Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dobór tranzystora na stopień wyjściowy.

adam_1234 05 Maj 2014 15:12 1464 16
  • #1 05 Maj 2014 15:12
    adam_1234
    Poziom 7  

    Dzień dobry.
    Potrzebuję dobrać tranzystor na stopień wyjściowy mikrokontrolera ATMega16 (wyjście Atmegi OUT1).
    Obciążenie będzie zasilane z 12 lub 24 V (na schemacie 12V) na maksymalnie 1 sekundę i będzie pobierać maksymalnie 2A. W związku z tym chciałbym zadać parę pytań:
    MOSFET czy bipolarny?
    Czy do pełnego otwarcia tranzystora wystarczy 5V z Atmegi czy wstawić pomiędzy tranzystor podciągający 12V jak na pierwszym schemacie?
    Czy konieczne są rezystory na bramkach MOSFETów?
    Zależy mi na niezawodności rozwiązania oraz w miarę możliwości jak najmniejszej cenie.
    Będę bardzo wdzięczny za wszelkie odpowiedzi. Dziękuję. Dobór tranzystora na stopień wyjściowy.

    0 16
  • Relpol
  • #3 05 Maj 2014 15:37
    adam_1234
    Poziom 7  

    Ok. Dziękuję bardzo. Rozumiem, że rozwiązanie z tranzystorami lepiej (i taniej) wyjdzie niż z przekaźnikami?

    0
  • Relpol
  • #4 05 Maj 2014 15:53
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Pytałeś o tranzystory - BJT czy MOSFET, nie o przekaźnik.
    MOSFET - na pewno taniej, zajmie mniej miejsca, cisza itp.
    Czy lepiej? - zazwyczaj tak.
    Ups - nie wiem czemu umyśliło mi się, że to będzie prąd 1A - teraz ponownie czytając temat zauważyłem 2A. I dlatego podany wcześniej tranzystor AP20T03GJ nie jest tu najlepszy (a zwracałem też uwagę na cenę - jest on tani), gdyż przy 2A będzie na nim spadek napięcia ok. 0,15V i moc start ok. 0,3W - niewiele, poza tym to będą krótkie impulsy. Można go tu zastosować, ale lepszy byłby np. AP40T03GJ http://www.tme.eu/pl/Document/889cb2f03e8e65235cb49c720fa62454/AP40T03GJ.pdf czy AP9962GJ http://alltransistors.com/pdfview.php?doc=ap9962gj.pdf&dire=_a-power

    0
  • #5 05 Maj 2014 16:01
    adam_1234
    Poziom 7  

    To będzie jednorazowy, krótki impuls, więc myślę, że straty grają tutaj bardzo małą rolę. Czemu nie ten pierwszy tranzystor? Continuous Drain Current - 12,5 A. Potrzebny jest aż taki zapas jaki uwzględniasz w ostatnich dwóch tranzystorach (ponad 10 krotny dla prądu ciągłego)?

    0
  • #6 05 Maj 2014 16:11
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Idmax wystarczy aby był większy 2x od prądu obciążenia.
    Przede wszystkim ważny jest Rdson - rezystancja kanału przy Vgs=4,5V. Na tej rezystancji powstanie spadek napięcia Uds=RdsonId co zmniejszy napięcie na obciążeniu i zrobi z tego ciepło podgrzewające tranzystor P=UdsId co spowoduje wzrost Rdson, Uds, P...
    Ważny jest Qg i Ciss - parametry określające pojemność wejściową, zwłaszcza przy sterowaniu z uC o ograniczonej wydajności prądowej (aby szybko włączyć tranzystor należy szybko przeładować pojemność bramki a to oznacza prąd ładowania tej pojemności).

    0
  • #7 05 Maj 2014 16:13
    adam_1234
    Poziom 7  

    Ok, dziękuję bardzo!
    Myślę, że wyczerpałeś temat, a mi rozwiałeś wątpliwości.
    Dziękuję jeszcze raz za pomoc.

    0
  • #8 06 Maj 2014 12:07
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Pytanie: czy obciążenie ma znaczącą indukcyjność? W nocie katalogowej MOSFET-a podaje się maksymalną energię, jaka może być zmagazynowana w indukcyjności obciążenia - trzeba sprawdzić, czy nie jest przekroczona, a jeśli tak, to zastosować diodę zabezpieczającą. Dla BJT taką diodę stosuje się niemal zawsze, bo są mniej odporne. Może też być kwestia pojemności obciążenia. A jak jest taniej - kwestia cen w sklepach. Na pewno z MOSFET-em Logic Levels jest dużo prościej. Kwestia doboru MOSFET-a i jego maksymalnego prądu: MOSFET-y mają sporą przeciążalność (zwykle około 3 razy - czyli przez MOSFET-a np. na 10A można przez krótki czas (milisekundy) puścić ponad 30A; BJT zwykle nie nadają się do przeciążania, nawet bardzo krótkiego) i jeśli trymer01 proponuje prąd z dużym zapasem, to raczej po to, żeby nie było na nim sporego spadku napięcia - to jest kwestia, ile z napięcia zasilania można stracić, żeby obciążenie dostało wystarczające napięcie - i do tego dobiera się MOSFET-y o małej oporności włączenia Rdson.

    0
  • #9 08 Maj 2014 19:47
    adam_1234
    Poziom 7  

    Obciążenie czysto rezystancyjne. Jeżeli chodzi o te tranzystory AP to gdzie ich szukać? Nie mogę znaleźć nic w internecie.
    A seria IRL? np. IRLR2905 ?

    0
  • Pomocny post
    #10 08 Maj 2014 20:01
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    http://www.tme.eu/pl/katalog/
    Nie zwróciłeś uwagi na adres linków, które podałem ? (tme).
    IRLR2905 też będzie OK, ale ma duże Qg i Ciss - uC może mieć problem przy częstym przełączaniu.

    0
  • #11 08 Maj 2014 20:32
    adam_1234
    Poziom 7  

    Racja, przepraszam, mój błąd.
    Jeszcze takie małe pytanie co do tych tranzystorów. AP40 na wykresie Rdson=f(Vgs) załącza się tak od 4V, czy to wystarczy dla Atmegi, także przy niższych temperaturach (poniżej zera)? Czy źle myślę i istotne jest Gate Threshold Voltage?

    0
  • #12 08 Maj 2014 20:54
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Vgsth =1-3V oznacza, że tranzystor na pewno jest wyłączony przy Vgs<1V, a na pewno zacznie się włączać dla Vgs>3V (być może już powyżej 1V - to zależy od egzemplarza) - ale zacznie (Id=250µA -> Rdson jest bardzo duże rzędu kΩ), a dla Ciebie jest ważne aby był otwarty w pełni i miał niskie Rdson.
    http://www.tme.eu/pl/Document/889cb2f03e8e65235cb49c720fa62454/AP40T03GJ.pdf - ten wykres Rdson=f(Vgs) to przebieg typowy, w tabeli str. 2 podano max. wartości Rdson dla Vgs=10V i Vgs=4,5V - to dla Twojej Atmegi zasilanej 5V - wtedy Rdson= 45mOhm. To wartość gwarantowana, więc przy sterowaniu tą Atmegą zasilaną 5V na pewno będzie lepiej - bo 5V a nie 4,5V, oraz dlatego, że zapewne trafisz na lepszy egz. o Rdson<45mOhm.
    Temperatura - Fig 4 - to tylko pokazuje jak zmienia się (rośnie) Rdson z temperaturą. Czyli jeśli tranzystor się zagrzeje, to trzeba Rdson przyjąć odpowiednio większy (zwykle o ok. 50%), co zwiększy moc strat, i temperaturę.... - t.zw. "thermal runaway" - trzeba zadbać wtedy o chłodzenie.

    0
  • #13 09 Maj 2014 11:41
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Istotne są dwa napięcia bramki dotyczące pracy MOSFET-a jako przełącznika: Threshold - to jest napięcie, od którego tranzystor może przewodzić i pożądane jest, żeby wartość podana jako minimalna była jak największa, bo należy zapewnić, że do wyłączenia podasz mniej; i napięcie, dla którego podaje się Rdson - pożądane jest, by było jak najmniejsze, bo należy zapewnić, że do włączenia podasz więcej.

    Nie byłbym pewien, czy Atmega da chociaż 4.5V w stanie wysokim - i jaka jest zależność między napięciem i prądem w tym stanie. Bo wprawdzie MOSFET do utrzymywania stanu włączonego (czy wyłączonego) prądu bramki nie potrzebuje, ale potrzebuje prądu do przeładowania pojemności - może się okazać, że przy włączaniu bramka naładuje się do napięcia, przy którym MOSFET będzie przewodził, ale jeszcze będzie miał spory opór, a potem prąd z Atmegi będzie bardzo mały, narastanie napięcia na bramce potrwa, a przez ten czas MOSFET będzie się grzał. Trzeba sprawdzić pojemność bramki i charakterystykę wyjściową Atmegi. Ale to jeszcze zależy od częstotliwości przełączania, bo jak będzie włączany raz na sekundę, albo rzadziej, to przy prądzie 2A nie ma problemu; przy częstotliwości rzędu kiloherca może się przydać opornik do +12V (może z diodami, żeby nie dać napięcia ponad 5V na wyjście Atmegi).

    0
  • #14 09 Maj 2014 13:13
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    adam_1234 napisał:
    To będzie jednorazowy, krótki impuls, więc myślę, że straty grają tutaj bardzo małą rolę.

    To wyczerpuje temat.
    Poza tym każdy współczesny układ CMOS (począwszy od czasów układów 74HC/HCT, czy nawet od czasów buforowanych CD4xxxx) ma zdolność oddawania i wchłaniania ("source" i "sink") sporych prądów przy niewielkich spadkach napięcia. Czytaj np. http://www.atmel.com/images/doc2503.pdf str.310-311 - przy spadku 0,5V (Uwy=4,5V przy Uzas=5V) Iwy=ok.20mA. I policz czas włączenia AP40T03GJ i jak to on się będzie grzał, biedak.

    0
  • #15 09 Maj 2014 14:27
    _jta_
    Specjalista elektronik

    No, to na grzanie się będzie miał może kilka mikrosekund przy każdym włączaniu (trudno chyba znaleźć MOSFET-a o takiej pojemności bramki, żeby to trwało dłużej). Czyli nawet przy paru kilohercach nie ma co się przejmować, to wciąż będzie ułamek wata. Ale obawiałem się, że wydajność prądowa wyjścia Atmegi może być gorsza.

    0
  • #16 09 Maj 2014 16:21
    adam_1234
    Poziom 7  

    Gdyby on był przełączany to może i bym się martwił i myślał jeszcze o jakimś stopniu przejściowym, ale Mosfet będzie załączany tylko na maksymalnie sekundę, raz na tydzień (jeszcze rzadziej). Dla mnie najważniejsze jest jego otwarcie, tak żeby zasilić w tym czasie obciążenie 2A i to, żeby było to możliwe bezpośrednio z Atmegi, przy czym istotna jest dla mnie cena. Myślę, że rozwiązania trymera w pełni się sprawdzą. Waham się tylko pomiędzy AP... i IRLZ24NPBF - też tani, też logiczny. Kupię i potestuję po weekendzie i zobaczę jak się sprawdzą.

    0
  • #17 09 Maj 2014 17:02
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    IRLZ24N też może być, ale duża obudowa, a co gorsze - duże Rdson może osiągnąć ponad 0,1 Ohm co da moc strat ok. 0,5W - będzie ciepły. Ale jeśli włączony będzie na max 1 sek to nie ma o czym mówić, nie zdąży się zagrzać.

    0