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

AVR + Mosfet - sterowanie PWM żarówkami 12V

19 Sty 2018 22:38 2034 13
  • Poziom 12  
    Witam!

    Zacznę od tego że z tranzystorami mosfet mam małe doświadczenie.
    Układ ma sterować żarówkami 12V połączonymi równolegle, o łącznej mocy 80W (zależy mi na możliwości rozszerzenia do 120W). W układzie będzie użyty mikrokontroler (najprawdopodobniej ATTiny2313), który będzie sterował za pomocą PWM tranzystorem IRL540 (logic-level). Ma to działać mniej więcej tak - żarówki zapalają się stopniowo, świecą jakiś czas i stopniowo gasną. Stronę układu AVR mam już rozwiązaną. Ale mam problem jak sterować tranzystorem Mosfet. Nie wiem jak go podłączyć do mikrokontrolera. Czy pin mikrokontrolera bezpośrednio (lub przez jakiś rezystor) na bramkę, czy może przez tranzystor. Poniżej załączam dwa schematy. Który jest poprawny? Czy może jest lepsze rozwiązanie.

    AVR + Mosfet - sterowanie PWM żarówkami 12VAVR + Mosfet - sterowanie PWM żarówkami 12V

    PS. W schematach jest chochlik - napisałem żarówki połączone szeregowo. Oczywiście chodzi o połączenie równoległe ;)

    Z góry dzięki za pomoc!
    Pozdrawiam, DTRQ
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
  • Poziom 33  
    Do drugiego schematu dodaj rezystor szeregowo pomiędzy pinem uC a bramką mosfeta o wartości około 100R a wartość rezystora pulldown z przedziału 47-100K.

    Pozdr
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Pierwszy schemat poprawia wydajność prądową w stanie H i pogarsza - o wiele bardziej wydajność prądową w stanie L.

    Drugi jest prosty, więc nie ma w nim błędu, ale ma ograniczoną wydajność prądową więc PWM nie może być zbyt szybki, jak mosfet będzie sie grzał albo będzie nieliniowość to zmniejszaj częstotliwość.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Pytanie, jakie masz napięcie na pinie uC - bo jak nie masz prawie 5V (np. 4.8V), to żaden z tych układów nie będzie dobrze działał.

    Jeśli masz w układzie 12V, to możesz zastosować układ z tranzystorem NPN, z emiterem podłączonym do masy, i sterować go nawet bardzo niskim napięciem, z uC zasilanego napięciem np. 3V; używając 2 tranzystorów NPN można zbudować układ z bootstrapem na wyjściu, który zapewni szybkie ładowanie prawie do napięcia zasilania (czyli tych 12V).

    A jeśli żarówki mają być o dużej mocy, to trzeba pamiętać, że przez MOSFET-a będą płynąć duże (chwilowo) prądy - dla żarówek 12V o łącznej mocy 120W prąd w impulsie może sięgać 100A, czy ten IRL540 tyle wytrzyma? Może trzeba użyć innego tranzystora. Czy wytrzymają impulsy 100A kondensatory zasilacza?
  • Pomocny post
    Poziom 33  
  • Poziom 38  
    Witam,
    może po prostu należy zastosować specjalistyczny driver, po to one w końcu są na rynku. Konfiguracja jest najprostsza z możliwych (n-channel, low-side), takie drivery są łatwo dostępne, tanie jak barszcz, w maleńkich obudowach (jeżeli trzeba), itd, wybór jest bardzo duży.

    Pozdrawiam
  • Specjalista elektronik
    Zamiast T6 może być dioda; R15 można podłączyć do bootstrapu, dla PWM będzie działać, dla ciągłego włączenia nie - ale wtedy może być niższe napięcie bramki, bo przez żarówkę nie płyną impulsy 100A, tylko prąd 10A i nieco słabsze włączenie nie będzie przeszkadzać.
  • Poziom 12  
    Witam!
    Dziękuję za wszystkie odpowiedzi.
    _jta_ napisał:
    Pytanie, jakie masz napięcie na pinie uC - bo jak nie masz prawie 5V (np. 4.8V), to żaden z tych układów nie będzie dobrze działał.

    uC zasilam napięciem 5V ze stabilizatora LM7805.

    _jta_ napisał:
    A jeśli żarówki mają być o dużej mocy, to trzeba pamiętać, że przez MOSFET-a będą płynąć duże (chwilowo) prądy - dla żarówek 12V o łącznej mocy 120W prąd w impulsie może sięgać 100A, czy ten IRL540 tyle wytrzyma? Może trzeba użyć innego tranzystora. Czy wytrzymają impulsy 100A kondensatory zasilacza?

    Właśnie tak sobie uświadomiłem że prąd w piku może być duży, i IRL540 może tego nie wytrzymać. Nie wziąłem tego pod uwagę bo chodziło mi o logic-level. Jakie parametry powinien mieć ten inny tranzystor? Co do źródła zasilania - tu nie trzeba się bać bo zasilane jest to z akumulatora samochodowego 12V. Ogólnie układ ma być przeznaczony do samochodu.

    Więc bootstrap, według mnie, odpada, bo nie ma możliwości sterowania PWM o wypełnieniu 100%. Myślałem nad driverem dedykowanym, tylko na internecie pełno układów z half-bridge. Znalazłem układ IR2101. Czy jak usunę elementy z HighOutput, czyli tranzystor, diodę i kondensator, i zostawię samą low-side to czy układ będzie działał, i radził sobie z wypełnieniem 100%? Czy układ który podrzucił kolega @rs6000 zadziała w moim rozwiązaniu? Tzn. czy będzie działał w 100% wypełnieniu, i czy da radę z PWM. Dodam że maksymalna moc żarówki w tym układzie to 10W.
  • Poziom 12  
    krzysiek_krm napisał:

    Dziękuję za cenną informację. A jak te układy sprawują się przy wypełnieniu 100%?

    Dodano po 59 [minuty]:

    Naskrobałem coś takiego: AVR + Mosfet - sterowanie PWM żarówkami 12V
    Będzie to działać? :)
  • Specjalista elektronik
    A po cóż ten kondensator między wyjściem MCP1416, a masą? Żeby spowolnić przełączanie?

    Zobacz PSMN004-25 - jest LL, i ma oporność włączenia 4 miliomy, w impulsie przepuści ponad 200A.

    Bootstrap może się przydać, żeby szybciej włączać; po włączeniu 11V na bramce pewnie wystarczy.
  • Poziom 12  
    _jta_ napisał:
    A po cóż ten kondensator między wyjściem MCP1416, a masą? Żeby spowolnić przełączanie?
    W nocie katalogowej taki znalazłem. Zrobiłem w zasadzie takie "kopiuj-wklej" ze strony 10 noty.

    _jta_ napisał:
    Zobacz PSMN004-25 - jest LL, i ma oporność włączenia 4 miliomy, w impulsie przepuści ponad 200A.

    Nie znalazłem go na TME. Za to poszukałem i znalazłem IRL1404ZPBF (datasheet). Według mnie parametry ma bardzo zbliżone, a nawet lepsze.

    _jta_ napisał:
    Bootstrap może się przydać, żeby szybciej włączać; po włączeniu 11V na bramce pewnie wystarczy.

    Skoro mam driver, to chyba nie muszę stosować bootstrapu. A nawet stosując go to chyba utracę możliwość 100% wypełnienia? Mogę się mylić...

    Wielkie dzięki za pomoc! :)
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Kondensatory na schematach na stronie 10 są do imitowania obciążenia pojemnością bramki MOSFET-a, żeby wykonać pomiary w warunkach zbliżonych do rzeczywistego zastosowania.

    Rzeczywiście, parametry ma lepsze - poza ceną. Ale może być jeszcze kwestia kosztów wysyłki, zwłaszcza przy niewielkim zakupie. Tanie PSMN004-25 ma w sprzedaży Semiconductors Bank.

    Do tego drivera bootstrap nie jest potrzebny, nawet nie ma jak go podłączyć - natomiast byłby użyteczny, gdybyś to robił na tranzystorach. Dla obu MOSFET-ów podają oporność włączenia przy 10V - bootstrap ma pomóc szybko dojść do takiego napięcia na bramce, poprzez zwiększenie prądu bazy górnego tranzystor, a potem układ już bez pomocy bootstrapu ma je utrzymać (pojemność jest już naładowana, zwiększony prąd nie jest potrzebny). Zrobienie bootstrapu wygląda tak, że opornik bazy dzieli się na dwa połączone szeregowo, i między nie podłącza się kondensator, drugą jego końcówkę łączy się z emiterem - dla stanu ustalonego układ działa tak samo, ale podczas ładowania bramki daje znacznie większy prąd.
  • Poziom 12  
    _jta_ napisał:
    Rzeczywiście, parametry ma lepsze - poza ceną. Ale może być jeszcze kwestia kosztów wysyłki, zwłaszcza przy niewielkim zakupie. Tanie PSMN004-25 ma w sprzedaży Semiconductors Bank.

    Jak dla mnie cena nie jest ważna. Poza tym będę kupował też inne elementy więc koszt wysyłki też nie jest jakiś wielki :)

    _jta_ napisał:
    Do tego drivera bootstrap nie jest potrzebny, nawet nie ma jak go podłączyć - natomiast byłby użyteczny, gdybyś to robił na tranzystorach. Dla obu MOSFET-ów podają oporność włączenia przy 10V - bootstrap ma pomóc szybko dojść do takiego napięcia na bramce, poprzez zwiększenie prądu bazy górnego tranzystor, a potem układ już bez pomocy bootstrapu ma je utrzymać (pojemność jest już naładowana, zwiększony prąd nie jest potrzebny). Zrobienie bootstrapu wygląda tak, że opornik bazy dzieli się na dwa połączone szeregowo, i między nie podłącza się kondensator, drugą jego końcówkę łączy się z emiterem - dla stanu ustalonego układ działa tak samo, ale podczas ładowania bramki daje znacznie większy prąd.

    Czyli ze schematu usuwam tylko ten kondensator i wsio gra :) Myślę że bez bootstrapu się obejdzie, ale to wyjdzie na testach całego układu. Dziękuję za cenne informacje ;)

    Jak dla mnie temat na razie wyczerpany. W razie problemów będę pisał :)

    Pozdrawiam, DTRQ