Здравствуйте.
Возникла задача включать и выключать постоянное напряжение 48В при токах до 90А.
Частота коммутации - примерно раз в месяц, нагрузка активная (блоки питания), импульс тока при включении до 2.-3* In (заряд
конденсаторов).
Рассматривались варианты: - контактор (дорого и потребляется мощность во включенном состоянии)
- реле типа grunner (но там нет варианта на 48В, да и неясны перспективы доставаемости)
Так что пока я склоняюсь к варианту MOSFET транзисторов или модулей.
Причем они даже на 500 А (+ небольшой радиатор) стоят значительно дешевле, чем контактор.
Мосфеты на 100А имеют открытое сопротивление 4-8 мОм, что при 90А дает 32-64 Вт, что довольно много как в плане экономии электричества, так и в плане конструктива радиатора.
Поэтому я решил взять транзисторы (модули) на 200-500А, что позволит уменьшить радиатор, да и запас по току будет.

Теперь собственно вопросы:
- Какие модули или транзисторы посоветуете? (необходима доставабельность в России штучных количеств)

- Чем отличаются модули от транзисторов? (Сравним для примера транзистор и модуль, ситуация типична, насколько я успел посмотреть таблицы разных фирм и типов)
Транзистор: IRFP4468PbF: 100В, 195 (290)А, 2 мОм, 5-10$
Модуль МТКП 250-1: 110В, 250А, 4 мОм, 50-100$ (хотя модуль отечественный, но импортные имеют показатели того же порядка).
Почему модуль в 10 раз дороже? Это только из-за корпуса и винтовых зажимов?
Или это принципиально другой кристалл для других областей применения?
Почему модуль имеет в 2-3 раза бОльшее сопротивление, а если я хочу те же 2 мОм, то модуль надо брать на 500-700А?

Вот, наверное, пока что все. Про драйвер создам отдельную тему

А тут вряд ли единичным ключом обойтись. Какой бы ни был по нарисованным миллиомам транзистор, 90А просто его выводы не выдержат.
Нужно брать десяток -другой транзисторов более скромного калибра и тогда можно тепло распределить, иметь его меньше за счет реально меньшего сопротивления ключа. Ведь все эти дорожки и пайки добавят тепла при 90А в 10 раз больше, чем при 9. Суммарная стоимость компонентов может быть относительно небольшой.
Драйвер тут можно вообще не рассматривать. При такой скорости и частоте коммутации запустится все от любого маломощного выхода.
А вот Ваши надежды на 2-3 рабочих тока при заряде конденсаторов - наивность. Вот это и будет главной головной болью.
Ключ должен уметь поглотить энергию равную заряду всех этих конденсаторов - раз, токи будут дай бог 10-кратные - два. Немало 60-амперных ключей пожег при зарядке напрямую достаточно скромных емкостей всего от 12 вольт.
Единственный способ - включать все достаточно медленно или с помощью хитрого ограничителя тока. Хитрого в том смысле, что токоизмерительный шунт тут , метод контроля тока без потерь в коммутируемой цепи, - достаточно серьезная задача.

Хотелось бы обойтись все же 1-2 транзисторами или одни модулем.
Уж для модуля-то точно указан длительный ток?

Драйвер будет заниматься только контролем UVLO, чтобы при неисправности питания не ввести транзистор в линейный режим.

Я имел в виду, что блоки питания серийные и уже содержат в себе зарядный резистор или термистор, так что остается только замкнуть ключ и потерпеть 1-2с повышенный ток.

Поскольку бастрой коммутации Вам не нужно, попробуйте все же посмотреть в сторону хороших контакторов - надежность будет намного выше, и все намного проще.

Я использовал контакторы фирмы Gigavac GX11 и GX12 - они рассчитаны на большие номинальные токи, и выдерживают аварийные токи еще на порядок бОльшие при напряжениях в сотни вольт.
К тому-же они достаточно малогабаритные, сантиметров 5-6 диаметром и столько же высотой (полагаю, что мосфеты с радиаторами будут по габаритам больше), и герметичные (могут использоваться во взрывоопасной среде).
А цена, честно говоря, для их возможностей довольно смешная, GX11 $90, GX12 - $120.

Катушки у них бывают на разные напряжения. 12. 24, 48 постоянки и даже на 220в переменки.
Потребляемая катушкой мощность весьма умеренная, но если и ее много, то у них есть (я с ними не работал) и Latch вариант - GXL14.

http://www.gigavac.com/catalog/pp/gx.html

Тут либо аккуратно решать инженерную задачу, либо, сохраняя голову сейчас от боли, накупить не глядя, по 100 баксов "готового" и ломать с ним голову потом.
Но уже не над исходной задачей, а над тем как же таки трудоустроить эти потраченные сгоряча 100 баксов во 100 экземплярах.
Красивое решение существует, наверное. После того как я увидел разработку, где люди с 2 вольт входного преобразователем на 27 сняли то ли 200 то ли 400 ватт (то уже не принципиально) на корпусах SOIC8 и заурядной лазерно-утюговой двусторонней печатной плате в ладонь - стал верить в возможность работы с такими токами.

Эх, что ж я раньше про них не узнал!
Похоже, это то, что мне нужно. Спасибо!

Посмотрите еще хорошие реле у Omron-a

я правильно понял даташит на Gigavac GX11, в котором гарантируют коммутацию 150+ ампер постоянного тока при напряжении до 800 вольт?

Почти.
На перво странице ДШ есть таблица с количеством разрывов (выключения) тока, при разных токах и напряжениямх.
Для 150ADC при 750V - это 1200 раз, а при 24V - 150тыс. раз.
При 20 амперах, число коммутаций увеличивается соответственно до 7200 и 900тыс.

Но еще прикол в том, что он может разорвать аварийный ток и в 2500 ампер при 24в, или 600 ампер при 750в, правда гарантируется только два раза.
Все то при 75С амбиента, сам контактор может и при 125С работать в некторых случаяъ.

Еще прикол в том, что контакты имеют полярность, но ее надо принимать во внимание только при коммутации постоянки свыше 100в при аварийных токах.

В общем, пока это чудо не появилось, мы использоали другие контакторы на большие токи и напряжения, с ценной 3-5 сотен зеленых.

Allregia, а как они в таком маленьком корпусе гасят дугу от 150 ампер при тех самых 750 вольтах?

чисто ради интереса

А где про это написано? Может, у Вас есть какие-то более подробные документы?
В ДШ в 2-х местах указано, что коммутировать только постоянный ток, и все.
Конкретно мне интересно, например, ~220 при токе 50 ампер (активная нагрузка) можно коммутировать?

Угу, когда-то и у меня интерес такой возник.
Разработчики реле пояснили, что контактор тем и отличается от реле, что в нем ДВА контакта которые замыкаются подвижной перемычкой. При размыкании возникает две дуги - между каждым контактом и перемычкой.
По каким-то таинствам природы такая двойная дуга (две дуги, включенные последовательно) крайне неустойчива при малейших отличиях в свойствах контактов. На практике одна из дуг быстро гаснет, за ней вторая.
Второй, довольно экзотический способ, - специальная форма пространства вокруг контактов. Дуга быстро разогревает какой-то объем воздуха и организуется буквально мощный сквозняк в зоне коммутации , поток воздуха, что-то похожее на ударную волну, который сдувает горячую плазму, подводя холодный воздух. Эффективная длина дуги растет и она тоже быстро гаснет. Но это вроде только в очень мощных переключателях для электростанций применяют, деталей не помню.
Вообще, если разработчик что-то гарантирует, значит понимает чем рискует и в деталях ремесла разбирается.

разработчик ничем не рискует, и в дисклеймерах в даташитах пишет, что его изделие не предназначено для работы в составе устройств жизнеобеспечения, аэрокосмической отрасли, ну и так далее. Короче, продаёт девайс "как есть".

А вот пример настоящего, существующего электронного компонента, на который производитель поленился даже даташит написать, а просто слизал его с абсолютно другой микросхемы. Цифирки только ластиком подтёр и свои написал. Графики без изменений, стилистика даташита полностью слизаны с TDA7294.

Я вот этого опасаюсь. Написать-то можно всё, в том числе и 400 ампер с корпуса D2PAK (IRF1324). Но это в лабораторных условиях, а как в реальности?

Сообщение отредактировал Ydaloj - Dec 18 2014, 06:25

В большинстве контакторов точно так же 2 контактных зазора и подвижная перемычка.
И используются всякие приемы для гашения дуги.
Что в контакторах НЕ используется - так это взаимное магнитное притягивание контактов при сверхтоках.
А гашение дуги при 2-х зазорах - это просто: неравномерное распределение напряжения на последовательно включенных дугах. На которую пришлось меньше напряжения - та и гаснет быстрее.

У меня обычный даташит, я смотрел на GX11.




Где там такое написано?! Тем более, что коммутировать АС с активной нагрузкой гораздо проще чем DC, и U-I рейтинг на AC обычно выше чем на DC.
(это и понятно - на АС при активной нагрузке дуга сама по себе гаснет100 или 120 раз в секунду).



См. таблицу в ДШ, для ~220 там нет, но для 350 указано почти 22тыс. разрывов при +75С, если это устраивает - то можно.


Необязательно.
контактор это просто "реле на большие тока/напряжения", т.е. деление между ними чисто условное.




А теперь внимание, правильный ответ - просто при таком двойном контакте, длина дуги вдое больше, и для ее поддержания нужно бОльшее напряжение/ток.



Может быть такой экзотический способ сейчас и существует, но 30 лет назал в курсе "Электрические аппараты" нас рассказывали про другие способы - расхождение контактов под углом типа (\ /) при котором дуга выдувается вверх, использование контактодержателей (токопроводов) специальной формы, чтобы ток создавал магнитное поле, также выдувающее дугу, использование веерообразных дугогасящих решеток, дробящих дугу на несколько мелких, и т.д.
Т.е. основная идея почти везде была в увеличении длины дуги, для ее гашения.