Zamienniki tranzystora K10A50D: IRFP450, STP10NK50Z i inne

Pytanie

ZAMIENNIK TRANZYSTORA K10A50D

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najprostszymi, „drop-in” zamiennikami MOSFET-a K10A50D (N-MOSFET, 500 V / 10 A, TO-220F) są:
  • STP10NK50ZFP (STMicroelectronics)
  • FQPF10N50C (onsemi)
  • TK10A50D / TK11A50D (Toshiba) – wersje z tej samej rodziny
• Wszystkie powyższe mają izolowaną obudowę TO-220F/FP, identyczny rozkład wyprowadzeń i parametry równe lub lepsze od oryginału.

Kluczowe punkty

1. Utrzymaj napięcie V_DS ≥ 500 V i I_D ≥ 10 A.
2. Zwróć uwagę na obudowę „Full-Pack” (izolacja od radiatora).
3. Sprawdź rezystancję R_DS(on) i ładunek bramki Q_g – im mniejsze, tym niższe straty.

Szczegółowa analiza problemu

1. Parametry bazowe K10A50D

• V_DS(max): 500 V
• I_D(25 °C): 10 A
• R_DS(on): typ. 0,62 Ω, max 0,85 Ω (V_GS = 10 V)
• Q_g: ok. 28 nC
• Obudowa: TO-220SIS / TO-220F (izolowana)
• Typ: N-channel MOSFET (planarny)

2. Zamienniki 1:1 – pełna zgodność mechaniczna i parametrów statycznych

3. Zamienniki funkcjonalne (wymagają cienkiej podkładki izolacyjnej lub zmiany radiatora)

Uwaga: IGBT 30N140IHR podany w jednej z odpowiedzi on-line nie jest dobrym zamiennikiem; jest to IGBT 30 A/1400 V w obudowie TO-247 – inna struktura, inne czasy przełączania i sterowanie.

4. Kryteria doboru

1. Statyczne: V_DS, I_D, R_DS(on), typ obudowy.
2. Dynamiczne: Q_g, C_iss, t_r/t_f – ważne w SMPS powyżej 50 kHz.
3. Termiczne: R_thJC ‑ zadbaj o właściwe chłodzenie; przy obudowie Full-Pack rezystywność termiczna jest wyższa (≈3 K/W) niż przy TO-220.

5. Praktyczne zastosowania

Tranzystor pracuje zwykle w:

• pierwotnych stronach zasilaczy flyback i forward 100–150 kHz,
• sterownikach silników pomp/kompresorów (AC/DC),
• inwerterach CFL/LED.

Aktualne informacje i trendy

• SuperJunction (Infineon CoolMOS P7, ST MDmesh DM6, onsemi SuperFET2) – do 650 V, R_DS(on) poniżej 0,2 Ω oraz niższy Q_g → mniejsze straty przełączania.
• GaN-HEMT 650 V w obudowie TO-Leadless lub LGA – jeszcze niższe straty, ale wymagają innego drivera i są droższe.
• SiC-MOSFET >650 V (np. 1200 V C2M0080120D) – dla aplikacji PFC lub LLC powyżej 1 kW.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Izolowana obudowa (TO-220F / TO-220FP / TO-220SIS): tylna ścianka jest plastikowa – brak ryzyka zwarcia z radiatorem.
• Jeśli wybierzesz wariant „goły” TO-220, użyj podkładki mikowej lub silikonowej + tulejki na śrubę.
• Przy wymianie w SMPS warto włączyć w szereg z zasilaniem tradycyjną żarówkę 60–100 W – ogranicza prąd rozruchowy i chroni nowy tranzystor.

Aspekty etyczne i prawne

• Dobieraj elementy z pewnych łańcuchów dostaw – podróbki MOSFET-ów są powszechne.
• Zwróć uwagę na zgodność RoHS/REACH wybranego zamiennika.
• Zachowaj bezpieczeństwo pracy przy napięciach sieciowych (PN-EN 50110).

Praktyczne wskazówki

1. Sprawdź sterownik bramki (rezystor R_G, diodę, źródło zasilania V_cc).
2. Oceń stan snubbera RC i diody wstecznej – przepięcia niszczą MOSFET-y.
3. Po wymianie wykonaj pomiar nagrzewania (kamera termowizyjna lub termopara K) przy nominalnym obciążeniu.
4. Jeżeli przechodzisz na SuperJunction, zmniejsz R_G (np. z 22 Ω do 10 Ω) lub dodaj RC-snubber, aby zredukować overshooty.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Parametry dynamiczne nowych MOSFET-ów mogą wymagać korekty drivera lub snubbera.
• Zbyt niski R_DS(on) przy niezmienionym driverze może zwiększyć stromość krawędzi i emisję EMI.
• Na rynku występują oznaczenia K10A50D w wersji „pull-out” – unikaj elementów nieznanego pochodzenia.

Sugestie dalszych badań

• Charakterystyki przełączania w Twojej aplikacji (pomiar prądów i napięć sondą t_ d < 1 ns).
• Analiza strat według modeli P_SPICE lub PI_DSM – pozwoli dobrać optymalny R_DS(on)/Qg.
• Rozważ przejście na GaN 650 V (np. EPC2218) przy modernizacji urządzenia pod kątem sprawności.

Krótkie podsumowanie

Najpewniejsze zamienniki K10A50D to STP10NK50ZFP oraz FQPF10N50C – zapewniają identyczną obudowę, ≥500 V, ≥10 A i niższe straty. Przy większej dostępności warto rozważyć nowsze SuperJunction-y (IPA50R280CE, MDmesh) – oferują znaczący spadek strat, ale wymagają zweryfikowania drivera i kompatybilności termicznej. Przed montażem usuń pierwotną przyczynę uszkodzenia, sprawdź obwody snubberów i zadbaj o prawidłowe chłodzenie oraz izolację.