um para ligar a alimentação e outro para fazer a reversão, consequentemente estou usando duas saídas do CLP pra isso. Com estas duas saídas disponíveis, o circuito dos transistores vai ficar simplificado pois todos os quatro podem ser canal P ou N, posso usar por exemplo uma saída para sentido horário e outra para anti-horário e quando eu precisar desligar eu desativo as duas. A mudança do programa do CLP não é problema, eu até prefiro assim.
De imediato pensei em usar fusíveis ultrarápidos mas a idéia de monitoramento eletrônico não é ruim e confesso que vou continuar precisando da ajuda de vocês....rs... eu duvido muito que a corrente possa chegar nestas proporções que você citou pois como pode ser visto na foto, aquele transformador dificilmente conseguirá fornecer mais que 3A . A propósito, quando eu disse que a corrente média era de 6A eu estava me referindo aos dados do datasheet, apesar de saber que a corrente real era menor eu decidi manter esta informação para poder garantir um lugar no céu...rs...mas agora podemos ser mais realistas.

Ddkks, isso é exatamente o que eu quero e é o que originou esta discussão, preciso (se possível) dispensar os dissipadores de calor.
Procurei essa informação que você citou no datasheet mas estou inseguro, se for o que estou pensando o RDS(ON) do IRF3205 é da ordem de 0,008R, segue abaixo o link do datasheet do IRF3205 sugerido pelo JeanPaul.

http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf3205.pdf

PS: Phophollety, aquele CLP é um Micrologix1500 da Allen Bradley, nele estão acoplados dois cartões com entrada e saida analógica 4-20ma, um cartão de saida digital 16 pontos, uma NET-AIC e uma IHM Panel View 500 em 485.

[Rinaldo]

Regiscruz,

Não sei se ajuda , mas pelo que entendi o processo desse ser o mesmo usado em motor elétrico para aeromodelismo, esses motores tem faixa de tensão de 7.4V ate 11.V e corrente de pico de até 20A.

abaixo tem um link com uma aplicação deste tipo , para servir de base.

http://homepages.paradise.net.nz/bhabbott/bridge.html

Rinaldo

[ddkks]

Ddkks, isso é exatamente o que eu quero e é o que originou esta discussão, preciso (se possível) dispensar os dissipadores de calor.
Procurei essa informação que você citou no datasheet mas estou inseguro, se for o que estou pensando o RDS(ON) do IRF3205 é da ordem de 0,008R, segue abaixo o link do datasheet do IRF3205 sugerido pelo JeanPaul.

http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf3205.pdf

O dado é esse mesmo. Eu uso o IRFZ44 (17,5 mR) com carga resistiva (lampadas) em 12V @ 4A e não uso dissipadores, mas não é uso contínuo. Como eu nunca liguei motores, o melhor é fazer um teste simples em bancada.