Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3.
Автор DI HALT
Опубликовано 28 мая 2009
Рубрики: Начинающим
Метки: PWM, Аналог, Питание, Схемотехника, Транзистор
Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой - полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору - слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением.
 |
МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.
Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток - исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.
Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно - на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.
Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно - от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.
МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.
 |
Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком - разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).
У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 - размером с тетрадную клеточку.
Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:
- На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением
- применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.
Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.
- Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.
Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока - I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это VGS - напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.
Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:
 |
Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.
При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.
 |
Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет меньше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.
При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).
А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков.
Комментарии
127 комментариев на «Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3.»
Оставьте свой отзыв
Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.
Рубрики
Облако тегов плагина WP Cumulus требует для просмотра или выше.
Да, я сейчас в Кургане и буду тут дней десять. Если кто есть с Кургана можно забухать! А то скучновато тута…
Привет! я в Кургане обитаю и постоянно читаю твои статьи. если есть желание можно гденибудь в пивнухе пересечься и потрещщать. моя ася 19733561. Дмитрий.
Куда пропал то?
Да завертелся. Дела резко возникли.
Тема для меня актуальна, как никогда раньше. Спасибо автору - респект, пиши еще.
Кстати, недавно купил пару MOSFET транзисторов IRF3205 и IRF4905. Но они были без упаковки и фактор статического электричества я не учитывал… Можно ли проверить, рабочие они или нет?
Подключи по простейшей схеме да замеряй мультиметром сопротивление. N канальные более живучие, так что может быть с ними все ок будет. Хотя я когда натырил 630 до дома донес только половину :(
Проверка полевого транзистора: http://www.rom.by/book/Kak_proverit_polevoj_tranzistor
Спасибо за ответы
А я вот буквально недавно прикупил с помощью корефана из Питера ирф энд ирл -ок в со8 корпусе :)) каждого с десяток :) 30 вольт на 4 - 6 А тока … Буду делать из них мини- Н-бридж ;)
и еще… на схеме , резистр принудительного разряда на затворе у тебя стоит перед анти-помеховым резюком, а я ставлю их всё время непосредственно первым от затвора… это не имеет разницы ? В принципе всё работает , главное соблюсти соотношение сопротивления , примерно 10:1 по отношению запирающего сопротивления к ограничевающему… я так думаю
Да, его надо ставить максимально близко к затвору. Просто я в самый последний момент добавил ограничительное сопротивление :)
Вот тут написано: “защитный диод — его цель спасти транзистор от выбросов напряжения при обрыве индуктивной нагрузки.” - вернее будет сказать - “при коммутации индуктивной нагрузки”. Опять же, на этот диод целиком и полностью полагаться нельзя, так как через него мощность из индуктивности рассеивается на шину питания, и что она там натворит - ещё неизвестно. Так что, если есть индуктивность, то её надо отдельным диодом шунтировать.
При наличии мощных коммутируемых нагрузок, тем более индуктивных, в электронных схемах, шины питания должны быть зашунтированы конденсаторами достаточной емкости, это аксиома…
Неубедительно. Любой выброс в цепи питания - лишний. Особенно, если вспомнить, какую паразитную индуктивность имеют конденсаторы достаточной емкости. От одного поставленного диода никому хуже не станет.
> на этот диод целиком и полностью полагаться нельзя, так как через него мощность из индуктивности рассеивается на шину питания, и что она там натворит - ещё неизвестно
Эта фигня называется “Пампинг-эффект”, например в полумостовых топологиях усилителей D-класса имеет место.
А еще есть интеллектуальные ключи от той же IR. посмотреть можно тут https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=eneNavigation&N=0+4294841622 Имеют кучу защит, управляются логическим уровнем, имеют кучу защит. Сам не использовал, но люди из соседней конторы говорят что неубиваемые ключи.
Насчёт статики по-моему опасения слишком преувеличены. Современные Мосфеты её не боятся. В разумных пределах, конечно. И встроенный внутри диод достаточно мощный. Дублировать его может понадобится с целью уменьшения нагрева корпуса или если не удовлетворяют временные характеристики этого диода (а они действительно стрёмные….)
Лучше перебздеть, чем недобздеть. По крайней мере я статикой много транзюков поубивал.
Эта беда имела место со старыми советскими типа КП303, КП… и т.п.
Хотя в принципе согласен с тезисом “береженого бог бережет” :-)
Современные полевики статики боятся не больше чем микроконтроллеры, отношение к полевикам предвзято. Человек(радиолюбитель) гдето-чёта-когдато услышал про полевики и статику, и теперь переживает за все мелкие детальки. Мега8 в TQFP в фолге храницца, а такая же в дипе валяицца где-нить в коробке с себе подобными, да ищщё и воткнута в пенопласт(!).
Я мощныеполевики проверяю так: От лабораторного(с AV-метром) блока питания два крокодиля на сток и исток. Пальцем замыкаю то затвор-исток, то то затвор сток. Получается что-то типа сенсорного выключателя.
К стате IRF630 в ТО-220, а не в ТО-92. (или я что-то упустил???)
А при описании характеристик для выбора транзистора, забыты ёмкость затвора Ciss (в пикофарадах) и заряд Qg (в нанокулонах), который надо вкачать в гейт, чтобы открыть транзистор. Эти параметры очень важны если хотите быстрого переключения транзистора. Например, ток затвора в импульсе достигает единиц Ампер, хотя в статике вообще ноль практически. В общем на это надо обращать внимание при выборе сочетания драйвер-транзистор-частота коммутации.
Кстати, DI HALT, вопрос по теме. Та же ситуация - нужно открывать мощный MOSFET в схеме торможения двигателя (для слива перенапряжения на кондере в звене постоянного тока). Схему делал по-быстрому, поэтому не подумал и сунул от 5 вольт (от контроллера). Сейчас тут нарисовал как без драйвера сделать: http://s59.radikal.ru/i165/0905/6c/a7e44d8257a5.jpg . Как думаешь, такая схема прокатит? Частота ШИМа, которым открывается МОСФЕТ - 5 кГц. Снизу с контроллера - 5В ШИМ идёт. Драйвер ставить не хотелось бы…
На вскидку не скажу, надо или считать или моделить. Есть некоторые сомнения насчет открывания его. На затворе же так и останется +5 вольт. И чет я не догоняю на кой там VT4 с запиткой от 5 вольт на затвор. Он же будет через себя гонять ток до 0.5А, а с резюков один черт столько не пойдет, так что что есть он там, что его нет. Или я чето не понял :)
Мне тоже так вначале показалось, что VT4 ни к чему :) VT4 там открыт постоянно, и как я понял выполняет функцию разделителя. Справа на 15 вольт подтянут, а слева на 5В, так вот, слева 15В не будет из-за транзистора. Если его убрать и напрямую соединить - то на контроллере будет 15В. Это показало моделирование в Proteus. Сейчас работает привод у меня этот, транзистор при торможении холодный а резистор греется, так что даже при 5В нормально (в активном режиме). А по этой схеме по идее должно быть 15В. Вот и думаю, такую оставлять или надо переделывать - более мощный привод может и не простить таких ошибок.
Ващет это не разделитель, а токовый источник получается. Т.е. через него как не пыжься не пройдет выше 0.5А в сторону входа.
Если промышленное решение, то чего колхозничать? Поставить драйвер и не мучатся, надежней будет.
Спасибо за совет. Нет, решение не промышленное пока что. Ставить драйвер ради одного транзистора жаба душит :)
Поставь оптрон какой-нить. Специальные для дёрганья Мосфетов дороговаты, но можно и простой подходящий подыскать. Зато все проблемы решаются.
А случайно в схеме, которая относится к пункту “На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением” нет ошибки? Это ж вроде обычный эмиттерный повторитель, который может качнуть ток, не не напряжение. И на выходе будет меньше напряжение чем на входе примерно на 0.5-0.7 вольт…
Он же в ключевом режиме будет. Вогнал максимум, транз открылся, через 10кОмный резюк будет ток около 1.2мА (при 12вольтах на V+) Падение напряжения на транзисторе будет около 0.7-1 вольта. При этом на затвор высадит около 11 вольт, что более чем достаточно.
Ну, а в закрытом состоянии ток будет столь мизерный, что на резисторе выпадет не более вольта, что ниже порога открывания. Но в целом да, не слишком удачная схема, хотя и работает.
О! Действетельно! Как это сразу ни кто не обратил внимания??
> Вогнал максимум, транз открылся…
Какой максимум? - 5 вольт? На эмиттере получим 5-0.7=4.3 Т.е. ещё меньше, чем без транзистора. А ведь хотели именно напругу поднять, а не ток усиливать!
DIHALT, поправь быстренько, не позорься :-)))
Можно поменять местами транзистор и резистор, правда инверсия будет, ну и фик с ней…
Блин, мощно затупил. Привык транзы юзать как рубильники :) Поправил.
Его надо не с ОК, а с ОЭ включать и затвор подключать к коллектору. Тогда имеет смысл.
Да, ты был прав. Схема была неверна, поправил.
Правильно ли я понял, что в текущем варианте схемы единица с МК будет закрывать полевой тр-р?
Да
А, блин, дебилушка… Надо бы мне было сначала комментарии все прочитать, там все написано. Спасибо.
А те мосфеты что на материнках в большом количестве стоят, на что могут сгодится?
Не знаю что там стоит. Единственная мать которая попадалась мне в руки в полное владение стоит в моем компе :)
Да на что угодно. Но они там как правило 30 вольтовые… Зато управляются логическим уровнем.
На низкие напряжения (<50V) весьма хорош IRFZ44N. Дешев, и можно натырить из старых упсов.
Осталось найти старые упсы :) Вообще хорошо ремонтникам - у них всякого хлама много, хоть завыпаивайся :)
При цене в 85 рублей за десяток, можно и купить.
Где дают? Я бы отсыпал себе…
У меня 2 таких дохлых валяются. Прозванивал их, по-крайней мере, и в схему втыкал - не открываются. Видимо статикой убил, хотя странно, что оба померли.
у него UGS=4V. его, выходит, можно прям через резистор к ножке МК подключать?
ИМХО вместо полевиков лучше использовать интеллектуальные сильнотоковые ключи. Что то типа IPS031 - управляется логическими уровнями, ток до 12 ампер, корпус TO-220. Да и цена не очень “кусачая” 87 рублей за него просят.
87 это пока дороговато. Полевик+драйвер дешевле выходит. Но думаю за ними один фиг будущее :)
Интересная штука, в следующий раз попробую заказать в симметроне. Там даже немного дешевле выходит, по 75р.
А чем IPS031 S отличается? Он малость подороже, в даташите бегло просмотрел - не нашел :/
Видимо поверхностный монтаж, меня осенило потом =)
Хорошая статья, однако позволю себе добавить пару замечаний:
1. Сопротивление канала в “сотые доли ома” это уже прошлый век - счет идет на единицы миллиом, что на порядок меньше :>
2. Насчет 9 А через соик-8 - аналогичная ситуация. раз сопротивление на порядок меньше, то и “безопасный” ток на порядок выше. Посмотрите в даташит на BSC042N03LSG от Infineon, например. Лехко впаивается на футпринт от соик-8, и при этом ток 93А постоянки и до 372А в импульсе. Однако закупиться такими и ставить везде подряд не получится, т.к. чем больший допустимый ток, тем толще канал и, как следствие, выше емкость затвора. Надо всегда компромисс выбирать.
3. Помимо Ton указывается еще Toff - тоже надо учитывать.
4. Несмотря на RC-цепочку, резистор в затвор надо ставить небольшой - помогает от “звона”. Fairchild советует 4.7 ома.
5. И самое главное - диод в мосфет не встраивают :> Он там сам технологически получается. И именно из-за него нельзя менять местами сток и исток, иначе ток в нагрузку потечет напрямую через паразитный диод и тут уж хоть зауправляйся затвором… :>
ну и как уже заметили, статики современные не очень уж и боятся нынче - вот раньше да, приходилось лапки все проволочкой обматывать, а после впайки разматывать :>
> и при этом ток 93А постоянки и до 372А в импульсе
Угу.. Только относится к этим циферкам надо, ..как бы это сказать… думая немножко.
Меня как-то очень удивляют данные о токах в десятки и иногда сотни!!! Ампер через хлипкие выводы корпуса TO-220 или тем более соик-8 и т.п.
Насколько я понимаю, в даташитах речь идёт о токах через непосредственно кристалл и не более того! В реале же отгорят либо ноги, либо соединения от ног к кристаллу внутри корпуса.
Да знаешь, когда я работал электриком, то на перемычку в 100А предохранитель мы ставили тонюсенький медный волосок. И то порой выдерживал и не сгорал. Так что…
Ну наверное там не было 100А просто… Да и “тонюсенький” - понятие субьективное :-))
100А - это ж ток бытового сварочного аппарата практически! Через ножку меньше 1мм2 ? Ну-ну.. :-)
Не знаю какой там был ток, но от одного предохранителя питается целая группа линии освещения, а это лампы ДРЛ по 250Вт каждая. Сколько их не помню, но дофига. Или станок с движком размером с меня. А волосок именно был тонкий. Представь себе обычный многожильный провод, например от телевизора, ну чуть потолще. Мы брали одну жилку этого провода - проволочка где то 0.8мм в диаметре, может тоньше. Цепляли ее на зажимы вместо родной нормированной плавкой вставки (которых вечно не было) и засыпали это дело песком. И вот такой вот предохранитель прекрасно держал этот ток.
Ну конечно никому в здравом уме не придет в голову пропускать 90 Ампер через него :> Пропустить я думаю можно, но практически при этом надо соблюсти все остальные параметры , описанные в SOA даташита, что в реальной схеме практически невозможно (например, радиатор получится больше транзистора в десятки раз).
Я через этот транзистор пропускал 25А для теста. Выжили оба :>
А куда там на него радиатор то вешать? SO корпус не позволяет же устроить рассеяние. Или там PowerSO? Хотя один хрен на полигон много не отведешь
ну я имел ввиду полигон, хотя при большом желании можно на любой корпус радиатор присобачить :>
вообще-то я и не говорил что это SO, я только сказал что он впаивается на площадку SO-8 по ногам. а корпус там похитрее - там 4 ноги стока объединены с площадкой на брюхе, а ее уже на полигон садить надо. причем тепловое сопротивление как раз в этом направлении минимально, так что все тепло отводится вниз, а там уже полигон нужен соответствующий, опять же под маску его ложить нельзя и на внутренний слой платы тоже нежелательно… вобщем проблемно сильно получается…
соглашусь конечно это больше рекламный трюк производителя, но во-первых он демонстрирует реальные возможности полупроводникового производства на сегодняшний день, а во-вторых они эти данные не с потолка все равно берут - в лабораторных условиях значит это было достигнуто (и не в жидком азоте :>).
UPD: кстати, вот что вспомнил. приходилось сталкиваться с модулями Apex - это мощные усилители (используются для аудио или как регулируемые источники питания). Там небольшая печатная платка с их компонентами - усилок на 2,5кВт. Так вот сама печатная плата сделана из металлическоо сплава и покрыта изолятором с одной стороны где дорожки и компоненты. Для пересечения дорожек используют 0-омные резисторы 1206, потому как вся разводка односторонняя. Такую плату в руках держишь как кусок листового железа. Так вот на подобной плате (а не на текстолите с полигонами) я думаю можно забабахать существенный ток через мелкий мосфет. В даташите же не сказано на какую плату паять :>
Тут ключевое слово - “в импульсе”.
> Посмотрите в даташит на BSC042N03LSG от Infineon…
А вот это точно! - мосфеты от IR (особенно высоковольтные) сильно отстают от таких контор как Infineon или ST. Я правда сам не сильно с ними дело имел, но знающие люди говорят, да и по даташитам видно. К сожалению в России более-менее доступны именно IRxx :-(((
Вообще странно, особенно учитывая тот факт ,что ИР ничо кроме всяких ключей толком и не выпускает. По идее это их ваще стезя, должны там рвать всех.
Давно ждал этой статьи, правда, уже решил все свои вопросы по полевикам.
Немного поретранслирую печатные источники:
- ничего не сказано про Qg, хотя это основной параметр при расчёте быстродействия и тока затвора;
-встроенный диод не защитный, а технологическая издержка. Для защиты от бросков напряжения - супрессоры (ST TRANSIL);
-”Current Capability of TO-220 Package” http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt93-4.pdf
Кстати, обратил внимание, что у Р-канальных характеристики хуже (чаще в мостовых схемах все N-канальные).
“драйвер … в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно. ”
..Э-э, а кофе он не варит?) Покажите мне место в какой-нибудь спецификации, где описаны эти фенечки. CS, ERR есть не во всех драйверах. Они дороже.
Наверняка я что-то не так понимаю, буду благодарен, если поправите.
Время открытия напрямую зависит от емкости, емкость привязана к заряду. Так что заряд это как обобщенный параметр.
IR2121, например. Да многие low Side драйверы имеют вход с токового шунта. Также во многих есть такая фича как UnderVoltage lockout.
Конечно не во всех, но в очень многих
Диод может и технологическая издержка (не знал), но в качестве защитного тоже вполне канает. Особенно при несильно брутальной нагрузке.
IR2121, например. - Да, точно.
Лично я после долгих пинаний цена-vs-токи-vs-доступность выбрал IR2113 (Hi-Low). Чего-то он в два раза дешевле, чем 2121 (из-за “фенечек” что ли).
Цена на комплектуху ваще логике не поддается. Тем более 2113 это полумост, а 2121 - только нижнее плечо. Нету у него только защиты от КЗ и перегрузки по току. А так и Dead Time выдерживает и за перенапряжением следит. Чо он стоит?
Ровно в два раза: 1.3 USD за IR2113 и 2.6 USD за IR2121. Я думаю, они таким образом регулируют запасы на складах: то, что реже берут, дешевеет и наоборт.
Покупаю я здесь http://imrad.kiev.ua/search.shtml?qs=2113&query=any. В чём разница между IR2113STR и IR2113S я даже по даташиту не нашёл (кроме того, что TR - это shipped on Tape and Reel)
это одно и тоже. TR - это значит он продается в ленте, намотанной на катушку. т.е. только способ упаковки другой.
> Да многие low Side драйверы имеют вход с токового шунта
Есть варианты, когда для токовой защиты драйвер вместо шунта использует падение напряжения на открытом транзисторе. Например в IRS20955 (20957), IRS2092. Причём в них контролируется ток обоих плеч отдельно. Само-сабой имеют защиту от пониженного и повышенного напряжения. Плюс имеют регулируемый Дэд-тайм. Весьма широко используются “строителями” усилков D-класса.
Q - заряд и он связан с емкостью через напряжение. Правда там нелинейная зависимость в мосфетах, поэтому емкость меняется по ходу заряда (график со ступенькой в даташитах обычно есть). Поэтому более правильно приводить Q, но производители часто для упрощения приводят емкость.
Про характеристики P-канальных - да, они технологически так устроены что параметры хуже чем у N, и дороже они выходят. Именно поэтому их иногда можно заменить на N - например в схемах разделения нагрузки между несколькими источниками питания. Правда вместо одного P приходится ставить 2 N (т.н. схема back-to-back - спина к спине) именно для того чтобы перекрыть дорогу току, идущему через паразитный диод, но все равно выгоднее может получиться.
Прошу прощения если вас не затруднит потом как нить напишите статейку про использование протокола RC5 потому как на асме мало нормальных примеров контроллер у меня At90S2313 поэтому писать на Сях это изврат !!!
Там где я писал про фотодатчики (в первой или второй статье) есть ссылка на журнал моего коллеги, который подробно эти протоколы разжевал. Повторять его не имеет смысла.
Кстати, Ди, ты самую вкусную фишку мосфетов забыл написать: их можно параллелить напрямую, без токовыравнивающих резисторов, так что если нет транзистора на подходящий ток — не беда. Собственно, мощные мосфеты так и устроены — куча мелких параллельных ячеек.
А проблем с открыванием не будет? Если слабый откроется чуть раньше чем его сосед, ему же кирдык настанет, а потом и соседу. Или риск этого ничтожен?
“А проблем с открыванием не будет?”
Похоже, что не будет, если взять два одинаковых транзистора. Как пример, у меня есть материнка под Р4, где в нижних плечах импульного источника, что питает проц, стоит по два транз. параллельно. Омметр показывает, что их затворы просто соединены вместе и подключены к выходу драйвера.
P.S. Посмотрел в инете фотки материнских: часто на один дроссель идёт три транзистора. Наверняка, аналогичное исполенение.
http://buildyourcomputer.googlepages.com/motherboard.jpg/motherboard-full.jpg
http://www.ixbt.com/mainboard/msi/p6n-sli/board.jpg
Кстати, да!
А фишка эта объясняется тем, что с ростом температуры сопротивление p-n переходов падает, а сопротивление полупроводника растет. Поэтому если запаралеллить биполярные транзисторы, то тот через который потечет чуть бОльший ток начнет нагреваться и, как следствие, пропускать еще больше тока чем соседи. В результате он сгорит и весь ток пойдет через оставшихся, выжигая все поочереди (весь процесс займет доли секунды, естественно). А параллельные мосфеты автоматически выравнивают ток - тот который больше греется у него повышается сопротивление канала и снижается ток.
на рисунке http://easyelectronics.ru/img/starters/MOSFET/mosfet2.GIF написано что MOSFET открывается плюсом? - минусом закрывается?
Тогда получается, что на рисунке http://easyelectronics.ru/img/starters/MOSFET/mosfet3.GIF MOSFET уже открыт, ну плюс ведь на затворе. Затем подключая ногу мк к плюсу, мы открываем транзистор VT1, (так как он npn-типа и открывается плюсом), тем самым закрывая MOSFET, так, как к его затвору уже пришёл минус (npn открытый). То есть в даной схеме подключения, выводя на ногу мк уровень логической 1 (подключая ногу к плюсу) мы закрываем MOSFET, а подключая ногу мк к минусу - MOSFET открывается.
Если я написал чушь - пожалуйста поправте.
Да, инверсия управления. Ну и что? Будем включать нулем! С программной точки зрения разницы нет. Если есть опасения, что будет включенопри пуске, то можно подтянуть базу транзистора к единице, чтобы сразу же открывался, а портом сажать на землю. =)
А если не инверсное управление, то затвор MOSFETа убираем с коллектора и через резистор в 100 Ом сажаем на эмитер?
Не, так не выйдет. Между базой и эмитером PN переход, считай что диод. Так что в этом случае напряжение на эмитере будет = напряжение на базе - 0.7 вольт. Погугли “Эмитерный повторитель”. Придется поставить еще один транзистор, чтобы он синверсил.
Просто сдесь у меня шаговик (KP39HM2-025) на столе лежит и очень хочет что-бы я его запустил))) Я решил пойти ему на встречу и сегодня сходил взял четыре ирефа 820-ых.. вот только меня терзают сомненья на счёт его тока в 2.5 А - как-бы за 10 амперными ирефами ходить не пришлось.. или мои опасения напрасны?
Хочу это всё дело от кампа запитать (12 вольт я там сыскать всё-таки смогу)
А какое сопротивление обмотки шаговика? Подели свои 12 вольт на это сопротивление - увидишь ток. И еще, раз у тебя 4ре одинаковых мосфета (n канальные вроде), то лучше купить два полумостовых драйвера. Выйграешь кучу плюшек - не надо будет парится с открытием верхнего ключа (там нужен P канальный), не надо будет парить мозг насчет deadtime и прочих гадостей. Ну и управление логическим уровнем это круто! =)
Кризис в стране… в магазинах и на базаре почти нихера нет. Я минут 15 простоял около продавца, пока тот наконец-то сыскал то, что меня впринципе устроит и в нужном для меня колличестве - 4 шт. (за что ему отдельный рэспект, так как с желанием: “хочу того не знаю чего” - большинство бы послали, сказав, что у них ничего нет) А то что есть - по таким ценам, что мама дорогая! (иреф 820 - на базаре мне обошолся в 6 грн или в 30 руб) По моему - дорого. Не правда ли? (я год назад брал ВТА-140 800 за 7.5 грн — во ха-ха будет узнать сколько сейчас барыги захотят за него денег)
Сопротивление обмоток шаговика: общий с сигнальными: 75 Ом. Сигнальние (4 шт) между собой: 250 Ом.
А какой всё-же драйвер посоветуете? - IR2117 или IR2118?
Просмотрел даташит: 15 вольт драйвер хочет. А есть только 12
Нормальная цена. У нас он стоит чуток дешевле
Меньше не больше, драйвер будет работать и на 12.
> Сопротивление обмоток шаговика: общий с сигнальными: 75 Ом
Я так понял, у тебя униполярный ШД (и к тому же слабенький). А посему никакого “верхнего ключа” в схеме не будет. Так что не парься, ставь тупо ИРФы на землю, а “общий” провод на +12. Чтобы ИРФки полностью открывались, включай как выше на картинке с транзистором (только не забудь, что там инверсия)
Потом когда-нить если захочешь выжать всё что может ШД, добавишь драйвер с ШИМ-контролем тока или чего-нить самодельное. А пока и так сойдёт.
ps:
Кстати, - говоришь, дорого ИРФки обошлись.. - Вот как раз в твоём случае как нельзя лучше подошли бы Полевики с материнских плат (выше спрашивали, - куда их применить?..)
IRF820 зря взял, они же высоковольтные, потому и дорогие. (и сопротивление канала больше!). Достаточно вполне вольт 50. Например, IRF510, 540… А для большинства шаговиков очень удобны ULN2003, ULN2004 (7 и 8 мощных ключей, и защитные диоды внутри уже есть). Я обычно их использую.
Шаговик от 5-ти дюймового старого дисковода, препод подарил)))
сегодня, кстати, дисковод нарыл. в нём так-же 2 двигателя: 1 шаговый, второй хз какой (тот, что дискету вращает) + куча всякого всего и абсолютно на шару)))
А про мат платы это ты верно говоришь… я перед тем как на базар ехать, на форуме пост отписал, что купить хочу. вообщем поспешил… ну ничё, зато транзюки новые есть))
> Шаговик от 5-ти дюймового старого дисковода, препод подарил)))
Эти моторчики в болгарских и советских дисководах вообще были запитаны от 12В через К155ЛА18 !! И хватало.
Лучше оставь IRF820 на что-нить другое. А поставь как сказал SWG ULN2003/ULN2803 или вообще КТ972. Будет и проще и надёжнее.
Где то с год назад проводил эксперимент. Взял IRF ку вроде 730ю между стоком и истоком подключил мультиметр на писк, минус кроны на исток плюсом тыкал в затвор, так вот в него тыкаешь и убираешь сразу же, а мультиметр пищит секунды две. Почему?
Там же между затвором и каналом словно конденсатор. Ты его плюсом то зарядил, а разряжать кто будет? Пока заряд сам не стечет через потери транзюк будет открыт. Если бы после того как ты снял плюс с затвора ты этот затвор посадил сразу же на минус, то пищать перестало бы мгновенно.
Ответьте пожалуйста чайнику, разве подтягивающий резюк в 10к не ограничивает ток заряда емкости затвора и зачем тогда нужен резюк в 100 Ом ?
Резистор в цепи затвора + емкость затвора, получаем в итоге интегрирующую цепь ( t=R*C).На первом этапе происходит заряд емкости Cзи и перезаряд Сзс до напряжения на затворе, равном пороговому. Транзистор при этом остается запертым. На втором этапе транзистор отпирается и переходит в активный усилительный режим. На этом этапе перезаряд замедляется за счет действия отрицательной обратной связи (эффект Миллера). В течение 3-го этапа напряжение на затворе остается практически постоянным. По окончании перезаряда емкости напряжение на затворе увеличивается до величины Umax. Выключение происходит в обратном порядке.
Т.е. чем больше сопротивление резистора, тем больше время переключения. А чем больше время переключения тем соответственно больше потери так как у транзисторов основная мощность выделяется именно в момент переключения, когда он не полностью открыт и не полностью закрыт. Ну и быстродействие естественно падает. Поэтому для уменьшения потерь в ключевом режиме и стараются обеспечить как можно меньшее сопротивление в цепи затвора.
Спасибо за ответ, но спрашивал я не совсем про то. Вопрос был по схемке где полевичек подключался к открытому коллектору. Если я правильно понял то цепь заряда состоит из двух резисторов 10к+100, а вот цепь разряда только из 100, я не ошибаюсь ?
И еще вопрос, а нужен ли этот 100 для низкочастотной схемы, вроде если емкость полевика коротнет на землю пару раз то он сильно то не перегреется ?
BS170 я без всяких резисторов в цепи затвора подключал - но там емкость всего 40 pF. Мощные так включать не пробовал, по ТУ положено ставить резистор. У мощных емкости на порядок выше. Или кхм… управлять полевиком мощным биполярным транзистором (смотреть по крайне мере, что бы он в импульсе хотя бы ампер 5 держал).
> Если я правильно понял то цепь заряда состоит из двух резисторов 10к+100, а вот цепь разряда только из 100
Да, но заряд происходит от VCC, которое может быть весьма большим, а разряд на землю, потенциал которой меньше заряженного затвора на 10…12 вольт всего.
Кстати, совсем упустили. Сюда надо бы стабилитрон поставить параллельно КЭ транзистора, ибо излишней напругой на затвор можно убить полевик.
А вообще эта схема всего лишь упрощённый пример для пояснения принципа, а не готовый кусок рабочей схемы.
Чтобы ограничить и ток разряда.
Если делать драйвер на дискретных элементах то имхо лучше двухтактный каскад для раскачки полевика, например на паре КТ972 и КТ973
P.S. Сейчас не поленился - поднял схему блока управления картоприемника. Там примерно такое же решение. Для управления электромагнитом стоит IRF1010N, а для раскачки используется 2N2222A и пара TIP110 и TIP117. Все это управляется от AT90S8515
Погугли “Эмитерный повторитель”. Придется поставить еще один транзистор, чтобы он синверсил
===========================
погуглил. вечером уже спаял. ещё не запускал… убегаю на пары..
подскажите чего где не так …
http://www.id.km.ua/~LightStar/irf.PNG
На раскачку напряжения не хватает. Имеем схему с общим коллектором для раскачки, т.е. на затворе IRF820 получаем примерно 4,5V-0,7V = 3,8V. Смотрим даташит на полевик - там пороговое напряжение для транзистора IRF820 равно около 4,5 вольта. Т.е. у тебя полевой транзистор практически не отпирается. Используй для раскачки схему с общим эмиттером, что бы на затворе было около 10 вольт.
Плохо погуглил… Не рабочая твоя сихема..
Я не понял, чем тебе не понравилась схема из этой статьи.. Неужели трудно в прошиве Меги сделать инверсию выхода?… Ну если чисто из принципа, вот например варианты без инверсии:
http://s51.radikal.ru/i132/0906/13/1ba861fbc27f.gif
Это при условии, что напруга будет не выше 15…18 вольт.
Из нерабочего li-ion аккума вытащил полевик (http://www.datasheetarchive.com/download/?url=http%3A%2F%2Fwww.datasheetarchive.com%2Fpdf%2FDatasheet-08%2FDSA00137058.pdf), напрямую через него подключил нагрузку в 250мА (лазерный диод) как на 2 рисунке к микроконтроллеру (ATtiny13). Поигрался, отложил в сторонку. Через минут 5-10 смотрю - лазер горит(!), в схеме были еще 3 светодиода - тоже горят, МК не отвечает (кнопка выключения не пашет). Вопрос: может ли быть, что полевик без подтяжки сам “включился”???
Юзал полевик в первый раз, хитростей не знаю…
И еще, есть небольшая вероятность, что лазер оставил включенным, а он, выделяя тепло, как-то выключил МК…
вот еще инфа: МК заюзал как “умную кнопку” (светодиоды-коротким нажатием переключ, лазер вкл “длинным” нажатием), sleep режим не использовал; при включении питания лазер включался, затем почти сразу выключался (МК выключал).
Как вариант - особенность данного MOSFET’а, в даташите помимо защитных диодов еще есть 4 диода Шоттки (или как это называется???).
Теперь не знаю, стоит юзать MOSFET’ы из Li-ION?
Если затвор к земле не подтянут или подтянут через слишком большое сопротивление, то он может нажраться из эфира и открыться сам.
Также у тебя МК мог затупить изза кривой программы и сам выдал уровни на выход.
Спасибо!)) А можно нагрузку к Истоку(Source) подцеплять?? Просто у него совмещенные Стоки(Drain), а хочется обоими полевиками управлять
Не, это полумост походу. Т.е. он может сажать нагрузку то на + то на минус. Два таких образуют H- мост, для движков это круто - можно реверс сделать или переменное напряжение родить. А чо за транзистор то?
О-о, прикольно… Я его из контроллера(точнее защиты) дохлого Li-ion аккума достал. Вот кстати только что нашел тему про использование этих плат “Вторичное использование плат защиты вышедших из строя Li-ion АКБ” http://vrtp.ru/index.php?s=92fc962cfb7762497999e28af98c948a&act=ST&f=59&t=10518
p-канальный транзистор– например КП784А. Схемку подключения к микроконтроллеру
если можно нарисуйте. или присоветуйте распространённый p-канальный транзистор
чтоб работал от логики. интеллектуальные ключи не предлагайте, в нашей деревне их днём с огнем не найти.
ЗЫ коммутировать нужно плюс 12вольт 5 ампер.
DI HALT, ИМХО в комментарии к графику зависимости Id от Vds для IRL630 закралась неточность, а именно при 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около трех вольт, а не двух, как ты пишешь.
Да, точно. Затупил. 10 в нулевой это же 1
А можно ли вместо VT1 (биполярного транзистора) воткнуть оптопару, например PC817? У нее максимальный ток коллектора встроенного фототранзистора Ic=50mA. Достаточно ли будет 100 омного ограничительного резистора, как показано на Вашем рисунке, если MOSFET запитан от 12 Вольт? Или такую оптопару придется колхозить каскадом вместе с транзистором VT1?
Да без проблем. Вполне хватит
А я вот себе прикупил пачку IRLML2402:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlml2402.pdf
Планирую их прикручивать непосредственно затвором к ноге AVR без всяких ограничительных резисторов (в режиме ШИМ). Не сгорит МК? Ёмкость затвора 110 pF, вроде совсем немного. Не то чтобы жалко было резистор поставить, просто сильно ограничен в площади платы, каждый квадратный миллиметр на счету.
И, кстати, мне не совсем ясен смысл ограничительного резистора в цепи затвора на третьем рисунке (который 100 ом). Если подтягивающий резистор биполярника имеет номинал 10k, ток через него по-любому не сможет быть больше чем 5V/10k = 0.5 mA.
110 PF это дофига. МК Сгорит.
Биполярник без него может сгореть при разряде затворной емкости на землю. Там ничего не ограничено. Ну и от звона помогает.
Добрый вечер, DI HALT. В своем сообщении от 26 июля 2009 в 12:26 я задавал вопрос, хватит ли 100 Ом ограничительного резистора, если биполярник заменить на оптопару PC817, у которой максимальный ток фототранзистора по даташиту ограничен 50 мАмперами. При этом я забыл упомянуть, что буду использовать IRF540N, у которого емкость затвора Ciss=1900pF. Это же вообще дофига! У меня точно фототранзистор в оптопаре не сгорит?
Извини, что повторяюсь :)
А ты посчитай какой ток будет в пике:
У тебя заряжен затвор до какого напряжения? До 12 вольт? Так?
При разряде его на землю будет пиковый ток I=U/R = 12/100=120mA
У оптрона есть не только продолжительный, но и пиковый ток. Вот думаю он вполне эти 120мА протянет. Но уточни по даташиту. Если чо чуть увеличь сопротивление.
Спасибо, успокоил!
Пиковый не указан в даташите. Лишь в разделе “absolute maximum ratings” сказано, что collector curent Ic=50mA. Правда еще есть Pc(collector power dissipation)=150mW.
Можешь еще исходя из T=RC высчитать не превысит ли у тебя пиковый ток безопасного времени.
Что будет, если напряжение затвор-исток (Vgs) превысит максимум, заявленый в спецификации на пару вольт: с 20В до 22В? Пыхнет и закроется; пыхнет, откроется и потянет за собой всю схему? Или это неопределённый процесс?
Возможно затвор пробьет насквозь со всеми вытекающими последствиями. Впрочем, на пару вольт не должно быть ничего страшного.
Подскажите чайнику
Как открыть полностью полевик нагрузка у которого стоит в истоке.
Драйвер не придлагать.
Схема при помощи дроселя http://radiokot.ru/circuit/power/converter/11/
А еще как можно реализовать?
Тут ещё написано “Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения.”
Как реализовать накачку напряжения без драйвера.
Если можно схему пожалуйста.
Можно попробовать создать удвоитель напряжения, но для него потребуется генератор. Проще всего с драйвером.
DI HALT, а как считаешь, может такой псевдо-драйвер будет более правильным?
http://mxmedia.org.ua/electro/images/mosfet.jpg
Хочу собрать контроллер биполярного шагового двигателя, но подешевле…
Видел много схемных решений, но остановился на IR2104+IRFZ44N, уже даже печатку сделал, но не успел спаять - еще не прикупил IR2104 (IRFZ44N - давно куплены) и к тому же нашел в журнале радио №12/2005 стр.40 схему с таким псевдо-драйвером… Вот теперь и думаю, как будет:
а) Лучше;
б) Дешевле;
в) оптимальное соотношение цена/качество?
Извиняюсь, ссылка битая :(
Вот схема:
http://s11.radikal.ru/i183/0911/0c/1dc1ac240c08.jpg
Работать будет, вопрос лишь с какой скоростью.
Готовый драйвер имеет ряд ухищрений для того, чтобы максимально быстро открыть и закрыть полевик. Ну и защиты разные.
А разве в таком включении не максимально быстро откроется/закроется полевик? А защиты типа dead time и все остальное - можно реализовать на AVR, который будет управлять этим хозяйством…
Открываться то он будет быстро. А вот на закрытие будет рассасываться через резистор, что медленно.
Спасибо за разьяснения! Решено - делаю на драйверах =)
Привет, ребята. Есть вопрос. У меня сгорел инвертор ноутбука.
Оказалось, сгорела вторичная обмотка на повышающем трансформаторе.
Я отпаял трансформатор, снял вторичную обмотку, намотал проводом 0.06 мм внавал. В результате лампа не зажглась.
Я подумал: может не в трансформаторе дело?
Какие сигналы должны идти на инвертор?
Какой сигнал должен быть на первичной обмотке трансформатора?
Какой сигнал должен быть на вторичной обмотке трансформатора?
Если выбросить из платы специализированную микросхему вместе с обвязом, и сварганить генератор меандра на К155ЛА3, или ШИМ на AtMega8?
Там же нужен будет транзистор в первичной обмотке. Какой транзистор поставить, и из чего исходить?
“накатаю про мостовые схемы для управления движков.”
ждём! :)