19-10-2014, 03:52 PM
Viendo los problemas que han surgido bastante a menudo con respecto a los MOSFET's de nuestras placas (RAMPS, Sanguinololu...), veo la oportunidad de crear un hilo en el cual buscar alternativas económicas y eficientes para sustituir los MOSFET's originales por otros que trabajen mejor para nuestras condiciones iniciales.
Haciendo una búsqueda por Internet, nos encontramos con lo siguiente:
http://reprap.org/wiki/Basics_about_swit...th_MOSFETs
En la página, nos indica que la Vgs de los MOSFETs es de 5V, por lo que ya sabemos que necesitamos un transistor que sea capaz de dispararse a esa tensión con una Rds lo más pequeña posible, además de una Vds>12V (es interesante que sea un valor >20V para sobredimensionar y evitar posibles problemas) y una Ids>25A (en mi caso, se consumen unos 20A a pleno funcionamiento. El encapsulado deberá ser TO-220 para no tener que hacer bricolaje.
El MOSFET que viene por defecto en mi caso, es el P30N06LE de la casa Fairchild, cuyas características se encuentran en el datasheet:
http://www.mouser.com/ds/2/149/rfp30n06le-307378.pdf
La Rds es de 0.047 ohms a Vgs=5V. Alimentando la placa a 12V y a máxima carga , realizando P=I^2*R se obtiene la potencia de pérdidas.
En función de la resistencia total de la cama y de los cables, la corriente variará. Suponiendo que la resistencia del conjunto sea 1ohm, se obtiene una Imax de 12A. Sustituyendo en la ecuación anterior se obtiene una potencia de pérdidas de 144*0.047=6.77W, por lo que el MOSFET se calentará bastante.
En la RAMPS 1.4sb: http://spainlabs.com/foro/viewtopic.php?f=26&t=1649
se implementó el Toshiba TK72E12N1,S1X, cuyo datasheet puede comprobarse en el siguiente link:
http://docs-europe.electrocomponents.com...31f9a8.pdf
Este transistor tiene una Rds de 3.6mOhm a 10V Vgs. Suponiendo que sea la misma Rds para 5V Rds:
144*0.0036=0.52W
De esta forma se reduce notablemente las pérdidas en los MOSFETs.
En mi caso, quiero probar el cambio a coste cero. Texas Instruments suministra muestras (samples) para evaluación en prototipos y otros dispositivos. En este caso, he pedido un par de cada de un par de modelos. En concreto, los siguientes:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19505kcs.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19506kcs.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd18502kcs.pdf
Para el primer modelo, la Rds está en torno a los 3mOhms para una Vgs=6V. En 5V hay cierta incertidumbre, en función de la tensión exacta que suministre la placa.
Para el segundo, la Rds es de 2,2mOhms a Vgs=6V. Para Vgs=5V está en torno a 3mOhms, pero también es un poco difícil de obtenerla con la gráfica.
Por último, la tercera tiene una Rds de 3,3mOhms a Vgs=4,5V, por lo que aquí nos aseguramos que rondará ese valor para Vgs=5V.
Los tres MOSFETs aguantan las especificaciones de la impresora (Ids, Vds, ...). En principio, realizaré pruebas con el segundo y el tercer modelo de TI. Si finalmente se obtienen buenos resultados, se podrá documentar y proponer como solución económica para mejorar el rendimiento de la placa.
¿Qué opináis vosotr@s? ¿Tenéis ideas para mejorar el rendimiento?
Haciendo una búsqueda por Internet, nos encontramos con lo siguiente:
http://reprap.org/wiki/Basics_about_swit...th_MOSFETs
En la página, nos indica que la Vgs de los MOSFETs es de 5V, por lo que ya sabemos que necesitamos un transistor que sea capaz de dispararse a esa tensión con una Rds lo más pequeña posible, además de una Vds>12V (es interesante que sea un valor >20V para sobredimensionar y evitar posibles problemas) y una Ids>25A (en mi caso, se consumen unos 20A a pleno funcionamiento. El encapsulado deberá ser TO-220 para no tener que hacer bricolaje.
El MOSFET que viene por defecto en mi caso, es el P30N06LE de la casa Fairchild, cuyas características se encuentran en el datasheet:
http://www.mouser.com/ds/2/149/rfp30n06le-307378.pdf
La Rds es de 0.047 ohms a Vgs=5V. Alimentando la placa a 12V y a máxima carga , realizando P=I^2*R se obtiene la potencia de pérdidas.
En función de la resistencia total de la cama y de los cables, la corriente variará. Suponiendo que la resistencia del conjunto sea 1ohm, se obtiene una Imax de 12A. Sustituyendo en la ecuación anterior se obtiene una potencia de pérdidas de 144*0.047=6.77W, por lo que el MOSFET se calentará bastante.
En la RAMPS 1.4sb: http://spainlabs.com/foro/viewtopic.php?f=26&t=1649
se implementó el Toshiba TK72E12N1,S1X, cuyo datasheet puede comprobarse en el siguiente link:
http://docs-europe.electrocomponents.com...31f9a8.pdf
Este transistor tiene una Rds de 3.6mOhm a 10V Vgs. Suponiendo que sea la misma Rds para 5V Rds:
144*0.0036=0.52W
De esta forma se reduce notablemente las pérdidas en los MOSFETs.
En mi caso, quiero probar el cambio a coste cero. Texas Instruments suministra muestras (samples) para evaluación en prototipos y otros dispositivos. En este caso, he pedido un par de cada de un par de modelos. En concreto, los siguientes:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19505kcs.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd19506kcs.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd18502kcs.pdf
Para el primer modelo, la Rds está en torno a los 3mOhms para una Vgs=6V. En 5V hay cierta incertidumbre, en función de la tensión exacta que suministre la placa.
Para el segundo, la Rds es de 2,2mOhms a Vgs=6V. Para Vgs=5V está en torno a 3mOhms, pero también es un poco difícil de obtenerla con la gráfica.
Por último, la tercera tiene una Rds de 3,3mOhms a Vgs=4,5V, por lo que aquí nos aseguramos que rondará ese valor para Vgs=5V.
Los tres MOSFETs aguantan las especificaciones de la impresora (Ids, Vds, ...). En principio, realizaré pruebas con el segundo y el tercer modelo de TI. Si finalmente se obtienen buenos resultados, se podrá documentar y proponer como solución económica para mejorar el rendimiento de la placa.
¿Qué opináis vosotr@s? ¿Tenéis ideas para mejorar el rendimiento?