[DEBATE][PROBLEMA][Y SOLUCIONES] El calentamiento de los MOSFET, placas quemadas y soluciones

[avlober]

Hola a todos

A raiz de un pequeño debate surgido en otro hilo con el problema del calentamiento de los mosfet, calidad de placas y demás, abro este hilo para comentar (seguramente se haya comentado en hilos multiples en el pasado) el tema.

Vaya por delante que no es mi intención criticar ningún modelo concreto de placa en concreto y como he comentado, las personas que han desarrollado placas y han aportado mejoras y soluciones merecen todo mi respeto e incluso admiración.

El comentario del que he partido es que "mosquea" que una de las soluciones que se da en muchas placas disponibles para las impresoras es poner unos mosfet que soportan intensidades superiores a 100 Amperios, dando este dato como un apunte de "calidad" de la placa. Y a mi me parece que ese dato "chirria" dado que la intensidad necesaria para una cama de 12 V puede rondar los 11 Amperios, por no decir que los hot-end (los mas comunes de 40 W) no llegan a 4 Amperios.

Yo opino que el problema nunca ha estado en los mosfet es mas el problema de como se ataca a los mosfet

Como ahora estoy en el trabajo y no tengo tiempo de explicarlo. Cuando tenga un poco de tiempo continuo con la exposición del tema

Un saludo

[Andrés Dans]

Yo nunca me he cargado nada, pero si que he notado una caída de tensión en la cama y el extrusor cuando llevaba un rato funcionando... me imagino que será por las pérdida de eficciencia por la temperatura en la comuntación del PWM... pero tampoco tiene mucho sentido.... sea como fuere, yo lo resuelvo con esto:

http://www.ebay.es/itm/151860343587?_trksid=p2057872.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

Utilizo los dos en paralelo para el positivo y el negativo va directo a la fuente.... llevan así casi 7 meses... se calientan, pero siguen trabajando....

Saludos

--
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[Barkalez]

He contestado lo mismo en el otro hilo...

El MOSFET debe de tener las conmutaciones instantáneas para que no se caliente nada, eso es imposible, siempre habrá algo de tiempo y por eso se calienta, si a un mosfet lo tienes trabajando como una resistencia se calentará y se tendrá que calcular los amperios que aguanta con la Vgate de entrada, pero si lo utilizas como abierto o cerrado no debe de calentarse casi nada, si la transición de abierto a cerrado y vicerversa son lentas entonces se calentará... para ello este chico lo exlica muy bien.

https://www.youtube.com/watch?v=ZMTA3hZGvZo

[avlober]

Hola Barkalez.

El video que has puesto en el link lo explica perfectamente, nada mas que añadir, seria redundante, es a lo que yo iba; el problema no esta en el mosfet en si, sino en la manera de excitarlo.

Resumiendo, lo que yo creo que ha sucedido desde las primeras versiones de las placas para impresoras 3D hasta las versiones de hoy en día es que se ha arrastrado ese diseño (atacar directamente al mosfet con el pin del micro).

Yo supongo que en un primer momento se pensó en hacer un control todo o nada tanto para la cama como para el hot-end, que aunque no sea correcto podría funcionar (sobre todo si se pone un mosfet especifico que se excite a baja tensión). Pero desde luego no es válido para mosfet "normales" y de ninguna manera para una conmutación PWM.

Al poner mosfet de mas amperaje, empeoramos el tema por dos razones: una que nos podemos cargar el micro, el gate del mosfet demandará mas corriente al micro (mosfet de mas amperaje -> capacidad equivalente mayor -> mayor necesidad de intensidad para cargar y descargar), y otra que si el micro o el pin no se estropea la conmutación será mas lenta por no puede dar la corriente necesaria para excitar el gate rápidamente. La consecuencia es que se calienta el mosfet y no tampoco mandamos a la cama toda la energía.

Al poner una resistencia en serie entre le pin del micro y el mosfet estamos ralentizando la conmutación. Aquí el micro lo protegemos porque limitamos la corriente que sale o entra del pin.

[Jorge T]

Estoy de acuerdo, y seamos sinceros, las electrónicas tipo arduino, ramps y similares, están diseñadas rápido y por gente que no se dedica a esto. Por comodidad no se cambian (no pq sean buenas ni remotamente) a parte está el hecho de comprarlas en china, con componentes de aquel padre. El disparo del mosfet es uno de ellos. Y a no ser que se rediseñe una muy buena parte, la ramps seguirá funcionando de chiripa. (A mi no me parece mal, sólo hay que ser conscientes de ello). Solución rápida, sacar el mosfet fuera y poner un driver (inegrado o discreto) entre ambos.

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[Jorge T]

PD: ni he mirado el dimensionado dle transistor, pero en general no está ni disipado, y una cosa es que no debería calentarse mucho y otra que no se caliente nada :-)

[Miquel]

Hola!

Creo que la mejor solucion es hacer funcionar la ramps a 24v de este modo la intensidad maxima que consumira es del orden de 7A. De este modo el mosfet de la cama ni se entera y los motores funcionan mejor a 24v que a 12v. Solo hay que alimentar al Arduino a traves de un reductor de 24v a 12v o menos(el Arduino solo permite una alimentacion de 7 a 12v). Aqui teneis unas fotos de una ramps modificada. En las fotos se puede ver el reductor de tension(24 a 8v) que me costo 1,5$. El cilindro amarillo es un fusible de 10A montado provisionalmente. En la ultima foto ya aparece el fusible smd de 10A.

Saludos,

Miquel

 

El martes, 3 de noviembre de 2015, 10:30:59 (UTC+1), avlober escribió:

[avlober]

Yo os comento lo que hicimos para adaptar las placas sanguinololu de las impresoras que montamos hace 2 años y que han dado un resultado optimo ya que no se calienten nada.

Simplemente es acoplarle un driver de mosfet doble (en un circuito integrado hay para dos mosfet), utilizamos el max4427, simplemente porque teníamos un puñao de otros proyectos (hay muchas opciones), con el único hándicap de que es en formato smd y hay que hacerle el hack a la placa.

Aunque parezca mentira por la ñapa, funciona muy bien a 12 V y sin ninguna adaptación adicional

Un saludo

El martes, 3 de noviembre de 2015, 10:30:59 (UTC+1), avlober escribió:

[Jorge T]

Me gusta ese nivel de ñapa de calidad.

Usar la ramps a 24, puede que vaya mejor, pero no arregla el problema, lo enmascara a lo sumo (aunque sigue siendo una idea interesante.

--

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[Iceflow]

Que se supone que hace un driver de mosfet... me suena como a poner un mosfet que controle el mosfet... no es redundante?

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[Andrés Dans]

Exacto... los mosfets cuando llevan chicha se controlan con drivers... son más especialitos que los transistores de toda la vida.

Me ha gustado la idea.. tengo algún IRS2101 por ahí tirado... que aunque no es el más adecuado creo que me servirá para cuando casque el rele.

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[avlober]

La función de un driver para mosfet es precisamente poder controlar un mosfet desde una señal lógica procedente de un micro o de un circuito lógico (acepta señales de entrada de 5V, 3,3V o incluso menores, depende del driver). Se alimenta a la tension a la que vayamos a atacar la "gate" del mosfet (como en las RAMPS, Sanguino, etc. dispones de 12 V, se alimenta de esa tensión) y es capaz de proporcionar intensidades de pico (para hacer conmutar el mosfet lo mas rapidamente posible) altas (de 1, 2 ..  Amperios, depende del driver).

La consecuencia es que el mosfet es atacado con una tensión de 12 Voltios (menor Ron en el mosfet) y aporta la intensidad que demanda el "gate" para conmutar en tiempos de ns.

Como consecuencia tienes un circuito que funciona en PWM o sin él sin calentarse ni estropear la electrónica.

Para nada es un sistema redundante, mas bien es inadecuado que las placas no lo tengan

Y lo de de la ñapa, totalmente de acuerdo jeje

El miércoles, 4 de noviembre de 2015, 13:33:49 (UTC+1), Aisflou escribió:

Que se supone que hace un driver de mosfet... me suena como a poner un mosfet que controle el mosfet... no es redundante?

El 4 de noviembre de 2015, 11:39, Jorge T <vik...@gmail.com> escribió:

Me gusta ese nivel de ñapa de calidad.

Usar la ramps a 24, puede que vaya mejor, pero no arregla el problema, lo enmascara a lo sumo (aunque sigue siendo una idea interesante.

El 3 de noviembre de 2015, 20:58, avlober <avl...@gmail.com> escribió:

Yo os comento lo que hicimos para adaptar las placas sanguinololu de las impresoras que montamos hace 2 años y que han dado un resultado optimo ya que no se calienten nada.

Simplemente es acoplarle un driver de mosfet doble (en un circuito integrado hay para dos mosfet), utilizamos el max4427, simplemente porque teníamos un puñao de otros proyectos (hay muchas opciones), con el único hándicap de que es en formato smd y hay que hacerle el hack a la placa.

Aunque parezca mentira por la ñapa, funciona muy bien a 12 V y sin ninguna adaptación adicional

Un saludo

El martes, 3 de noviembre de 2015, 10:30:59 (UTC+1), avlober escribió:

Hola a todos

A raiz de un pequeño debate surgido en otro hilo con el problema del calentamiento de los mosfet, calidad de placas y demás, abro este hilo para comentar (seguramente se haya comentado en hilos multiples en el pasado) el tema.

Vaya por delante que no es mi intención criticar ningún modelo concreto de placa en concreto y como he comentado, las personas que han desarrollado placas y han aportado mejoras y soluciones merecen todo mi respeto e incluso admiración.

El comentario del que he partido es que "mosquea" que una de las soluciones que se da en muchas placas disponibles para las impresoras es poner unos mosfet que soportan intensidades superiores a 100 Amperios, dando este dato como un apunte de "calidad" de la placa. Y a mi me parece que ese dato "chirria" dado que la intensidad necesaria para una cama de 12 V puede rondar los 11 Amperios, por no decir que los hot-end (los mas comunes de 40 W) no llegan a 4 Amperios.

Yo opino que el problema nunca ha estado en los mosfet es mas el problema de como se ataca a los mosfet

Como ahora estoy en el trabajo y no tengo tiempo de explicarlo. Cuando tenga un poco de tiempo continuo con la exposición del tema

Un saludo

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[fm]

Err, ummmm, la verdad es que no sé por dónde empezar a contestar. El problema que hay con la mayor parte de electrónicas es la selección del tipo de transistor. Claramente, el que lo seleccionó no sabe cómo trabajan.

[JCGPERULERO]

Pues hay dos opciones:
O dimensionar bien el mosfet usando uno de potencia para nivel lógico, que tienen un Vth más bajo. Se busca uno pin compatible y se cambia.
O tambien se puede atacar la puerta del mosfet con un bipolar.Aquí ya hay que andar ñapeando.xD

[JCGPERULERO]

No he mirado tampoco el datasheet del transistor de la ramps pero si que me suena que la ramps tenía un resistencia de 10K entre el arduino y la gate del Mosfet, no se de cuanto es la frecuencia del pwm que genera el programa, pero si que se puede bajar el valor de esa resistencia para reducir el tiempo de carga de la puerta y que pase a saturación más rápido. Se puede probar con 2K o 1K2 a ver si mejora la cosa.