ＦＥＴの選び方について

質問

趣味の電子工作で１２VDCモータをＦＥＴでドライブさせようと思っています。
今までは、ダーリントントランジスターを使っていましたが、いろいろ調べてみるとＦＥＴの方が良さそうだと思いました。実験してみましたが、何と言っても「発熱」が、大きな違いです。また、電流容量（ドレイン電流）もＦＥＴの方が大きいようです。
そこでお聞きしたいのですが、ＭＡＸ４Ａ流したいのですが、ドレイン電流は最低でもどのくらいの仕様のＦＥＴがいいのでしょうか？
トランジスターの場合は以前、本で詠んだのですが、流す電流の４５倍の仕様のものを使うのが良いとの事でしたが、ＦＥＴも同じなのでしょうか？ＦＥＴの方が少なくていいという事はないのでしょうか？（たとえば２倍でいいとか・・・）

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

kousakuさんＪＯ＿Ｏです
ＦＥＴだと大変な事になってますね。
ドレイン電流２０ＡのＦＥＴでもヒートシンク
なしで、３Ａまでですか・・・・

そこでトランジスターから、悪魔のささやき・・

ダーリントントランジスターの「発熱」が、
大きいですね、そのＴＲはコレクターどうしが
接続されたタイプですね、このＴＲの場合スイッチング電圧は、１段目の（Ｅ－Ｃ間電圧）０，１Ｖと２段目の（Ｂ－Ｅ間電圧）０，６Ｖで約０，７Ｖ・・・ここに４Ａの電流ですから、消費電力は約２，８Ｗですね、ヒートシンク無しでは「パンク」でしょうね。
そこでＴＲを２個使って見ましょう（異なるタイプのダーリントン接続）
先のＰＷＭの回路より→１ｋΩで１段目のベース→１段目のコレクターは４７Ω　１/２ｗの抵抗で＋５ｖへ接続（ここでの電流は約１００ＭＡ）→１段目のエミッターは２段目のベース→２段目のエミッターはＧＮＤ→２段目のコレクターはモーターへ・・・・
この回路のメリットは、実質のスイッチング電圧が２段目の、Ｃ－Ｅ電圧のみであることです。
１段目は、２ＳＣ１８１５でもいいでしょう
２段目は、２ＳＣ５２００とでもしましょうか
このＴＲは、ＶＣＯＢ（耐圧）２３０Ｖ、ＩＣ（最大電流）１５Ａ、ＰＣ（コレクター損失）１５０Ｗ＠無限大のヒートシンク、ＨＦＥ（直流電流増幅率）１００＠２５℃、４Ａでの　Ｃ－Ｅ間飽和電圧０，１Ｖ
ここに４Ａの負荷電流ですから、消費電力は０，４Ｗ、これならヒートシンクはいりませんね。
と・・・この様に設計を進めて行く訳です。

kousakuさんも、どんどんいろんな物に挑戦しましょう、そして失敗するでしょう、その時　自力で解決する努力をしましょう、解決する過程でいろんな（雑多）な知識も吸収できます。
kousakuさんは、プロフによると独学のようなので、どうしても解決できない時は、ここ（技森）
の皆さんが、相談に乗ってくれますよ・・・・

お礼

ＪＯ＿Ｏ様。こんにちは。このご回答内容は私にとって「目からウロコ！」でした。発熱に関してもう一度トランジスターでやってみる価値がありそうだ、と思ったからです。「今まで使っていたのは２ＳＤ１５７２ですが、ダーリントントランジスターは発熱が大きい。」とばかり思っていましたが、お話を伺いダーリントンの回路次第（２つに分ける）で1/5にも1/6にも発熱が減らせるというのは大きな驚きであり収穫です。
実験の価値が大いにあると思います。誠にありがとうございました。２ＳＣ５２００とほぼ同じような規格の２Ｎ３０５５なら手元にありますので！

回答No.5

noname#230359

出遅れました。
既に良い回答が出ていますね。
私も入手性の良いもので使えそうなのを１つ上げておきます。
2SK3142（ルネサス）
http://www.renesas.com/avs/resource/japan/jpn/pdf/transistor/j208675_2sk3142.pdf
＃４さんの仰るようにゲート電圧がポイントですよね。
どれだけ高く取れるかでON抵抗が決まってきます。

あと、別な方法でモータードライバでの制御も便利です。
例えば、ＳＴマイクロのL6203でしたら
http://www.st-japan.co.jp/99_04_search/cgi/get_pdf.pl?L6203
ON抵抗が0.3Ωと高いので熱対策は必要ですが
実効電流が4A（MAX：5A）で、発熱（過負荷）時には
過負荷制限機能が働くというメリットもあります。
まあ、使い方と定格次第で使えるのかは判断できませんが・・・

お礼

ありがとうございます。２ＳＫ３１４２をネットで調べたら、超々低抵抗ですね（４ｍΩ）。これなら、４A流しても放熱板が必要ないかもしれないと思います。

回答No.4

noname#230359

勉強になってるようですね。ヨキカナヨキカナ

「何倍くらいがいいのか？」論を外れて、何がいいか選ぶと、
「２ＳＫ２９８５」（東芝・・・しか調べてません）が４００円くらいで通販してますね。
小さいですし、ゲート電圧が１０Ｖ以上なら発熱は０．１Ｗくらいです。
放熱器無しでも指で触って暖かいと感じられるかどうかくらいですかね。

お礼

回路を考えてうまく動作した時は、なんとも言えず嬉しいです。
ご紹介いただいたFETはすごくいいと思います。ＤＳ（ｏｎ）抵抗がすごく小さいですね（５．８ｍΩ）。だから発熱が極端に少ないということだと思います。
いい物を教えていただきましてありがとうございました。放熱器にお金やスペースや工作時間をかけるよりも、こういうＦＥＴを使ったほうが結局は得なのかもしれないと感じました。

回答No.3

noname#230359

こんにちは。

趣味とのことですから、まずはやってみては。MAX 4Aの状態がどのぐらい続くのか。PWMもするのだし。放熱器が必要ならば、ケースにねじ止め（FETの背中が絶縁－－－モールドタイプ－－－ならば何も問題ありません。絶縁されていない場合は、それで問題ないか考えて下さい。問題あるなら、FETとケースの間にマイカ板などの絶縁板が必要です）すれば？

おそらく１個\200程度ですから、ぜひ試してみてください。

お礼

ご回答ありがとうございます。
実験は致しました。その結果、トランジスター（２ＳＤ１５７２ダーリントン）よりも２ＳＫ２２３２が格段に発熱が少ないと感じました。
おっしゃるとおり、シャーシにネジ止めするのが、最も簡単だと思います。

回答No.1

noname#230359

放熱をどのように考えるかで変わってきます。難しいですよ。
具体例をあげましょう。

東芝の２ＳＫ２７８２と言うＦＥＴがあります。目標電流の５倍の数字が出てきます。

?　ドレイン電流　２０Ａ
?　ドレイン・ソース間オン抵抗　０．０９ΩＭＡＸ（Ｖｇｓ＝４Ｖ）
?　チャネル・ケース間熱抵抗　３．１２５℃／Ｗ
?　チャネル・外気間熱抵抗　１２５℃／Ｗ
?　チャネル温度１５０℃以下で使用すること

?は、無限大の放熱器をつけた場合の話であって、放熱器無しの場合は以下のように計算します

??より、周囲温度２５℃で使用する場合は１Ｗの損失（＝発熱）しか許容されません。
損失はＩｘＩｘＲですから、Ｒ＝０．０９を代入して、Ｉ＝３．３３Ａ

なんと、データシート上の最大電流の６分の１しか流せず、目標値に及びません。しかもそのときケース表面は?より、３．３３ｘ３．３３ｘ３．１２５＋２５　＝　約６０℃と火傷寸前の温度となり、気温３０度を越える夏だと壊れてしまいます。
長くなるので途中の詳しい計算方法は割愛しましたが、ググればいくらでも出てきます。
つまりＦＥＴの外形にもよりますが、このタイプで放熱器無しならば６倍を超えるデバイスが必要であると導き出せます。

では、簡単な放熱器をつけたら？ケースの中に収めて周囲温度が上がる環境なら？ケースが金属なら？プラスティックなら？
そりゃもう、やってみるか、巨大なＦＥＴにするかですね。

お礼

いろいろ計算までして頂いて誠にありがとうございます。内容大変参考になりました。「放熱」は複雑だと思いました。流す電流の５６倍の規格のものが必要そうです。さらに何らかの放熱板も使用した方がいいと思いました。