Не Закрывается Полевой Транзистор (Fds9926A)

[Гость Андрей]

Здравствуйте.

Собираю схему на полевом транзисторе для управления светодиодной лентой от микроконтроллера. Схема такая:

Источником питания служит блок питания на 12 В.

Стабилизатор напряжения L7805.

Микроконтроллер Atmel ATMega16A [datasheet: http://www.atmel.com...ges/doc8154.pdf‎].

Полевой транзистор Fairchild FDS9926A [datasheet: http://www.fairchild...FD/FDS9926A.pdf‎].

Светодиодная лента (в схеме как LED ARRAY) обычная китайская на 12 В длиной 1 метр [что-то типа такой: http://platan.ru/cgi...279&group=42666].

Логика работы схемы такая: при высоком логическом сигнале на выходе микроконтроллера полевой транзистор открывается и всетодиодная лента загорается. При низком логическом сигнале на выходе микроконтроллера полевой транзистор закрывается и лента гаснет. Предполагается плавная регулировка яркости свечения ленты при помощи ШИМ частотой 120 Гц и коэфф. заполнения 0,5 - 99,5 %.

Проблема в том, что при логическом нуле на выходе микроконтроллера светодиодная лента всё равно горит (слабо, но горит, "тлеет").

Тыкался осциллографом: при открытом полевике (логическая "1" на выходе МК) всё работает как надо. Когда МК устанавливает логический "0", то падение напряжения на полевике всего 5 В (должно быть 12 В), а на ленте 7 В (должно быть 0 В), то есть полевик как-будто не закрывается до конца.

Смотрел осциллограцом сигналы управления с МК - всё Ок, когда "1" - на затворе 5 В, когда "0" - на затворе 0 В, то есть с сигналом управления всё в порядке.

Что пробовал:

1. Пробовал при логическом нуле МК коротить отвёрткой затвор полевика на землю (выходы G с S) - лента всё равно слабо горела.

2. Заменял резистор (притягивающий затвор к земле) с 10 кОм на 1 кОм - лента всё равно слабо горела.

3. Шунтировал светодиодную ленту обратным диодом (катодом к +12В, анодом к стоку транзистора) - лента всё равно слабо горела.

4. Шунтировал светодиодную ленту резистором 1 кОм - лента перестала гореть, но только при постоянном сигнале. При ШИМ (120 Гц, коэф. заполнения 0,5%) она всё равно горит.

5. Заменил светодиодную ленту на обычный резистор 24 Ом. Полевик стал работать как надо (открывался и закрывался полностью). Осциллограф при ШИМ рисовал идеальный меандр напряжения на резисторе.

6. Пробовал заменить полевой транзистор на аналогичный - лента всё равно горит (то есть дело не в конкретном экземпляре транзистора).

7. Собирал аналогичную схему на биполярных транзисторах (ULN2804A, TIP120) - всё работает как надо. На другой модели полевика не пробовал.

В принципе, можно установить биполярный транзистор и не париться, но меня интересует работа именно этой схемы с полевым транзистором.

Товарищи, сталкивался ли кто-нибудь с подобным, кто может что-то посоветовать?

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[motoandrey14]

Так светодиод будет светится и при 0.01%, глаза же у людей имеют логарифмическую чувствительность к свету...

А полевик явно косяковый, странно, что он "без нагрузки не работает", резистора в даташите не отражено, попробуй прозвони полевик.

А может флюс не смыл? Он и проводит ток, вот и светятся светодиоды...

Изменено 12 апреля, 2014 пользователем motoandrey14

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Гость Андрей]

Так дело в том, что при постоянном сигнале с МК (логический "0") лента слабо горит. Пункты 1...3 - это при постоянном сигнале, без ШИМ. То есть даже если коротить отвёрткой затвор на землю - всё равно горит. Тоже думал насчёт косячности именно этой модели полевика. Может другой полевик попробовать? Хотя по характеристикам эта модель полевика должна работать идеально в этой схеме.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Гость Андрей]

Полевик не звонил, но менял на аналогичный. И по поводу флюса тоже думал. Нет, не в флюсе дело =)

[motoandrey14]

Дело в том, что вывод светодиода, при закрытом полевике, остаётся в воздухе, и led может светится из-за наводок, если его не шунтировать резистором, что пункт 4 и подтверждает, отбрасывая предыдущие пункты.

Пункт 4 так же подтверждает то, что глаз видит даже "При ШИМ (120 Гц, коэф. заполнения 0,5%) она всё равно горит." Чё ей не гореть то? Это же светодиод, а не лампа накаливания...

Изменено 12 апреля, 2014 пользователем motoandrey14

[Гость Андрей]

Наводки на 4 Ватта? Если бы это был один светодиод на 10 мВт - я бы поверил в наводки, но светится лента мощностью 4 Вт. Для наводок это слишком много. Если вы про наводки на затворе транзистора - то что может быть более помехозащищённым чем перемычка, коротящая два вывода SMD SO8 микросхемы (я про отвёртку между G и S)?

Да и при постоянном логическом "0" с МК падение напряжения на полевике всего 5 Вольт, хотя на нём должно падать всё напряжение источника, то есть все 12 Вольт. Это не объяснить наводками.

Тут дело не в наводках.

Насчёт ШИМ 120 Гц и коэф. заполнения 0,5%. С биполярным-то транзистором всё в порядке. Когда он постоянно выключен - лента не горит (вобще не горит). При минимальном коэф. заполнения (0,5 %) лента очень-очень слабо горит (намного слабее, чем с полевиком, на глаз еле заметно).

Находил аналогичную проблему: http://forum.easyele...php?f=10&t=5092

Проблема один-в-один моя. Но уже с другим транзистором. Там помогла замена транзистора на аналогичный (видимо, испортил полевик пока паял). Может я тоже неправильно их паяю и поэтому порчу? Я сначала в схему, где уже имеется МК, запаиваю транзистор, а потом уже обвязку (резисторы). Может статика убивает транзисторы, поэтому надо сначала обвязку, а потом транзистор...

Вобщем, 2 микросхемы (по 2 полевика в микросхеме) ведут себя одинаково, поэтому я склонен к тому, что они всё-таки исправны.

[motoandrey14]

Ты опять не понял , для свечения светодиода хватает и 0.0000001Вт! Да, про глаза я не зря написал, светодиоды будут светится, даже если запитать через пальцы рук... или одним концом к холодильнику

При нуле на затворе, на стоке - диод! То-есть обрыв цепи!

Светодиодная лента, это НЕ ЛАМПОЧКА, это 3 диода последовательно! А значит, не резистор, а значит, падение на нём минимальное - около 7 вольт. то-есть на полевике никак не будет падение 12 вольт(невозможно), будет около 5В! Это при условии, что сток-исток подкорачивает. (о чём писалось - прозвони, и не разводи флуд и не трать чужое время)

Порядок пайки схем - сначала перемычки\панельки, затем пассивные элементы, и только потом - активные. Полевики - в обязательном порядке антистатический браслет+заземление.

(намного слабее, чем с полевиком, на глаз еле заметно).

А может, там и сглаживающий кондёрчик стоял, время свечения гораздо меньше. Изменено 12 апреля, 2014 пользователем motoandrey14

[Vascom]

И по даташиту чётко написано, что 1мА проходит через полевик при нулевом сигнале на затворе. У других полевиков этот показатель может быть меньше (~100мкА), но всё равно не нулевой.

[Гость Андрей]

И по даташиту чётко написано, что 1мА проходит через полевик при нулевом сигнале на затворе. У других полевиков этот показатель может быть меньше (~100мкА), но всё равно не нулевой.

В даташите чётко написано, что при нулевом напряжении на затворе ток утечки составляет максимум 1 мкА (1 микроАмпер).

Прозвони, и не разводи флуд и не трать чужое время.

Остынь, бро =)

Акей, прозвоню я эти полевики, может действительно где-то коротит =) Но ситуёвина действительно странная...

[Vascom]

Смотри параметр I_DSS (Zero Gate Voltage Drain Current) - он равен 1мА.

[Гость Андрей]

Смотри параметр I_DSS (Zero Gate Voltage Drain Current) - он равен 1мА.

Спасибо за помощь, но этот параметр действительно равен 1 микроАмперу.

μ (мю) - 12-я буква греческого алфавита, в электрических цепях обозначает приставку "микро". Иногда, когда нет возможности напечатать греческую букву, её заменяют на букву "u" латинского алфавита, что тоже означает "микро".

Приставку мили обозначает латинская буква "m".

Поэтому этот параметр чётко равен 1 микроАмперу.

[Геннадий]

"При ШИМ (120 Гц, коэф. заполнения 0,5%) она всё равно горит." Чё ей не гореть то? Это же светодиод, а не лампа накаливания...

Согласен, будет подсвечивать. Великоват резистор в цепи затвора (3кОм) нужно уменьшить, хотя бы до 330 Ом.

И еще, светодиоды - полупроводники. При падении напряжения на них ниже порога переключения (протекания тока) их сопротивление очень велико, даже больше входного сопротивления вашего мультиметра. Поэтому измерительная цепь мультиметра будет замыкать токовую цепь и давать смещение напряжения на ленте, почти равное падению на щупах мультиметра. Поэтому вы никогда не получите полный 0В на светодиодной нагрузке (12В на стоке полевика) при измерении относительно общего провода, т.к. вводите цепь тока (пусть и очень маленькую) параллельно каналу полевика. А вот шунтирующий резистор на 1кОм, установленный параллельно нагрузке убирает этот эффект, т.к. его сопротивление достаточно мало и постоянно.

Изменено 13 апреля, 2014 пользователем Геннадий

[Гость Гость]

Великоват резистор в цепи затвора (3кОм) нужно уменьшить, хотя бы до 330 Ом.

Позвольте с вами не согласиться. Резистор в 3 кОма отвечает за ограничение токов заряда/разряда затвора полевика от ножки микроконтроллера. Полный заряд затвора составляет 9 нКл при напряжении Затвор-Исток в 4,5 В. То есть электрическая ёмкость затвора около 2 нФ. Таким образом, постоянная времени RC цепочки равна 3кОм * 2 нФ = 6 микросекунд. Переходный процесс заканчивается примерно за три постоянных времени, то есть заряд/разряд затвора будет происходить примерно за 6 мкс. Проверял на осциллографе (при работе схемы на резистор 24 Ома) - открытие полевика происходит за 2 мкс, закрытие - за 3 мкс.

При ШИМ в 120 Гц период равен 8,33 миллисекунды, из которых (коэф. заполнения 0,5%) 8,29 мс полевик закрыт, а 0,04 мс (40 мкс) - открыт. Диаграмма напряжения на сопротивлении нагрузки выглядит следующим образом (не в масштабе):

На самом деле, как я уже писал, открытие и закрытие полевика в реальности происходит чуть быстрее - за 2 и 3 мкс соответственно.

Если заменить токоограничивающий резистор с 3 кОм на 330 Ом - тогда фронты нарастания и спадания напряжения на нагрузке будут в 10 раз круче (то есть время переходного процесса сократится в 10 раз - с 6 мкс до 0,6 мкс).

В любом случае, даже с резистором на затворе в 3 кОма время переходных процессов куда меньше чем время открытого состояния полевика (6 мкс куда меньше 40 мкс). Уверен, что уменьшение сопротивления на затворе полевика не возымеет желанного эффекта, то есть врятли лента перестанет светиться.

И еще, светодиоды - полупроводники. При падении напряжения на них ниже порога переключения (протекания тока) их сопротивление очень велико, даже больше входного сопротивления вашего мультиметра. Поэтому измерительная цепь мультиметра будет замыкать токовую цепь и давать смещение напряжения на ленте, почти равное падению на щупах мультиметра. Поэтому вы никогда не получите полный 0В на светодиодной нагрузке (12В на стоке полевика) при измерении относительно общего провода, т.к. вводите цепь тока (пусть и очень маленькую) параллельно каналу полевика. А вот шунтирующий резистор на 1кОм, установленный параллельно нагрузке убирает этот эффект, т.к. его сопротивление достаточно мало и постоянно.

Все измерения провожу осциллографом Tektronix TDS1012B.

[Гость Хохол]

Guest_Андрей

Измерьте ток потребления светодиодов (при этом включите параллельно светодиодам резистор 1 КОм) при закороченном затвор - исток.

Какой именно БП на 12 Вольт Вы используете (схему)?

Когда говорите о свечении, то указывайте его силу и вообще для каждого режима измеряйте ток потребления и указывайте его и силу свечения.

[Геннадий]

Все измерения провожу осциллографом Tektronix TDS1012B.

Не важно чем измеряете. Осциллограф тоже имеет входное сопротивление.

[Гость Андрей]

Печатная плата: http://pixhost.ru/up.../7376a330c0.jpg

Сверху справа микроконтроллер, снизу слева полевики (корпус so8) с обвязкой.

Светодиодная лента: http://pixhost.ru/up.../dcc7ba383d.jpg

Напряжение питания 12 В, мощность около 4 Вт/м, схемотехника примитивная (светодиоды и токоограничивающие резисторы).

Блок питания: http://pixhost.ru/up.../c649bcb36e.jpg

Модель Artpole Light 12V арт. 1553, напряжение 12 В, мощность 200 Вт, частота ВЧ преобразователя 47,63 МГц.

Прошивка для микроконтроллера: http://pastebin.com/raw.php?i=Wa2e3bk2

Принцип работы такой: запрещаем все прерывания, настраиваем порт D (к нему подключены затворы полевиков) на вывод, таймер/счётчик 1 настраиваем на последовательный счёт, при достижении определённого состояния счётчика сбрасываем в ноль или устанавливаем в единицу все выходы порта D. Частота МК - 8 МГц, период переключений порта D около 10 секунд (5 секунд на выходе "1", 5 секунд на выходе "0").

РЕЖИМ "ВКЛЮЧЕНО"

На выходе порта D микроконтроллера высокий потенциал (5 В), который открывает полевики.

Светодиодная лента ярко горит: http://pixhost.ru/up.../5c0a844602.jpg

Напряжение на светодиодной ленте, как и положено, 12 В: http://pixhost.ru/up.../84cbb8e6b5.jpg

Ток через светодиодную ленту, как и положено, чуть больше 0,6 А (токовый шунт 1 Ом): http://pixhost.ru/up.../9ca102016d.jpg

РЕЖИМ "ВЫКЛЮЧЕНО"

На выходе порта D микроконтроллера низкий потенциал (0 В), который закрывает полевики.

Светодиодная лента слабо тлеет (хотя не должна): http://pixhost.ru/up.../3fb5be723a.jpg

Напряжение на светодиодной ленте какое-то непонятное: http://pixhost.ru/up.../713f4289c6.jpg

Ток через светодиодную ленту сложно определить на фоне помех (токовый шунт 1 Ом): http://pixhost.ru/up.../11b29af928.jpg

При замыкании отвёрткой затвора на исток полевика осциллограммы точно такие же, как и в режиме ВЫКЛЮЧЕНО. При шунтировании ленты резистором 1 кОм осциллограммы точно такие же, как и в режиме ВЫКЛЮЧЕНО, но лента уже не горит.

Проверил мультиметром сопротивления Сток-Исток полевиков - у всех оно не меньше 3,5 МОм.

[Гость Андрей]

Прошу прощения, напутал немного. При шунтировании светодиодной ленты резистором 1 кОм напряжение на ленте падает в ноль (и лента не светится, как и должно быть). Без шунтирования ленты резистором 1 кОм лента слабо светится и диаграммы как в режиме ВЫКЛЮЧЕНО.

[motoandrey14]

Ну, и? Пост №5 читал внимательно? Светодиод будет светится, когда лента подключена к источнику помех, даже одним выводом. Сопротивление более 3.5МОм, это по сути обрыв. В даннгом случае источником помех, скорее всего, является незаземлённый импульсный источник питания. Вот и мультиметр(фото не смотрел, осциллограф) показывает переменный ток - , образованный наводками, я про "Напряжение на светодиодной ленте какое-то непонятно". Либо заземли источник, там должен быть значёк заземления, либо избавляйся от наводок шунтированием.

Изменено 14 апреля, 2014 пользователем motoandrey14

[Гость Хохол]

Guest_Андрей

Интересен режим – “"ВКЛЮЧЕНО" скважность 0,5 %” Вы писали о мощности 0,4 Вт – “Если бы это был один светодиод на 10 мВт - я бы поверил в наводки, но светится лента мощностью 4 Вт.”

Вы писали – “Насчёт ШИМ 120 Гц и коэф. заполнения 0,5%. С биполярным-то транзистором всё в порядке. Когда он постоянно выключен - лента не горит (вобще не горит). При минимальном коэф. заполнения (0,5 %) лента очень-очень слабо горит (намного слабее, чем с полевиком, на глаз еле заметно).”

Вы впаивали биполярник конкретно в эту схему с этим БП или это была другая конструкция?

Установлены ли в Вашей конструкции фильтрующие конденсаторы по питанию (электролит + керамика) и где?

Обратите внимание что в режиме – "ВЫКЛЮЧЕНО" “Напряжение на светодиодной ленте” имеет частоту 50 Гц (частота питающей сети) и переменного направления.

В импульсных источниках устанавливают конденсатор между первичной и вторичной цепью, поэтому на корпусе и соответственно на минусе присутствует 0,5 фазного напряжения через конденсатор.

Пробовали ли Вы заземлять корпус БП?

Пробовали ли Вы питать от другого БП?

Измерять утечку транзистора (сток-исток при закороченном ПРОВОДНИКОМ, А НЕ ОТВЁРТКОЙ) следует не мультиметром, а измерять ток мультиметром, подав рабочее напряжение от контрольного источника (без помех – например 2 кроны или трансформаторный (50Гц) БП).

[Гость Андрей]

В режиме ВКЛЮЧЕНО лента горит постоянно без ШИМ. Мощность ленты примерно 4 Вт (на самом деле получилось 12 В * 0,6 А = 7,2 Вт, но это не меняет сути дела).

На биполярном транзисторе пробовал не в этой конкретной плате, а на макетке с аналогичной электрической схемой (микросхемы в DIP корпусах).

Фильтрующие конденсаторы стоят на входе (танталовый на 100 мкФ), плюс обвязка стабилизатора напряжения (на входе 0,33 мкФ, на выходе 0,1 мкФ), плюс на каждом входе питания МК по конденсатору в 0,1 мкФ (как можно ближе к корпусу МК).

Попробовал заземлить блок питания - свечение пропало. О, как! =)

Ещё вопрос в догонку: сильно ли плохо делать печатные платы однослойными? Я рассчитывал, что максимальная частота сигналов с ШИМ будет 120 Гц, поэтому не сильно задумывался о защите от электромагнитных помех, думал только о гальванических. Старался делать ПП как можно дешевле, поэтому у меня она вышла однослойной, без металла (экрана) на обратной стороне. Может из-за этого помехозащищённость контура между затвором и землёй (истоком) совсем никакая, и поэтому от помех на базе транзистора накапливается заряд и он приоткрывается. Есть у кого хорошие советы или ссылки на полезные ресурсы на тему грамотной разводки ПП? Когда я эту плату разводил - уж очень мало информации нашёл по правилам разводки плат. Или всё приходит с опытом?

Вобщем, ВСЕМ СПАСИБО, особенно Guest_Хохол, motoandrey14, Геннадий, Vascom. Проблема решена, все довольны =)

[Гость Колян]

Колхозю сейчас плату управления террариумом. ну там всякие датчики, релюхи, рульмашинки и свет с подогревом с управлением от ардуины.

Столкнулся с той же проблемой непонятного состояния полевиков. Полевички использую какие-то, N типа. милипусечные  SMDшные , резисторы тоже аналогичные и паяю это безобразие на дырчатую макетку в дядюшка Ляо стиле, флюса не отмываючи, мне и так сойдет.

Так вот, диоды сигнальные самосвечением занимались, вентилятор покручивался слегонца , и все было не пойми как, аж второй экземпляр собирать начал. и тут на этот нтопик наткнулся. 

Помогли шунты в 1кОм на каждую нагрузку. Сигнальные диоды погасли, вентилятор остановился, дуль машинку перестало судорожно подергивать.

[100482]

Может быть в этом проблема

7 часов назад, Гость Колян сказал:

Полевички использую какие-то, N типа. милипусечные  SMDшные

Какие то транзисторы, какая то схема?????????

7 часов назад, Гость Колян сказал:

это безобразие на дырчатую макетку в дядюшка Ляо стиле, флюса не отмываючи, мне и так сойдет

Если и так сойдёт (посмотри мультик "Вовка в тридевятом царстве"), чЁ стараться то.

[Lexter]

4 часа назад, 100482 сказал:

Какие-то транзисторы, какая-то схема?

Чего вы придираетесь? Человек семь лет над ответом думал. Это уважать надо.