MOSTER FET - Dual 500Amp 40 Volt MOSFET Printer 3d Printer me Ngrohës Shtrati: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Ju ndoshta keni klikuar mbi këtë lopë të shenjtë të menduar, 500 AMPS !!!!!. Për të qenë i sinqertë, bordi MOSFET që kam projektuar nuk do të jetë në gjendje të bëjë me siguri 500Amps. Mund të ndodhë për pak kohë, pak para se të shpërthejë me entuziazëm në flakë.

Ky nuk ishte krijuar për të qenë një truk i zgjuar. NUK ishte plani im i keq për t'ju joshur në udhëzimin tim (futni qeshjen e shkencëtarit të çmendur këtu). Doja të bëja një pikë. Reklamimi për printerët 3D dhe përbërësit e tyre mund të jetë shumë mashtrues. Sidomos në tregun me kosto të ulët DIY.

Unë do të eksploroj vetëm një rast të kësaj. Një tabelë e zakonshme MOSFET e cila përdoret për të mbrojtur bordin kryesor të printerit 3d nga dëmtimet. Ato përdoren gjithashtu për të përmirësuar një fiksues në një shtrat me kokë më të fuqishëm. Në përgjithësi me më shumë zonë printimi.

Ka gjysmë duzinë modele të ndryshme në treg. Shumica kanë këto ngrohje gjigante dhe duken shumë mbresëlënëse. Por pjesa më e madhe e saj është një mashtrim.

Ndërsa ne analizojmë njërën prej këtyre bordeve; Unë do të dizajnoj timen. Pasi shikova se çfarë ka në treg, vendosa që mund të bëja më mirë. Pra, unë do të krijoj një tabelë me burim të hapur, aftësi të hapura që e bën punën jashtëzakonisht mirë.

Dizajni që po synoj është një bord i dyfishtë MOSFET 40v 60Amp. Jo 1 kanal por 2. Një për krevatin e ndezur dhe një për atë të nxehtë. Ka një histori prapa dizajnit. Për ata prej jush që nuk kujdesen për historinë pas tabelës, mund të shkoni direkt te skedarët burim për tabelën.

Skedarët e Burimit Ki-Cad

Furnizimet

Të gjitha gjurmët e këmbëve për këtë dizajn të bordit janë të lidhura me dorë.

Mjetet:

• Piskatore
• Makine per ngjitjen e metalit
• Saldator
• Snips për Elektronikë

BOM:

Referencat	Furnizuesi Pjesa Nr	Furnizuesi	Vlerë	sasi
C11, C21	CL21B103KBANNND-ND	Digi-Key	10000pF	2
R11, R21	311-1.00KFRCT-ND	Digi-Key	1.0K	2
R15, R25	311-3.60KFRCT-ND	Digi-Key	3.6K	2
R13, R23	RMCF1210JT2K00TR-ND	Digi-Key	1.99K	2
D11, D21	BZX84C15LT3GOSTR-ND	Digi-Key	15V	2
U11, U21	TLP182 (BL-TPLECT-ND	Digi-Key	GJ18182	2
CN11, CN21	277-1667-ND	Digi-Key		2
T11, Q21	AUIRFSA8409-7P-ND	Digi-Key	AUIRFSA8409-7P	2
J11, J21	PRT-10474	Argëtim Shkëndijë	XT-60-M	2
J12, J22	PRT-10474	Argëtim Shkëndijë	XT-60-F	2
Kërcimtarët	10 tela me bërthamë të fortë AWG

Hapi 1: Si ju Jepen Faktet Por Nuk Paraqet Ajo që Po Blini

Tabela MOSFET në atë fotografi është shumë e zakonshme. Mund ta gjeni në eBay, Ali Express, Amazon dhe shumë vende të tjera. Alsoshtë gjithashtu shumë e lirë. Për 2 ju mund të paguani aq pak sa $ 5.00.

Titulli zakonisht është "210 Amp MOSFET". Shtë e vërtetë që MOSFET është një MOSFET 210 amp. Sidoqoftë, i gjithë produkti mund të bëjë vetëm 25 Amper. Faktori kufizues është PCB dhe lidhësi.

Siç do ta shohim më vonë, PCB ndoshta e kufizon dizajnin edhe më shumë. Gjurmët e bakrit nuk duken shumë të trasha.

Kështu ata ju thanë të vërtetën për MOSFET por jo për të gjithë produktin.

Ka edhe shumë marketing që po ndodh këtu. Shihni atë sobë gjigande të ngrohjes. Shumica e njerëzve mendojnë se wow kjo duhet të jetë një pjesë mjaft e fuqishme. E vërteta është, nëse ajo pjesë NEVOJET që ngroh MOSFET është duke humbur shumë energji. Ajo energji mund të kishte shkuar në ngrohjen e shtratit të printimit. Një lavaman i madh nuk është një shenjë e mirë. Por kjo është ajo që ne presim të shohim në pajisjet me fuqi të lartë. Më e mira që mund të them është kjo pjesë vetëm për marketing, të paktën në 25 Amps.

Unë dua të krijoj një produkt që e bën punën e tij mirë, është me cilësi të mirë, me kosto të ulët dhe është shumë i drejtpërdrejtë në lidhje me aftësitë e tij.

Hapi 2: Thelbi i Qarkut: MOSFET

Unë dua që dizajni të jetë shumë efikas. Kjo do të thotë humbje e ulët e energjisë në të gjithë pajisjen. Pra, rezistenca është armiku im. MOSFET veprojnë si një rezistencë e kontrolluar nga tensioni. Pra, kur ata janë jashtë, rezistenca e tyre është shumë e madhe. Kur ata janë ndezur, rezistenca e tyre është shumë e ulët. Në fakt po ndodh shumë më tepër se kaq. Sidoqoftë, për diskutimin tonë do të jetë mjaft mirë.

Parametri që duhet t'i kushtojmë vëmendje në fletën e të dhënave MOSFET është "RDS on".

MOSFET I zgjedhur ishte AUIRFSA8409-7P e bërë nga Infineon Technologies. Caseshtë rasti më i keq RDSon është 690u Ohms. Po, ishin mikro ohmet e sakta. Por pjesa është e shtrenjtë. Rreth $ 6.00. per nje. Pjesa tjetër e dizajnit do të jetë përbërës shumë i lirë. Të kesh një dizajn të mirë do të thotë të zgjedhësh një MOSFET të mirë. Pra, nëse do të mburremi, kjo është zona për tu shfaqur.

Këtu keni një lidhje me Fletën e të Dhënave

Vini re se kjo pjesë është 523Amp MOSFET. Sidoqoftë, rryma Id është e kufizuar në 360Amps. Arsyeja është dyfish.

1. Paketa e pjesëve nuk mund të shpërndajë nxehtësi të mjaftueshme për të mbajtur 523 amper.
2. Ata nuk kanë tela të mjaftueshëm lidhës në kapak për 625Amps. Kështu "Lidhja e kufizuar"

Unë do ta kufizoj modelin në 60Amps. Rezistenca është e ulët kështu që unë do të marr një efikasitet vërtet të madh në një zonë të vogël.

Pjesa do të shpërndahet rreth 1.8Watts në rrymën maksimale të tërhequr. (R x I^2) Rezistenca termike për këtë pjesë është 40 deg C/Watt. (klikoni këtu për të kuptuar se çfarë llogaritjesh po bëhen). Pra, në tërheqjen maksimale aktuale ne do të jemi në 72 gradë mbi ambientin. Fleta e të dhënave specifikon temperaturën maksimale për pajisjen është 175 gradë C. Ne jemi mirë nën atë listë. Sidoqoftë, nëse llogarisim një temperaturë ambienti prej 25 gradë C. Atëherë jemi pak më pak se 100 gradë C. Ne do të kemi nevojë për një lavaman të vogël të nxehtësisë dhe një ventilator në ngarkesë të plotë.

E gjithë kjo supozon se kemi 15v në portë. Pasi të biem nën 10v, me të vërtetë fillojmë të kemi probleme me ngrohjen.

Efikasiteti do të jetë (duke supozuar 40v) 2400 watt të dorëzuar, 1.8Watt të humbur. Rreth 99.92%.

Furnizimi me energji elektrike	Dorëzuar	E humbur	Efikasiteti
40	2400	1.8	99.92%
24	1440	1.8	99.87%
12	720	1.8	99.75%
10	600	1.8	99.40%

Pra, produkti ynë shembull kishte një MOSFET 220Amp. Unë kam një MOSFET 523Amp dhe gjëja pa kuptim akoma po nxehet. Pika ime këtu është se rryma e specifikuar nuk është një tregues i shkëlqyeshëm i performancës. Një specifikim më i mirë do të ishte totali i rezistencës së bordit dhe MOSFET. Ky specifikim ju jep pothuajse gjithçka që duhet të dini.

Hapi 3: Komponentët e tjerë kryesorë

Në mënyrë tipike, bordi MOSFET përdor daljen e shtratit të ngrohur të printerit si sinjalin e tij të kontrollit. U11 është një optokiftëzues dydrejtimësh. Kjo pjesë ka disa qëllime.

1) Ju nuk mund të lidhni gabimisht lidhjen e hyrjes. Kjo është pak korrigjim fals. Bordi kryesor ose do të fundosë rrymën ose jo. Pra, shkaktari i hyrjes bazohet në faktin nëse kemi apo jo rrjedhje aktuale midis kunjave të krevatit të ndezur të bordit të kontrollit.

2) Izoloni anën e fuqisë së lartë nga bordi i kontrollit të fuqisë së ulët. Kjo do t'ju lejojë të përdorni një tension më të lartë në shtratin e ndezur. Për shembull, mund të keni një bord kontrolli 12 volt dhe një shtrat të nxehtë 24 volt. Bazat nuk kanë nevojë të lidhen (plotësisht të izoluara). Ju keni një izolim të jashtëzakonshëm prej 3750 Vrms.

3) Kontrolloni nga distanca shtratin e ngrohur. Furnizimi me energji elektrike, shtrati i ngrohur dhe bordi MOSFET mund të jenë në një pjesë krejtësisht të ndryshme të printerit nga bordi i kontrollit. Linjat e kontrollit bazohen në rrjedhën aktuale kështu që zhurma nuk është çështje. Bordi mund të jetë mjaft larg nga bordi i kontrollit. Telat e energjisë së rëndë janë të shtrenjta. Të kesh të gjitha sendet me fuqi të lartë në një vend ka shumë kuptim.

4) Unë mund të ngas portën e MOSFET dhe të ul rezistencën RDSon edhe më shumë. Por unë nuk mund të kaloj 20 volt ose MOSFET vdes. Për këtë shërben Ziner (D11); për të fiksuar portën në 15v.

Një komponent i fundit i rëndësishëm është R12. Ky është një rezistencë gjakderdhjeje. Porta e FET ka një kondensator mbi të. Të gjithë MOSFETS bëjnë. Sa më i fuqishëm të jetë MOSFET, aq më i madh është kapaciteti. Si rregull. Pra, kur U11 fiket ne duhet të shkarkojmë atë kapizistorin e portës. Përndryshe, do të kemi një kohë fikjeje shumë të ngadaltë. Përveç gjithë kësaj, U11 ka pak rrjedhje. Nëse mungonte R12, kapaku i portës do të ngarkohej dhe porta do të tejkalonte Vgsth dhe MOSFET do të ndizet. Kjo e mban portën të rrëzuar.

Hapi 4: Dizajni i bordit - është një nga pikat më të rëndësishme të projektimit

Ok, tani për dizajnin e PCB.

Le të fillojmë me disa nga vendimet e thjeshta. Si ta quajmë dhe çfarë ngjyre duhet të jetë. Po, marketingu. Njerëzve u pëlqejnë gjërat që duken bukur. Gjërat teknike duhet të kenë linja të pastra dhe të duken, mirë, teknike. Gjëja tjetër është se ngjyra është e rëndësishme. Njerëzit duket se i lidhin gjërat e rrezikshme të fuqishme me ngjyrën e zezë. Mendoni skuadrën e policisë lokale. Të dy kanë autoritet. Sinqerisht, unë do të preferoja të tërhiqesha nga polici im vendas sesa një ekip. Pra, ngjyra është e zezë.

Tani si ta quaj. Për shkak se 60 Amps është një MOSFET monstruozisht i madh, mendova se do ta quaja MOSTER FET. Ok e di që është e kotë. Por, dreqin Jim unë jam një inxhinier jo një profesionist marketingu. Unë madje bëra një logo të lezetshme. Përsëri, unë nuk jam një profesionist marketingu.

Vendimi tjetër më i rëndësishëm për tabelën e qarkut është trashësia e bakrit. Gjurmët e tabelës së qarkut duhet të mbajnë ngarkesën e plotë prej 60 Amper. Pra, ka disa gjëra që mund të bëjmë për ta bërë atë të ndodhë. Gjatësi të shkurtra gjurmë, gjerësi të gjera dhe bakër të trashë. Të gjitha këto gjëra zvogëlojnë rezistencën në gjurmë.

Trashësia e bakrit e bordit të shtypur përcaktohet në ons. Pra, 1 ons bakër peshon 1 ons për 1 këmbë katrore. Pra, 4 ons bakër do të ishte 4 herë më i trashë. Gjithashtu do të mbante 4 herë rrymën. Pasi bëra disa analiza, zbulova se kostoja nuk rritet linearisht me trashësinë e bakrit. Unë përdor kuotën e shpejtë të PCBWAY (këtu) për të përcaktuar koston e bordit. (kjo është një nga ato lidhjet e goditjes, ndihmon në vazhdimin e bërjes së dërrasave) Nëse do të ndërtoja mijëra dërrasa, kurba e kostos do të rrafshohej. Por une nuk jam.

Trashësia e bakrit	Kosto për 10	Madhësia e PCB -së
1oz	$23.00	50mm x 60mm
2oz	$50.00
3oz	$205.00
4 oz	$207.00
5oz	$208.00
6oz	$306.00
7oz	$347.00
8oz	$422.00

Ekziston gjithashtu një problem me bordet e bakrit të menduar. Sa më i trashë bakri, aq më shumë kohë duhet të gdhendet dhe aq më shumë detaje do të humbni. Në thelb kjo do të thotë që hapësira e gjurmëve duhet të jetë vërtet e gjerë. Do të thotë gjithashtu se gjerësia e gjurmës së miniumit është mjaft e madhe. Në këtë dizajn, unë mund ta përballoj atë. Unë dua të vendos dy kanale në të njëjtën hapësirë që më parë mbanin një. Pra 1oz bakër është.

Sidoqoftë, kjo do të shkaktojë një problem tjetër. 1 ons bakër nuk do të mbajë ngarkesën. Bordi im do të jetë një siguresë spektakolare e shtrenjtë.

Ekzistojnë vetëm tre gjurmë për kanal që duhet të kenë një ngarkesë të rëndë aktuale. Siç mund ta shihni në foto, unë kam hequr maskën e saldimit në gjashtë gjurmë. Plani im është shumë i lidhur me tela me bërthamë të fortë 12AWG në ato gjurmë. Normalisht ky nuk do të ishte një plan i madh. Sidoqoftë, kostoja e bordit është jashtë peshimit të kostos së përbërësve shtesë. Për të mos përmendur që tela bakri do të duhet të pritet dhe formohet me porosi; duke e bërë të vështirë prodhimin e prodhimit në masë. Me pak fjalë, as nuk do të bëhem i famshëm as i pasur.

Kjo është ajo ku bordi ynë shembull mund të ketë një çështje tjetër. Trashësia e bakrit në atë dërrasë është shumë e hollë. Gjurmët janë të gjera. Por në një moment që nuk ndihmon më. E gjithë rryma vjen nga një kunj i vetëm në një kunj të vetëm. Gjurmët më të gjera lejojnë ftohje më të mirë, por akoma do të keni disa pika të nxehta.

Plani im është të përdor të gjitha pjesët e montimit në sipërfaqe, përveç lidhësve. Lidhësit e montimit sipërfaqësor shkëputen shumë lehtë nga bordi. Unë gjithashtu do të përdor lidhëset TX60 për energji dhe shtratin e ngrohur. Ato përdoren në botën e RC. Ato janë të lira dhe mbajnë ngarkesën. Sidoqoftë, ato janë lidhës të filxhanit të bashkuar. Kupat do të duhet të mbushen me saldim për të përmbushur specifikimet. Printerët e serive ender përdorin këto lidhje për shtretërit e tyre të nxehtë. Pra, kjo është një zgjedhje vërtet e mirë.

Lidhësit e tjerë që do të përdor janë terminalet me vidë 5 mm. Ato janë të lira dhe funksionojnë mirë në këtë lloj aplikimi.

Ngrohësja e vogël e nevojshme për MOSFET është e integruar në tabelën e qarkut. Kjo është një ide e mirë dhe një e keqe. Goodshtë mirë për koston; megjithatë, nëse pjesa nxehet shumë, bordi do të ndalet. Ju me të vërtetë duhet të jeni shumë të nxehtë për një kohë të gjatë që kjo të ndodhë. Për temperatura ekstreme një ngrohës alumini do të ishte shumë më i mirë. Me shumë mundësi, nëse bordi funksionon 60 Amps, do të duhet të përdoret një tifoz. Kjo është arsyeja pse vrimat e ngrohësit janë pak më të mëdha. Për të lejuar që ajri të kalojë nëpër dërrasë. Unë e kam bërë këtë më parë dhe funksionon jashtëzakonisht mirë. Por është ngritur shpenzimet e bordit pak. Por është akoma më pak kosto sesa një lavaman alumini.

Së fundmi, çdo kanal është i pavarur. Fushat dhe linjat e energjisë nuk janë të lidhura, edhe pse, në skemë ato kanë të njëjtin emër neto. Në këtë mënyrë bordi juaj i kontrollit mund të jetë në 12v, shtrati i ndezur në 24v dhe ai i nxehtë në 12v. Ju jep mundësi.

Hapi 5: Ndërtimi i Bordit

Unë jam duke përdorur KiCad. Ekziston një shtojcë për të që krijon një BOM interaktive. Thjesht theksoni vijën në BOM dhe ai ndriçon vendet ku shkon. Plugshtë shtojca ime e preferuar për KiCad Shtojca gjeneron një skedar HTML të pavarur. (KETU). Pra, skedari është i lëvizshëm. Unë e përdor atë në pajisjen time tablet (ose telefon) kur jam duke ndërtuar tabela.

I mora dërrasat vetëm pak kohë më parë. Siç mund ta shihni, ky version duket pak më ndryshe nga pjesët e tjera. Tabelat që kam ndërtuar aty ku janë prototipet (foto më poshtë). Të gjitha reagimet e projektimit që mora gjatë testimit u kthyen në dizajn. Nëse vëreni edhe R12 dhe R22 mungojnë. Kam harruar të shtoj një rezistencë gjakderdhjeje. Gabim i madh. Kisha një operacion të çuditshëm për pak derisa pashë atë që mungonte. Pastaj më duhej t'i "kisha vdekur" ato.

Skedari i dizajnit të bordit në depon git janë versioni më i fundit dhe kanë të gjitha rregullimet e gabimeve.

Por ja ku është; në të gjithë lavdinë e saj. (futni engjëjt që këndojnë efektin e zërit)

Hapi 6: Në operacion - Dëshmia e pudingut është në të ngrënë

Fillova të testoja dërrasat. Pra, gjëja e parë që vura re është se LED shkëlqen si dielli. Po e kuptoj që LED nuk ka nevojë të jetë aq e ndritshme. Por kur të jetë thellë brenda printerit tuaj do të më falënderoni. Përveç nëse sigurisht që keni një Anet A8. Nëse është kështu, thjesht mbani disa gota dielli si unë.

Unë ndoshta mund të ndryshoj vetëm R15 dhe R25. Por spektri i gjerë i tensioneve të furnizimit (10v-40v) më bën të hezitoj.

Unë kam një Furnizim 29V 25Amp. Unë e rregullova furnizimin me energji 24v Meanwell në 29v. Unë gjithashtu kam një krevat të nxehtë të rrumbullakët 400mm që është 400Watts në 24v. Në 29 volt ne do të tërheqim saktësisht 20 AMPS. Pra, 20 Amps është më e mira që do të marr.

Matja është marrë nga ana negative e J11 dhe J12. Në thelb në të gjithë MOSFET. Por kjo u bë në lidhëset. Aty ku lidhen telat. Bordi ra 23mVolt në 20Amps. Kjo do të vendoste rezistencën totale të pajisjes në 1.15mOhms. Ky është MOSFET, Bordi dhe Lidhësit. Kjo është vërtet mirë nëse e them këtë vetë. (dhe kishte shumë gëzim)

Hapi 7: Krah për krah

OK, në fund do të doja të thoja që Bordi im fiton. Ka gjithçka që mund të dëshironi. Këtu është krahasimi. Sidoqoftë, kostoja për të ndërtuar këtë djalë është shumë e lartë.

Spec	MOSFET i zakonshëm	MOSTER FET
Tensioni Maks	E panjohur	40V
Max Curent	25 Amper	60 Amper
Shkaktues i kthyeshëm	po	po
Opto e izoluar	Ndoshta	po
Kostoja (2 kanale)	$12.99	$14.99
Kanalet	1	2

Unë do të pretendoj se mund të ndërtoj mijëra prej tyre.

Nëse do të bëni një biznes për shitjen e pjesëve të printerit 3D, duhet të keni një diferencë fitimi prej 40% ose më shumë. Do të ishte më mirë nëse do të ishte shumë më e lartë, por kjo është minimumi që ju nevojitet për të qëndruar në det. Supozova një kosto BOM prej 3.50 dollarë dhe kosto prodhimi prej 3.76 dollarë. Unë e kisha cituar tabelën në disa vende lokale. Nëse shesni në Amazon ose E-bay atëherë ata ju tërheqin 30% në tarifat e kartës së kreditit, tarifat PayPal dhe tarifat e shitjes. Më besoni, rezulton në 30%. Ata do t'ju tregojnë ndryshe, por të gjitha thashë dhe bëra unë marr 70% të gjithçkaje që u shit.

Ky bord duhet të jetë në $ 15.99 për të qenë vërtet i zbatueshëm. Sidoqoftë, tregu DIY është shumë i ndjeshëm ndaj çmimit. Kështu vendoseni në 14.99 dollarë. Ju gjithmonë mund të rriteni në kllapat e montimit ose pajisjet e instalimeve elektrike.

Gjëja tjetër që shihni këtu është se bordi i zakonshëm tregtohet shumë. Shumë video DIY të cilat mund t’i gjeni kudo. Tregu DIY dëshiron të dijë se funksionon dhe si ta përdorë atë. Vetëm rreth 10% e atij tregu provojnë diçka të re ose janë adoptuesit e parë. Vetëm rreth 3% e atyre që publikojnë ndonjë të dhënë ose bëjnë një video "SI T TO". Me pak fjalë, gjasat për të shitur 10 mijë copë në vit janë shumë të vogla.

Maksimumi që do të shiste kjo është rreth 100 në vit, nëse jeni mirë në të. Pika e çmimit në atë nivel është 24.99. Vetëm BOM është 13,00 dollarë.

Me pak fjalë, jo një produkt i zbatueshëm. Nëse do të mund ta ulja MOSFET -in në çmimin prej 0.75 $ - 1.00 $ mund të funksiononte.

Por ishte argëtuese për tu bërë. Unë mendoj se është një dizajn më i mirë, por përsëri e bëra.

Shijoni tabelën !!! (KETU)

Përditëso:

Unë vërtet gjeta një MOSFET që është i aftë për nën 1.00 dollarë. Nëse doni një tabelë të ndërtuar plotësisht, i kam në e-bay. (KETU) ose versionin e kanalit Sigle (KETU)