Sürücü ne kadar ısınır, ısı kaybı nasıl hesaplanır?
İletim kaybı P = I² x RDS(on) ile bulunur: 15 A ve 10 miliohm için anahtar başına 2,25 W eder. Akım iki katına çıkınca kayıp dört katına çıkar.
Bir MOSFET'li sürücüde ısı iki kaynaktan gelir: iletim kaybı ve anahtarlama kaybı. İletim kaybı P = I² x RDS(on) ile hesaplanır; 15 A ve 10 mΩ için anahtar başına 15² x 0,010 = 2,25 W eder. Aynı dirençte 30 A'de kayıp 9 W'a çıkar: akım iki kat, kayıp dört kat.
İkinci kalem: anahtarlama kaybı
Anahtarın açıldığı ve kapandığı geçiş anlarında üzerinde hem gerilim hem akım bulunur; her geçişte küçük bir enerji ısıya döner. Bu enerji saniyede kaç kez anahtarlandığıyla çarpılır, dolayısıyla anahtarlama kaybı doğrudan frekansla artar. Yüksek PWM frekansı motoru sessizleştirir ama ısı olarak bir bedel çıkarır; sessizlik ile sıcaklık arasındaki bu takas, frekansı keyfî yükseltmemenin sebebidir.
En sık yapılan hata: 25 °C değerini kullanmak
Veri sayfalarında öne çıkan RDS(on) değeri 25 °C jonksiyon sıcaklığı içindir. RDS(on) sıcaklıkla belirgin şekilde artar; sürücü ısındıkça direnç büyür, kayıp büyür, sıcaklık daha da yükselir. Doğru yaklaşım veri sayfasındaki normalize RDS(on) - jonksiyon sıcaklığı eğrisinden çalışma sıcaklığındaki değeri okumaktır. Oda sıcaklığı değeriyle yapılan hesap, hem kaybı hem jonksiyon sıcaklığını olduğundan düşük gösterir.
Isının gövdeden çıkması gerekir
Hesap kaybı verir, sıcaklığı vermez. Sıcaklığı belirleyen, üretilen ısının ortama ne kadar kolay aktarıldığıdır: montaj yüzeyi, hava dolaşımı ve gerekiyorsa ısı emici. Kapalı bir kutu içine sıkıştırılmış sürücü, aynı akımda açıkta duran sürücüden çok daha sıcak çalışır. Sürücüye ayrı soğutucu gerekip gerekmediği akımdan çok bu montaj koşuluna bağlıdır.
Ortam sıcaklığı da doğrudan hesaba girer: dışarısı sıcaksa aynı ısıyı atmak için daha büyük bir sıcaklık farkı kalmaz. Yüksek ortam sıcaklığında akım kapasitesinin düşürülmesi bu yüzden istisna değil, kuraldır.
Sahada çoğu zaman RDS(on) verisi elinizde olmaz. O durumda hesap yerine gözlem işe yarar: sürücüyü en ağır iş çevriminde çalıştırıp gövde sıcaklığını izleyin. Sıcaklık ilk dakikalarda yükselip bir değerde oturuyorsa termal denge kurulmuştur; yükselmeye devam ediyorsa denge yoktur ve montaj koşulu yetersizdir. Karşılaştırma yapacaksanız ölçümü aynı ortam sıcaklığında ve aynı yükle tekrarlayın.
AXI modülleri için sayısal kayıp verilemez
Önemli not: ST42, KS250 ve PT500 için MOSFET tipi, RDS(on) ve verim değerleri ürün verisinde bulunmaz; bu nedenle bu modüllere sayısal bir kayıp değeri atfedilemez. Yukarıdaki 15 A ve 10 mΩ örneği yöntemi göstermek içindir, bu ürünlerin ölçülmüş değeri değildir. Bu modüllerde güvenilir olan tek sayı, katalogda verilen sürekli ve pik akım değerleridir; boyutlandırmayı onların üzerinden yapın.
Sahada ısıyı düşüren adımlar
- Sürücüyü sürekli akım değerinin %70-80 bandında çalıştırın; sınırda çalışmak ısı payı bırakmaz.
- Montaj yerinde hava dolaşımı bırakın, sürücüyü yalıtkan ve dar bir boşluğa gömmeyin.
- Klemensleri torkuna göre sıkın; gevşek bir bağlantı kendi başına ısınma kaynağıdır.
- Gereğinden yüksek PWM frekansı seçmeyin.
- Sürücü elle dokunulamayacak kadar ısınıyorsa akımı ölçün; sorun genellikle hesapta değil, mekanikte veya boyutlandırmadadır.
Konunun tamamı: DC Motor Sürücü Seçim Rehberi