Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

[Solved] N-mosfet logic level - dobór.

robiw 27 Jan 2018 19:31 5616 29
e-mierniki
  • #1
    robiw
    Level 26  
    Witam,
    Planuję wykonać prosty układ PWM do sterowania silniczkiem 12V sterowany z mikrokontrolera zasilanego napięciem 3.3V i stąd pytanie o mosfet'a typu logic level z możliwie najmniejszą rezystancją RDS(on), za pomocą którego wysteruję silniczek o prądzie obciążenia rzędu 10-15A? Czy przy prądzie tego rzędu i małej rezystancji RDS(on) niezbędny będzie radiator? Jakiś przykład optoizolacji dla 3.3V? Z góry dziękuję...robiw
  • e-mierniki
  • #2
    diquan
    Level 20  
    Co do mosfeta to zobacz sobie PSMN2R7-30PL (100A / 30V / Rds (on) 0.0023 Ohm). Izolacja to np Transoptor 6N137.
  • #3
    tmf
    Moderator of Microcontroller designs
    10-15A to już nie taki mały silniczek:)
    Skorzystaj z jakiegoś product selectora, np. na farnellu, po wpisaniu N-MOSFET wybierasz odpowiednią zakładkę, potem sobie określasz wymagnae parametry i pojawia ci się lista tranzystorów spełniających twoje kryteria.
    Przy 10-15A znalezienie N-MOSFETa o na tyle małym RDSon, aby nie był potrzebny radiator może być wyzwaniem. Przy VGS ok. 10V można łatwo dostać MOSFET o RDSon rzędu 8 mOmów, co by dawało straty statyczne rzędu 2W dla 15A, więc wystarczyłoby pole miedzi pod tranzystorem, a dwuwarstwowa płytka z przelotkami zwiększającymi przewodzenie ciepła to byłby wypas.
    Ew. możesz pomyśleć o jakiś półmostkach H - Infineon ma doskonałe, np. BTN8982, N-MOSFET ma w nim ok. 8-9 mOm, a sterowanie całkowicie cyfrowe plus kilka bajerów.

    Dodano po 4 [minuty]:

    W międzyczasie kolega wyżej podał namiar na całkiem ciekawy tranzystor.
  • e-mierniki
  • #4
    robiw
    Level 26  
    diquan wrote:
    Co do mosfeta to zobacz sobie PSMN2R7-30PL (100A / 30V / Rds (on) 0.0023 Ohm). Izolacja to np Transoptor 6N137.


    23mOhm to trochę dużo. Przy 10A daje to 2.3W strat :-(. Możesz podać jakiś przykładowy schemat optoizolacji? robiw

    Dodano po 6 [minuty]:

    ....OK, już zauważyłem swój błąd 2.7mOhm...super, ale nie ma do w TME. Potrzebuję też tranzystor w obudowie TO220...robiw
  • #5
    Freddie Chopin
    MCUs specialist
    robiw wrote:
    23mOhm to trochę dużo.

    Policz dobrze zera (;

    Dodano po 1 [minuty]:

    robiw wrote:
    ale nie ma do w TME

    TME nie jest jedyną firmą na świecie dostarczającą elektronikę

    http://pl.farnell.com/nexperia/psmn2r7-30pl/m...dkey=http%3Apl-PL%2FElement14_Poland%2Fsearch
  • #6
    robiw
    Level 26  
    Jasne, że nie jest...ale od nich mam...za darmo...
    Znalazłem:

    INFINEON (IRF) IRLB8748PBF
    Tranzystor: N-MOSFET; unipolarny; logic level; 30V; 92A; 75W
    4.8mOhm

    2.6zł...

    Zera policzyłem powyżej ;-). Jakiś sprawdzony schemat z optoizolatorem? robiw
  • #8
    robiw
    Level 26  
    Jeszcze lepszy jest IRL7833PBF...
  • #9
    tmf
    Moderator of Microcontroller designs
    robiw wrote:
    Jeszcze lepszy jest IRL7833PBF...


    Jest tylko małe ale... jeśli spojrzysz na wykres 3 (Typical Transfer Characteristics) to zauważysz, że fantastyczne parametry ten tranzystor ma (podobnie jak poprzednie) przy VGS rzędu 5-6V, a dla niektórych 10V. Wtedy masz nominalne RDSon. Ty pisałeś o sterowaniu z 3,3V, RDSon będzie wielokrotnie wyższy. Także przydałoby sie dodać jakiś minidriwer, który podwyższy VGS.
    BTW, po co ci optoizolacja? Jeśi to ma naprawdę działać to trzebaby kompletnie odseparować elektrycznie moduł mocy.
  • #10
    User removed account
    Level 1  
  • #11
    robiw
    Level 26  
    tmf wrote:
    BTW, po co ci optoizolacja? Jeśi to ma naprawdę działać to trzebaby kompletnie odseparować elektrycznie moduł mocy.


    Właśnie się zastanawiałem czy jest sensowna, bo system mikroprocesorowy zasilany będzie z tego samego napięcia 12V (poprzez stabilizator) co silnik DC tyle, że inną parą przewodów...

    Dodano po 2 [minuty]:

    Marek_Skalski wrote:
    Skoro chcesz dać optoizolację, to dlaczego nie zasilisz bramki wyższym napięciem, np. 12V? Masz wtedy znacznie większy wybór tranzystorów o mniejszej rezystancji, tańszych, w różnych obudowach.


    Zrezygnuję raczej z tej izolacji, ale zastosuję dodatkowy tranzystor z podciąganiem do +12V. Wystarczy typowy układ z tranzystorem NPN? robiw
  • #12
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Witam,
    myślę, że dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie specjalistycznego drivera: malutki, tani jak barszcz, łatwy do wysterowania z niemal każdej logiki, dostępne z różnymi prądami wyjściowymi, itd.
    robiw wrote:
    bo system mikroprocesorowy zasilany będzie z tego samego napięcia 12V (poprzez stabilizator) co silnik DC tyle, że inną parą przewodów...

    Chyba powinieneś zachować pewną czujność, żeby niechcący nie stworzyć pasożytniczej pętli masy, chyba że po to jest Ci potrzebna galwaniczna izolacja.

    Pozdrawiam
  • #14
    robiw
    Level 26  
    krzysiek_krm wrote:
    Witam,
    myślę, że dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie specjalistycznego drivera


    Jakiś konkretny typ? Nigdy nie stosowałem...robiw
  • #15
    krzysiek_krm
    Level 40  
    robiw wrote:
    Jakiś konkretny typ? Nigdy nie stosowałem...robiw

    Ponieważ
    robiw wrote:
    Planuję wykonać prosty układ PWM do sterowania silniczkiem 12V sterowany z mikrokontrolera zasilanego napięciem 3.3V

    domyślam się, że masz zamiar zastosować tranzystor w dość prostej konfiguracji n-channel, low-side, zatem możesz użyć na przykład
    http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=90101
    ewentualnie
    http://www.ti.com/power-management/mosfet-igbt-gate-drivers/low-side-driver/products.html
    a także: Analog Devices, Maxim, Fairchild, Linear, itd.

    W pierwszej kolejności powinieneś wybrać odpowiedni tranzystor.
    robiw wrote:
    z możliwie najmniejszą rezystancją RDS(on)

    W ogólnym przypadku niekoniecznie. Jeżeli częstotliwość Twojego sterowania PWM będzie stosunkowo duża powinieneś raczej szukać tranzystora, który producent reklamuje jako " Excellent gate charge x RDS(on) product (FOM)" lub podobnie, z jednej strony taki tranzystor ma dosyć małą rezystancję kanału, z drugiej strony wymaga do przełączania transferu stosunkowo małego ładunku, nie będziesz musiał go "szarpać" jakimś monstrualnym driverem.

    Mógłbyś również nieco podbudować się teoretycznie przeglądając garść pozycji pod tytułem "Power Mosfet Switching".
  • #16
    kowal011
    Level 21  
    Poszukaj na płytach głównych PC.
  • #17
    robiw
    Level 26  
    Dam jednak optoizolacje na LTV817 podciagnietym do +12V i tranzystor o możliwie małej RDS(on). Częstotliwość PWM rzędu 500Hz...robiw
  • #18
    tmf
    Moderator of Microcontroller designs
    @robiw Sam LTV817 będzie się włączał przez wieczność. Przy 15A i 500Hz usmażysz tranzystor, a przynajmniej mocno go rozgrzejesz. Potrzebujesz driver, który szybko przeładuje bramkę. Co najmniej dodatkowy tranzystor sterowany z tego transoptora będzie wymagany. A najlepiej dwa jako push-pull. Przy 15A nawet jeśli tranzystor będzie krótko w stanie przejściowym to straty będą ogromne. Takie prądy już nie wybaczają błędów, dlatego kupiłbym sugerowany driver do MOSFETa.
  • #19
    robiw
    Level 26  
    Nie znam tej tematyki driverów, stąd niechęć do rozwiązania. A zmniejszenie częstotliwości do 100Hz nie poprawi sytuacji? A może mosfet o małej pojemności bramki? R
  • Helpful post
    #20
    tmf
    Moderator of Microcontroller designs
    Transoptor ma jeden stan aktywnie wymuszany (tu masę), natomiast przejście do 12V będzie odbywać się pasywnie przez rezystor (może byc odwrotnie, bez znaczenia). CTR masz od 50-600%. Czyli w najgorszym przypadku 20mA przez LED da ci ci 10mA na wyjściu. To mizernie. Tranzystor będzie się przełączał długo i bedzie się grzał. Driver to prosta sprawa - masz noty aplikacyjne, te podane nie wymagają praktyczne nic poza tym. Weź pod uwagę, że przy prądzie 15A, nawet jeśli przełączanie będzie trwało tylko 100 us, to przy podanej częstotliwości będzie to już 20 ms, a więc 5% całego okresu. A 100 Hz to niewiele i może pojawić sie problem ze sterowaniem silnikiem. Załóżmy, że przez te 5% czasu tranzystor będzie miał średnie RDSon równe nie 4 a 40 mOm. To da nam już średnio 0,45W strat. Jeśli średnia wyniesie 100 mOm, straty wyniosą już 1,25W. Oczywiście nie są to precyzyjne wyliczenia, raczej takie bardzo zgrubne szacunki. Czas przełączania możesz zgrubnie policzyć znając pojemność bramki i prąd drivera. Zapewne podane 100 us jest i tak bardzo optymistyczne.
  • #21
    robiw
    Level 26  
    Znalazłem jeszcze coś takiego, jak TLP250...R
  • Helpful post
    #22
    Tytus Kosiarski
    Level 15  
    Jest jeszcze optodriver TLP351. I nie masz wtedy problemów z wysterowaniem bramki MOSFET-a wyższym napięciem i jego szybkim przełączaniem. Jest dostępny w TME, podobnie jak TLP250.

    Acha, tutaj: http://skory.gylcomp.hu/alkatresz/toshiba%20optocouplers.pdf jest PDF (str.63), jak wykorzystać ten TLP do sterowania tranzystorem, co prawda IGBT. Ale zamiast IGBT wstawisz swój MOSFET i usuniesz źródło napięcia Vee.
    Pozdrawiam, KT
  • #24
    robiw
    Level 26  
    Za Waszą radą zbudowałem układ, jak niżej:

    N-mosfet logic level - dobór.


    Podłączenia:
    - wentylator 12V pomiędzy FAN-1 i FAN-2,
    - zasilanie 12V do FAN-2,
    - masa do FAN-3.

    Działał parę chwil, po czym C6 poszedł z dymem a układ przestał działać , tyle że nie mam pewności, iż to wina tej implementacji. Coś przeoczyłem? Z góry dzięki...robiw
  • #25
    michalko12
    MCUs specialist
    No tu cudów raczej nie ma co się doszukiwać. C6 uwolnił magiczny dymek albo z powodu zbyt wysokiego napięcia, albo odwrotnego podłączenia C6 lub napięcia zasilającego. Napięcie zasilające mogło wzrosnąć jeśli na wyjściu źródła zasilającego jest dioda, bo układ elementów wentylator, D2 i C6 stworzyły obwód przetwornicy podwyższającej napięcie. Zabrakło transila na zasilaniu. R8 jest zbędny.
  • #26
    robiw
    Level 26  
    Co do C6 to jasna sprawa, prawdopodobnie był na zbyt niskie napięcie (16V), ale czemu układ uległ uszkodzeniu? Przez przepięcia? Przecież jest D2 równolegle do wentylatora. Jaki transil proponujesz (zasilanie maks.14V)? robiw
  • #27
    michalko12
    MCUs specialist
    Czy zasilanie wentylatora było bezpośrednio podłączone do zasilacza, a np. przewody od zasilacza do tego układu był np cieńsze, dłuższe? Dioda D2 dobrze spełniła by swoje zadanie jakby była zamontowana blisko obciążenia.
  • #28
    robiw
    Level 26  
    Wentylator podłączony był do zacisków FAN i do nich zasilanie. Przewody długości około 20cm, więc nie powinno to mieć znaczenia...robiw
  • #29
    michalko12
    MCUs specialist
    Jakimś cudem część energia z wentylatora wolała odłożyć się na C6 i potem U4 niż całkowicie odłożyć się na D2. Coś było nie tak między katodą D2 a zaciskiem FAN2, może sam zacisk jest kiepskiej jakości, albo coś źle było przykręcone/zaciśnięte. Nic innego mi nie przychodzi do głowy.
  • #30
    excray
    Level 40  
    C6 pracuje jako magazyn energii. W momencie załączenia klucza przepływa przez niego znaczny prąd. Zwróć uwagę, żeby był to kondensator low esr przystosowany do pracy z dużymi prądami w impulsie.