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

jaki dać tu tranzystor ??? sterowanie 12V z uC

mirekk36 05 Gru 2006 12:14 6343 19
  • #1 05 Gru 2006 12:14
    mirekk36
    Poziom 42  

    Witam,

    proszę o podpowiedź czy dobrze przygotowałem ten układ sterowania odbiornika (będą to diody LED - większa ilość) - zakładam, że razem będzie płynęło 60-120mA (czy procki mogą spokojnie z czymś takim pracować?)

    czasem chciałbym zastosować ten układ i do nieco większych obciążeń

    i tu rodzi się moje pytanie (bo nie mam zbyt dużego pojęcia o tranzystorach FET) .... Jaki w tym układzie można zastosować spokojnie tranzystor???? T1 - chodzi mi o konkretne typy (symbole) - najchętniej taki, który byłby w jak najmniejszej obudowie (maksymalnie w takiej jak np tranzystory BD139)

    prosiłbym też o podanie kilku może konkretnych typów które można swobodnie kupić - tak aby sterować obciążeniem np 1-1.5A - bo do b.dużych obciążeń już mam - używam IRFZ44n ;) chociaż są może i inne

    jaki dać tu tranzystor ??? sterowanie 12V z uC

    chodzi mi oczywiście tylko o ten tranzystor FET czy tam MOSFET ;)

    z góry dziękuję za odpowiedzi, pozdrawiam

    0 19
  • #2 05 Gru 2006 12:53
    MirekCz
    Poziom 35  

    Układ wygląda ok. Do sterowania 60mA to możesz to zrobić na samym tranzystorze NPN.

    Co do mosfeta to dowolny typu N spełniający Twoje wymagania (napięcie,prąd, obudowa).

    Przykłady to np. IRF7413 (do 13A) albo podwójny IRF7311 (do 5A) jeżeli potrzebujesz kilku. Oba są w obudowie SO8.

    0
  • #3 05 Gru 2006 13:18
    mirekk36
    Poziom 42  

    wielkie dzięki za te typy ;) .... hmm ale mówisz, że mogę użyć tylko jenego tranzystora npn (tego pierwszego na schemacie T2 ????? nawet jeśli napięcie podane na odbiornik to będzie 12V ???? ... to znaczy, że gdybym jako ten NPN dał np BD139 to mogę w ten sposób i większe prądy sterować? np do 1.5A ??? przy 12V .... czy już wtedy trzeba dawać 2 tranzystory po drodze? ;)

    ... aha dodam, że chcę sterować tym poprzez PWM


    ... aaa i jeszcze jedno pytanko przy okazji... jak obliczam wartość rezystora dla diody LED w przypadku tego odbiornika to muszę wziąć pod uwagę nie tylko spadek napięcia na samej diodzie LED (dla danego koloru) ale chyba też spadek napięcia na tranzystorze tak???? tylko jaki to będzie spadek dla takiego NPN - 0,6V ??? a dla ew MOSFETa?



    pozdrawiam

    0
  • #4 05 Gru 2006 14:40
    ktrot
    Poziom 19  

    W ogóle mozesz zrezygnować z tranzystora T2. Jezeli uC pracuje z napięciem 5V to mozesz MOSFET połączyć bezpośrednio do portu przez opornik 250 ohm ograniczający prąd ładowania pojemności gs do 20mA (dla AVR). Przy napięciu 5V mozesz tranzystorem odbierać prąd do ok 10A

    Cytat:
    jak obliczam wartość rezystora dla diody LED w przypadku tego odbiornika to muszę wziąć pod uwagę nie tylko spadek napięcia na samej diodzie LED (dla danego koloru) ale chyba też spadek napięcia na tranzystorze tak???? tylko jaki to będzie spadek dla takiego NPN - 0,6V ??? a dla ew MOSFETa?


    Pomijasz tranzystor. Spadek napięcia na MOSFET określa parametr Ron i dla BUZ11 Ron=0,05ohm co oznacza spadek napięcia 0,05V dla 1A (dla IRFZ44n chyba Ron jest mniejsze). Dla tranzystorów bipolarnych spadek napięcia mozna przyjąć nie większy niż 0,2V

    0
  • #5 05 Gru 2006 14:54
    mirekk36
    Poziom 42  

    no wielkie dzięki ktrot za te informacje o tych tranzystorach tylko, sorry że tyle razy o to dopytuję, ale mi chodzi o to, że uC pracuje z napięciem 5V a tranzystor ma załaczać coś co pracuje z napięciem 12V i wszędzie gdzie ja czytałem coś o tym to pisali, że trzeba dawac wtedy dwa tranzystory ... ale hmm może coś źle doczytałem???

    1
  • Pomocny post
    #6 05 Gru 2006 15:59
    ktrot
    Poziom 19  

    Cytat:
    trzeba dawac wtedy dwa tranzystory ...


    I tak i nie. Pełne wysterowanie większości MOSFETów to ok 10V. Niemniej MOSFET zaczyna się otwierać od ok 2V - początkowo powoli, później szybciej. To niecałkowite otwarcie powoduje ograniczenie maksymalnego prądu, którym moze sterować MOSFET. W odróznieniu jednak od tranzystorów bipolarnych Ron MOSFETa jest prawie stały dla róznych parametrów pracy. Oznacza to, ze jezeli potrzebujesz sterować prądem <10A to wystarczy napięcie 5V zamiast potrzebnego do pełnego otwarcia 10V. Dokładną charakterystyką maksymalnego prądu Id od napięcia gs mozesz zobaczyć w dokumentacji dla danego tranzystora. Ze stałości Ron wynika także to, że jezeli Id tranzystora wynosi np 2A to nie ma znaczenia czy otworzymy go całkowicie (10V) czy cześciowo (5V) - moc stracona na tranzystorze bedzie taka sama.
    W tranzystorach bipolarnyc jest nieco inaczej: tutaj wymagane jest całkowite odetkanie tranzystora. Ron też można okreslić ale zalezy on od prądu Ic, napiecia Uce i prądu Ib (lub napięcia Ube). Ron jest najmniejszy przy pełnym nasyceniu tranzystora.

    Jeszcze słowo o mocy traconej na tranzystorze. Ron dla BUZ11 wynosi 0,05ohma co oznacza , że przy 2A wydzieli się moc 200mA - tranzystor zrobi się lekko ciepły. Przy 10A moc wydzielona to 5W - tranzystor bez radiatora się ugotuje.

    0
  • Pomocny post
    #7 05 Gru 2006 16:08
    MirekCz
    Poziom 35  

    To zależy od dwóch czynników:
    1.Typu mosfeta
    2.Jego właściwości.

    Obecnie większość mosfetów jest już prawie całkowicie otwarta przy różnicy napięcia rzędu 4,5V.
    Teraz tą różnicę się liczy między źródłem (S-dolna nóżka na schemacie) a napięcie na bramce, przy czym dla mosfetów typu N ta różnica musi być dodatnia, a dla P musi być ujemna.

    W twoim wypadku masz źródło podłączone do GND, więc 5V z mikroprocesora wysteruje dobrze mosfeta.

    Jeżeli spojrzysz w notę katalogową np. irf7413 to:
    Rdson=0.011 dla Vgs = 10V
    Rdson=0.018 dla Vgs = 4,5V

    Vgs to napięcie między bramką a źródłem, a Rdson to opór jaki stawia mosfet.

    Widać, że Rdson jest tylko minimalnie zwiększony.

    Z Rdson możesz obliczyć spadek napięcia na mosfecie.

    1
  • Pomocny post
    #8 05 Gru 2006 16:26
    Tdv
    Poziom 33  

    Do sterownaia bezpośrednio z uC możesz zastosować MOSFETa typu BS170, kosztują kilkadzisiąt groszy za sztukę.

    0
  • #9 05 Gru 2006 17:02
    mirekk36
    Poziom 42  

    ... mega wielkie dzięki za te wyjaśnienia ... to taka dawka wiedzy w pigułce... akurat na temat, który mi potrzebny bo jak wezmę jakąś mądrą książkę to ciężko mi się odrazu do tego "dokopać" ;) ...
    ...

    ... proszę tylko jeszcze podpowiedzieć mi - czy sterując w takim razie tym MOSFET'em - mogę spokojnie puszczać sygnał PWM ??? tzn czy nie będzie taki tranzystor wprowadzał jakichś zniekształceń sygnału przy częstotliwości pracy ok kilkuziesięciu KHz ???

    0
  • #10 05 Gru 2006 17:58
    MirekCz
    Poziom 35  

    To zależy od mosfeta i od prądu jakim go sterujesz.
    Normalnie PWM rzędu kilku kHz nie powinien stanowić problemu. Przy kilkudziesięciu może już być gorzej i może warto byłoby się rozejrzeć za driverami do mosfetów, które potrafią sterować mosfetem prądem rzędu 1A

    1.Jeżeli mosfet jest duży, to potrzeba większej energii, żeby go wysterować (otworzyć). Wszystko pisze w datasheetach.

    2.Czym większa częstotliwość tym szybciej musisz włączać/wyłączać mosfeta, bo inaczej mija to się z celem.

    Przykładowe obliczenia dla irf7413:

    a)Total gate charge dla Vgs=4,5V to ok. 30nC (patrz fig.6)

    b)Prąd sterujący założymy 10mA (czyli między uC a mosfeta dołożysz opornik 500omów, a uC będzie działać przy 5V)

    c)czas potrzebny do zmiany stanu bramki to:
    t[s]=Total gate charge[C]/prąd sterujący[A]
    t=30[nC]/10[mA]=30*10^-9[C]/10*10^-3[A]
    t=3[us]

    Załóżmy, że do zamknięcia/otwarcia mosfeta (czyli jeden cykl PWM) potrzebujesz 10uS(według obliczeń 3+3=6us, ale z 10 będzie się łatwiej liczyć dalej).
    Oznacza to, że przy 100kHz większość czasu mosfet spędzałby będąc w połowie otwartym/w połowie zamkniętym (jeżeli wypełnienie PWM wynosiłoby ok. 50%)
    Dodatkowa wada to mocne grzanie się tranzystora, ponieważ przez większość czasu jego Rdson jest dosyć wysokie.
    Inny problem to taki, że np. przy PWM 25% tranzystor mógłby się w ogóle nie załączać, a przy PWM 75% w ogóle by się nie wyłączał.

    Krótko mówiąc przy takim sterowaniu nie powinieneś używać PWM >10kHz. Dopiero taka częstotliwość powoduje, że większość czasu mosfet byłby w porządanym stanie (tzn albo włączony, albo wyłączony).

    Jeżeli użyłbyś drivera, którego powiedzmy średni prąd wynosi 300mA to sprawa wygląda dużo lepiej.
    Czas przełączenia to 0,1uS. Wtedy mógłbyś sterować rozsądnie takim mosfetem z częstotliwością >100kHz.

    Obecnie drivery są tanie i ogólnie banalnie prosto można je dodać do układu. Polecam www.tme.pl i poszukać pod hasłem mosfet driver. Można znaleźć coś za kilka zł.

    Jeszcze co do sterowania. Z obliczeń powyżej wynika, że praktycznie w krańcowych wartościach (zależnie od czasu przełączania tranzystora i częstotliwości sygnału PWM, ale powiedzmy <5% i >95% wypełnienia PWM) sterowanie już nie będzie liniowe, bo tranzystor nie zdąży się wyłączyć/włączyć i albo będzie stale wyłączony (<5%) albo stale włączony (>95%).

    1
  • #11 05 Gru 2006 18:01
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Bardzo ważna sprawą jest eliminacja stanów nieustalonych podczas załączania zasilania, tak trzeba zaprojektować układ aby mosfety nie przewodziły (rezystor między źródło a bramkę), chyba że nie jest istotne ich przewodzenie prądu podczas włączania zasilania.
    Dla sterowania mosfetem w granicach kilkudziesięciu kHz potrzebny jest układ wzmacniający prąd, taki jaki stosuje się w przetwornicach.
    Najlepiej jak umieścisz tu dokładniejsze informacje co robisz, być może problem trzeba rozwiązać inaczej.

    0
  • #12 05 Gru 2006 18:38
    mirekk36
    Poziom 42  

    ... dzięki za kolejne lekcje o MOSFETACH ;)

    ... Dar.El chodziło by mi o to aby za pomocą jak najprostszego układu (najlepiej jeden tranzystor) wysterować sygnałem PWM większą ilość diod LED. Przy różnych układach jakie chcę tu zastosować prąd przepływający przez tranzystor może być od 60mA do 350mA a czasem może ok 700mA. Oczywiście przesadziłem troszkę niechcąco z tą częstotliwością PWM (napisałem wcześniej że ma ona wynieść kilkadziesiąt KHz) ale oczywiście będzie to rzędu kilku KHz (pomyliłem się). W związku z tym chyba mogę pominąć to że będą jakiś minimalny czas przewodziły przy włączaniu zasilania. Czyli rozumiem, że wystarczy tylko rezystor od uC do bramki rzędu 250R ? i będzie ok?

    pozdrawiam

    0
  • #13 05 Gru 2006 18:52
    TWK
    Specjalista elektryk

    A czy nie opłacałoby się wykorzystać kostek ULN2003 lub ULN2803 - koszt układu jest mniejszy niż elementów dyskretnych do samodzielnego konstruowania stopni wyjściowych. Sam już od dawna nie podłączałem jako wyjścia nic innego niż ULN2003. Sterowałem nim nawet duży przekaźnik kolejowy.

    0
  • #14 05 Gru 2006 18:57
    MirekCz
    Poziom 35  

    Według moich obliczeń do 10kHz przy rezystorze 250R nie będzie problemu.
    Jeżeli tranzystor by się mocno grzał, albo w dużym zakresie sterowanie nie byłoby liniowe to możesz na próbę zmniejszyć częstotliwość do 1kHz, ale nie powinno to być potrzebne.

    0
  • #15 05 Gru 2006 19:02
    Dar.El
    Poziom 40  

    Czy bardziej ci zależy na prostocie czy na cenie układu? A jak podchodzisz do sprawności energetycznej układu, przy większej ilości LED może mieć znaczenie. Nie bój się i przyznaj co robisz, z takiej wyrywkowej informacji trudno jest doradzać.

    0
  • #16 05 Gru 2006 19:16
    mirekk36
    Poziom 42  

    - ok nie boję się ;) robię akurat prostą rzecz - listwy diodowe do oświetlania pomieszczenia i chciałbym to wszystko gdzieś razem spiąć i sterować (płynne rozjasnianie i ściemnianie + parę innych efektów w listwach gdzie będą diody RGB) - prosta rzecz i dlatego potrzebuję maksymalnie prostego rozwiązania ;) ... poza tym potrzebuję mieć bardzo małą płutkę i zależy mi na jak najmniejszej ilości elementów. Mam uC w wersji SMD, rezystorki SMD i tylko te tranzystory sterujące by mi się jeszcze jakoś zmiesciły - a jak będzie więcej elementów to będę jeszcze kombinował z płytką albo jej podziałem ...

    0
  • #17 05 Gru 2006 19:32
    Dar.El
    Poziom 40  

    Jeszcze jedno pytanie, diody RGB w jednej obudowie, czy każdy kolor oddzielnie?

    0
  • #18 05 Gru 2006 20:31
    mirekk36
    Poziom 42  

    tak w jednej obudowie, wspólna anoda. Jeśli robię coś na nich to łączę je równolegle do tranzystora (tzn pin każdego koloru z rezystorem do jednego z tranzystorów) i wtedy je zasilam z 5V więc z tym mam mniejszy problem, natomiast diody białe czy niebieskie łączę szeregowo po 3 albo 4 zależy czy mam zasilanie 12 czy 13V

    0
  • #19 05 Gru 2006 21:35
    Dar.El
    Poziom 40  

    Wszystko OK, PWM nie dawaj większego niż 200Hz i sterowanie mosfetem nie może być za szybkie, aby nie robić zakłóceń. Możesz zastosować mosfety w obudowie SO8 ze sterowaniem bramek z 5V (bezpośrednio z uP), ale jeżeli będziesz miał obciążenie kilka amper to lepiej zrobić z 12V. Jeżeli układ w czasie pracy będzie zakłócał inne urządzenia to dolutuj gasiki RC między drenem a źródłem.

    0
  • #20 13 Lut 2007 11:36
    mirekk36
    Poziom 42  

    temat uważam za zamknięty i wyjaśniony

    0