logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V

damago1 17 Lip 2020 23:20 1449 12
REKLAMA
  • #1 18823219
    damago1
    Poziom 14  
    Pomocy,
    Potrzebuję zrobić bramkę taką jak na schemacie:
    Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V
    Przy czym założenie jest takie, że przy +5V / 0V na wejściu mostek ma wciągać wyjście na 5V i na 0V, ale jeżeli na wejściu jest wyjście kontrolera wejście jest w stanie wysokiej impedancji (więc na wejściu jest de facto około 2,5V) to wyjście ma być też mniej więcej w stanie wysokiej impedancji. Prąd wyjściowy około 1A więc bez przesady, dodatkowo zasilanie całości na poziomie 5V.

    W tych wyszukiwarkach, które znam nie ma możlwości wyszukania mosfetu po Vgsoff i Vgsth (czy też po prądzie przy danym Vgs). Zależy mi też na tym żeby dobrać w miarę popularne = łatwe do kupienia tranzystory.

    Docelowo potrzebuję te elementy w SMD ale do prototypu i badań przydałyby się jakieś THT. Chociaż mogę sobie dolutować nóżki do celów prototypowania.

    Symbole MOSFEtów to dla mnie dżungla, nie widzę w tym żadnej logiki. A potrzebuję nie jeden ale dwa: z kanałem n i kanałem p, komplementarne wobec siebie i z rozdzielnymi poziomami przewodzenia żeby mostek niezależnie od poziomu na wejściu nie miał naraz otwartej góry i dołu. Tak przy okazji czy jest jakaś logika w nazwach żeby znaleźć komplementarny p do wybranego n?
  • REKLAMA
  • #2 18823372
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #3 18823725
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    Vgs(th) to napięcie progowe podawane przy 250uA czyli praktycznie nieprzewodzącym tranzystorze, tylko nikt go nie podaje z taką dokładnością jak byś chciał, a charakterystyka Id(Ugs) nie jest w takiej skali żeby dało się odczytać.
    Inaczej mówiąc czytając DS nie dowiesz sie czy tranzystor spełnia twoje wymagania. Diody Zenera na 3,3V też nie są precyzyjnymi elementami

    Jeśli nie ma wymagań co do szybkości zrobił bym stopień pośredni na bipolarnych
    Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V
    Jeśli to ma być szybkie dodałbym drivery.

    Ponieważ załączanie odbywa się przez tranzystory a wyłączanie przez rezystory w układzie będą płynęły prądy skrośne.
  • #4 18826314
    damago1
    Poziom 14  
    CC116 napisał:
    Docelowo jak szybko i z jaką częstotliwością ma się to przełączać?
    .


    To jest do sterowania niewielkiego silnika ok 2200rpm x 3 = ok 6tyś razy na sekundę przełączenie (regulowane programowo pomiędzy 2 a 3k rpm). Przełączenie nie musi być więc bardzo szybkie. Tym bardziej, że nie stosuję pwm. Do tej pory stosowałem L293D jako mostki ale zabrakło mi wyjść z MCU i muszę zastosować sterowanie 3stanowe H / L / high impedance. Chcę też uprościć układ i zredukować koszt. Stąd pomysł mostka.

    Dodano po 2 [minuty]:

    jarek_lnx napisał:
    Vgs(th) to napięcie progowe podawane przy 250uA czyli praktycznie nieprzewodzącym tranzystorze, tylko nikt go nie podaje z taką dokładnością jak byś chciał, a charakterystyka Id(Ugs) nie jest w takiej skali żeby dało się odczytać.
    Inaczej mówiąc czytając DS nie dowiesz sie czy tranzystor spełnia twoje wymagania. Diody Zenera na 3,3V też nie są precyzyjnymi elementami

    Jeśli nie ma wymagań co do szybkości zrobił bym stopień pośredni na bipolarnych
    Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V
    Jeśli to ma być szybkie dodałbym drivery.

    Ponieważ załączanie odbywa się przez tranzystory a wyłączanie przez rezystory w układzie będą płynęły prądy skrośne.

    A powracając do głównego pytania: jakie te mosfety?
  • REKLAMA
  • #6 18828058
    damago1
    Poziom 14  
    Te MOSFETy z AO6601 otwierają się przy 1,5V, mi chodziło o takie, które
    - przy 2,5V są jeszcze zamknięte (albo dają naprawdę pomijalny prąd)
    - przy 5V są już w miarę otwarte (na tyle na ile się da)

    Już wcześniej znalazłem AO6612 który dla mnie ma lepszą charakterystykę ale od samego początku chodzi mi o to żeby znaleźć po prostu odpowiednie tranzystory i wypróbować konfigurację, którą wymyśliłem powyżej.

    Najlepiej dyskretne THT (do prototypowania) i potem SMD (do produkcji).

    Czyli coś takiego:
    Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V
    (na czerwono zaznaczona charakterystyka, która mi jest potrzebna, oryginalny rysunek jest z charakterystyką AO6601).
  • #7 18828913
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    damago1 napisał:
    Te MOSFETy z AO6601 otwierają się przy 1,5V, mi chodziło o takie, które
    Do układu #3 się nadają

    damago1 napisał:
    - przy 2,5V są jeszcze zamknięte (albo dają naprawdę pomijalny prąd)
    - przy 5V są już w miarę otwarte (na tyle na ile się da)
    W układzie #1 w teorii nie będzie nigdy Vgs >1,7V, więc nie bardzo rozumiem do czego dobierasz. W praktyce nie wiem jaki będzie spadek napięcia na diodzie Zenera 3,3V, bo diody na tak niskie napięcia mają bardzo kiepskie parametry, dużą rezystancję wewnętrzną i łagodne zagięcie charakterystyki. EDIT: w twoim układzie dioda 3,3V będzie miała 2,1V :)
    Jakie MOSFETy zamknięte przy 2,5V otwarte przy 4,5V do mostka H dla 5V

    Vgs(th) do twojego układu powinien być <1V
  • REKLAMA
  • #8 18829439
    damago1
    Poziom 14  
    czy ktoś jest mi w stanie
    a) bez kwestionowania dlaczego tego potrzebuję
    b) bez proponowania innych układów

    po prostu zaproponować przykłady takich tranzystorów MOSFET P oraz MOSFET N, które
    - dla napięcia Vgs = 2,5V są jeszcze praktycznie zamknięte
    - a dla napięcia Vgs = 4,5V są już praktycznie otwarte

    na tyle na ile się da zawężająć charakterystykę przejściową do zakresu wokół 3,5V?

    Uprzedzając posty i sprostowania: tak, wiem, że dla jednego z nich to jest Vgs a dla drugiego -Vgs
  • #9 18829754
    jarek_lnx
    Poziom 43  
    damago1 napisał:
    czy ktoś jest mi w stanie
    a) bez kwestionowania dlaczego tego potrzebuję
    Nie obchodzi mnie dlaczego tego potrzebujesz, niczego nie kwestionuję, fakt jest taki że wyłożyłeś się na napięciowym prawie Kirchoffa, żeby twój układ działał potrzebujesz innych parametrów niż ci się wydaje.

    damago1 napisał:
    b) bez proponowania innych układów
    Wolę zmienić układ i nie marnować czasu na analizowanie datasheetów i spekulację na temat parametrów których producent nie gwarantuje, poczekamy na darmową siłę roboczą której oczekujesz, zobaczymy czy się pojawi, ja sobie postoję z boku i popatrzę :)
  • #10 18838808
    nsvinc
    Poziom 35  
    6kHz przełączania to jest szybko. I to jeszcze przy prądzie 1A - tranzystory trzeba sterować "porządnie", imho pasywne otwieranie/zamykanie przy takich prądach i częstotliwościach jest takie sobie.
    Co ja bym zrobił:
    - wziąć dwa komparatory za grosze z sensownym prądem wyjściowym w impulsie i podłączyć je bezposrednio na bramki kluczy (przez niewielkie rezystory)
    - jeden z nich wystawia jedynkę gdy sygnał sterujący jest poniżej 1V
    - drugi wystawia jedynkę gdy sterowanie jest powyżej 4V
    - wyjście z MCU puścić na słaby filtr RC aby móc regulować prędkość narastania zbocz *
    - sygnał sterujący spolaryzować rezystorami w połowie napięcia zasilania, za filtrem
    Elementy bardzo łatwo policzyć, wsadzić obwód do symulatora, dobrać filtr...

    Efekt:
    - tranzystory są sterowane totem-pole, czasy ich pół-otwarcia są znacznie zredukowane, masz dead time, więc możesz zastosować tanie popularne tranzystory w SOT23 - będą zimne
    - sterowanie=0, przewodzi dolny tranzystor
    - sterowanie=1, przewodzi górny
    - sterowanie=HiZ, nie przewodzi żaden
    * - to jest Twój dead-time, aby oba klucze nie raczyły nigdy przewodzić jednocześnie. Dead time będzie wprost zależał od tego, jak szybko za filtrem będzie rosło od 1V do 4V (i malało analogicznie).
    Kluczom nie wolno nigdy przewodzić jednocześnie, a jeśli będą, to:
    - niska sprawność układu
    - grzejące się tranzystory...
    - ...powodujące chwilowe zwarcie zasilania z dwukrotną częstotliwością kluczowania, a prądy zwarciowe...
    - ...będą generować potężne zakłócenia EM...
    - ...a na dokładkę kondensatory wejściowe będą dostawać "w palnik"

    Pomysł jest poglądowy. Jeśli to ma sterować parą N/P to trzeba zanegować sterowanie bramką górnego klucza.
  • Pomocny post
    #11 18844255
    SylwekK
    Poziom 32  
    Zobacz czy będą Ci pasować: n-mos IRLML2502 i p-mos IRLML6401 lub IRLML6402. Są SMD i nawet do 3-4A na nich wyciągniesz.
  • #12 18885739
    damago1
    Poziom 14  
    SylweKK: dziękuję za odpowiedź. Układ zbudowałem wykorzystując tranzystory AO4612, ignorując "mądre rady" powyżej.

    Całość pomierzyłem nawet dając na wejściu dodatkowy opornik 100 ohm żeby zbadać najgorszy możliwy scenariusz - rozładowywanie ewentualnych pojemności tranzystorów przez diody zenera i dodatkowy oprornik (jak najwolniejsze). Podłączyłem obciążenie i było ok.

    Układ z parą tranzystorów AO4612 działa absolutnie ok i wystarczająco bez żadnych problemów, nic się nie grzeje. Trzeba tylko koniecznie dać albo małe diody zenera (1V wstecznego napięcia) albo w ogóle zastąpić je niewielkimi rezystorami.

    Zbadałem charakterystyki zarówno statyczne jak i dynamiczne. Wszystko jest super. Relatywnie powolne jest przejście ze stanu ustalonego H lub L na wejściu w stan wysokiej impedancji na wejściu (co za tym idzie też na wyjściu) ale w moim przypadku to zupełnie nie gra roli bo kiedy następuje to przejście to cewki są naładowane i prąd w tym momencie jest niewielki. Ważniejsze są przejścia ze stanu wysokiej impedancji do stanu ustalonego. Na szczęście tutaj zener reaguje tutaj wystarczająco szybko.

    A oto wyniki:

    Statyczne (z diodą zenera):
    • rozpoczęcia przejścia ze stanu „H” do wysokiej impedancji przy napięciu we ok. 1,06V
    • rozpoczęcie przejścia ze staniu wysokiej impedancji do „L” przy napięciu we ok. 1,24V
    • rozpoczęcie przejścia ze stanu wysokiej impedancji do „H” przy napięciu we ok. 3,72V
    • rozpoczęcie przejścia ze stanu „L” do wysokiej impedancji przy napięciu we ok. 4,18V

    Czyli
    • bezpieczny stan wysokiej impedancji na wyjściu przy wejściu pomiędzy 1,24-3,72V
    bezpieczny stan „H” poniżej 1,06V
    bezpieczny stan „L” powyżej 4,18V

    Statyczne (z dzielnikiem rezystorowym: kolejno 'od góry' jadąc: VCC +5V -> rezystor 3k3 -> bramka T1 -> rezystor 1K -> wejście -> rezystor 1K5 - bramka T2 -> rezystor 3k3 -> GND) - paradoksalnie jeszcze lepiej niż z diodami zenera.
    * stan otwarty górnego tranzystora do ok. 3,8V
    * potem stan przejściowy do ok. 3,3V
    * potem duża strefa "pewnego" stanu wysokiej impedancji na wyjściu
    * dopiero około 1,5V zaczyna się strefa liniowa
    * która ok. 0,9V już się kończy i poniżej 0,9V super dolny tranzystor otwarty.

    Dynamicznie:
    Widać, że układ nie jest "dociśnięty" i wewnętrzne pojemności a również dość słabe (powolne) działanie diód zenera. Szczególnie z rezystorem na wejściu. Na szczęście powolne jest tylko przełączanie ze stanu ustalonego (H lub L) do stanu wysokiej impedancji.
    przejście wyjścia z H do L lub z L do H trwa 400ns (fakt, że rezystory na wyjściu spore, 330K).
    przejścia napięcia na bramkach tranzystorów jakieś 30ns co oznacza, że przez obszar liniowy tranzystora przechodzą przez kilka/kilkanaście ns

    Przejścia do stanu wysokiej impedancji trwają długo. bramka tranzystora ustala się po prawie 8 mikrosekundach. Więc pewnie ze 2-3 mikrosekundy trwa przejście przez obszar liniowy. Ale jak już napisałem dla mnie to zupełnie nie jest problemem. (aktualizacja: z dzielnikiem rezystorowym zamiast zenerów jeszcze lepiej paradoksalnie to działa i szybciej).

    Podsumowując: jeżeli ktoś chce zrobić podobny układ jak powyżej to z tranzystorami AO4612 i obciążeniem typu 2 omy na wyjściu i częstotliwości kilka/kilkanaście kHz spoko.

    Jeżeli ktoś jest zainteresowany - napiszcie - zamieszczę oscylogramy z badania tego układu.

    Zamówiłem już testowe płytki z całym układem do dalszych badań (te badania robiłem na płytkach trawionych ręcznie więc jakość taka sobie)

    Dodano po 6 [minuty]:

    Jeszcze jedno: pomierzyłem też sam układ AO4612 bez dodatkowych elementów pomiędzy wejściem a bramkami obu tranzystorów zwartymi ze sobą. To działa! Fakt, że obszar napięc w którym jest gwarancja, że oba tranzystory są dobrze zamknięte jest niewielki, de facto ok. 0,4V ale dałoby się jak widzę nawet tak zrobić ten układ:

    VCC -> rezystor 10k -> bramka T1 i brama T2 zwarte ze sobą i z wejściem -> rezystor (dobrany tak,żeby trafić w środek obszaru pewnego zamknięcia obu tranzystorów) -> GND
  • REKLAMA
  • #13 18886112
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  

Podsumowanie tematu

Użytkownik poszukuje MOSFETów, które będą zamknięte przy 2,5V i otwarte przy 4,5V do zastosowania w mostku H z zasilaniem 5V. W odpowiedziach podano, że dla niskich napięć zasilania i sterowania lepiej użyć komparatorów lub driverów MOSFET. Użytkownik rozważał tranzystory AO6601 i AO6612, ale poszukiwał takich, które przy 2,5V są zamknięte, a przy 5V otwarte. Ostatecznie zbudował układ z tranzystorami AO4612, który działał poprawnie, mimo wcześniejszych wątpliwości dotyczących pomiarów i charakterystyk przełączania.
Podsumowanie wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA