Подбор мосфета. Помогите связать концы с концами

[-=FISHER=-]

Приветствую всех!

 

Я сейчас разрабатываю (не тупо повторить, а хочу именно разобраться что к чему) контроллер ДХО в авто (Дневные Ходовые Огни) на микроконтроллере. Для управления нагрузкой (светодиодными модулями) я выбрал N-канальный полевой транзистор. И вот встал вопрос подбора конкретной модели. Основные вопросы которые меня сбивают с толку:

 

1. В заведенном авто напряжение бортсети ~14В, значит параметр Vds должен с запасом примерно 20-30В. Верно?

2. Параметр Ids я выбираю опираясь на потребление нагрузки, но что если для моих светодиодных модулей указан не ток потребления, а мощность? Например 10 Вт, значит ли это что они потребляют ток по формуле I=P/U=10 Вт / 14 В = 700 мА ? Тогда значит мне достаточно чтобы Ids был примерно от 2 А. Верно?

3. Так же нужно рассчитать мощность, которая выделится на мосфете, я нашел такую формулу: ток проходящий через DRAIN - SOURCE  умноженный на напряжение, которое упадет на переходе DRAIN - SOURCE при определенном Vgs (берется из графика в даташите). А в другом источнике я нашел что мощность, выделяемая на транзисторе рассчитывается по другой формуле: P = I² * Rds. Расчётные значения сильно отличаются. Какая из них верная?

4. Я хочу подавать на GATE ШИМ с МК, чтобы регулировать яркость светодиодов. Этот момент как-то отражается на выборе мосфета?

 

После того как я получу всю информацию по подбору мосфетов, я обещаю записать всё по пунктам в блокнот и больше никогда не спрашивать про это.

[Реклама]

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

[v1ct0r]

1;2. - в принципе верно, но могут быть нюансы

3. 

31 минуту назад, -=FISHER=- сказал:

я нашел такую формулу: ток проходящий через DRAIN - SOURCE  умноженный на напряжение, которое упадет на переходе DRAIN - SOURCE при определенном Vgs (берется из графика в даташите). А в другом источнике я нашел что мощность, выделяемая на транзисторе рассчитывается по другой формуле: P = I² * Rds. Расчётные значения сильно отличаются. Какая из них верная?

верны обе, неверен подход

приведенное в даташите  Rds   верно  при определенном Vgs, которое указано  там же для приведенного   Rds 

при другом напряжении на затворе   Rds  будет другим

 

[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

[-=FISHER=-]

1 минуту назад, v1ct0r сказал:

верны обе, неверен подход

Хорошо, у меня в качестве управляющего сигнала планируется ШИМ, скорее всего через другой транзистор. Как быть в таком случае с мощностью? Я не прошу громоздких математических выкладок. Мне просто нужно понимать будет кипятиться мосфет или нет.

[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

[v1ct0r]

раз вы управляете мосфетом при помощи ШИМ, то вам сам бог велел открывать его полностью, а для этого подавайте на затвор напряжение с амплитудой при которой он полностью открыт - для которого обычно и указано  значение  Rds 

[-=FISHER=-]

 

6 минут назад, v1ct0r сказал:

раз вы управляете мосфетом при помощи ШИМ

Тогда в Пункте 3 для моего случая будет справедлива эта формула P = I² * Rds ?

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем -=FISHER=-

[BARS_]

1 час назад, -=FISHER=- сказал:

Этот момент как-то отражается на выборе мосфета?

Да. Исходя из частоты ШИМ выбирается быстродействие MOSFET.

 

19 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Как быть в таком случае с мощностью?

В даташите на MOSFET есть график зависимости тока от напряжения на гейте. Ток вы знаете, следовательно, можете выбрать то напряжение, когда транзистор откроется полностью и его сопротивление станет равно Rds. А потом уже применить формулу P = I2 * Rds.

 

P.S.

Тут лучше всего брать МOSFET с материнок и аналогичные, которые управляются логическим уровнем. Управлять будет проще.

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем BARS_

[v1ct0r]

15 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Тогда в Пункте 3 для моего случая будет справедлива эта формула P = I² * Rds ?

да

при полностью открытом мосфете обе должны будут давать практически одинаковый результат

[-=FISHER=-]

5 минут назад, BARS_ сказал:

Тут лучше всего брать МOSFET с материнок и аналогичные, которые управляются логическим уровнем. Управлять будет проще.

Так называемые Logic Level? Их основная особенность что они "привязаны"  к логическим уровням и полностью открываются при ~5В ?

6 минут назад, BARS_ сказал:

Исходя из частоты ШИМ выбирается быстродействие MOSFET.

Я использую МК AtTiny13, настраиваю 8 битный таймер счётчик на "Fast PWM" при этом устанавливаю предделитель счётчика на 256. Исходя из тактовой частоты МК в 8МГц, можно ли считать что частота ШИМ 8Мгц / 256 = 31,25 кГц? Если так , что за параметр "быстродействие" у мосфета?

[v1ct0r]

8 минут назад, -=FISHER=- сказал:

1. можно ли считать что частота ШИМ 8Мгц / 256 = 31,25 кГц?

2. что за параметр "быстродействие" у мосфета?

1. да

2.

td(on) Turn-On Delay Time — время открытия транзистора.

tr Rise Time — время нарастания импульса открытия (передний фронт).

td(off) Turn-Off Delay Time — время закрытия транзистора.

tf Fall Time — время спада импульса (закрытие транзистора, задний фронт).

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем v1ct0r

[-=FISHER=-]

18 минут назад, BARS_ сказал:

Исходя из частоты ШИМ выбирается быстродействие MOSFET.

 

4 минуты назад, v1ct0r сказал:

td(on) Turn-On Delay Time — время открытия транзистора.

Окей, допустим частота ШИМ 31,25 кГц, какие для неё должны быть параметры быстродействия мосфета?

[BARS_]

Сумма всех времен должна быть не выше, чем период ШИМ

[-=FISHER=-]

10 минут назад, BARS_ сказал:

не выше, чем период ШИМ

Если взять частоту таймера-счётчика в 31250 Гц, и размер счётного регистра в 8 бит, справедливо ли что период ШИМ будет равен 31250 / 255 = 122 Гц?

[v1ct0r]

период - это время, а не частота 

T =1/F

[-=FISHER=-]

Только что, v1ct0r сказал:

T =1/F

Значит T = 1/31250 = 0,000032, чего секунды получается?

[v1ct0r]

ну конечно - 32 милисекунды

[-=FISHER=-]

2 минуты назад, v1ct0r сказал:

ну конечно - 32 милисекунды

Спасибо! Почему-то в даташите вообще не указаны единицы измерения.

Значит, как сказал @BARS_, нужно сравнивать сумму всех времен из даташита 18+257+32+64 = 371 мс и моё расчётное значение периода T = 1/31250 = 0,000032 = 32 мс, выходит что 371 > 32, значит всё хорошо и таким ШИМом, такой мосфет будет успешно управляться?

[BARS_]

Нет. Время транзистора должны быть МЕНЬШЕ периода ШИМ. А значения в даташите скорее всего в наносекундах дано

[-=FISHER=-]

18 минут назад, BARS_ сказал:

А значения в даташите скорее всего в наносекундах дано

Вы правы! В другом даташите той же фирмы уже указаны наносекунды.

Получается для этого примера, 18+49+59+60=186 нс = 0,186 мкс, а в расчёте 32 мкс, соответственно Время транзистора (0.186 мкс) значительно меньше периода ШИМ (32 мкс). Получается будет штатно всё работать и греться не должно? 

27 минут назад, v1ct0r сказал:

ну конечно - 32 милисекунды

Кстати не милисекунды, а микросекунды.

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем -=FISHER=-

[v1ct0r]

да правильно микросекунды, протупил  

[-=FISHER=-]

1 час назад, BARS_ сказал:

Тут лучше всего брать МOSFET с материнок и аналогичные, которые управляются логическим уровнем.

Не могу понять, как отфильтровать например в Чип и Дипе транзисторы по признаку logic level. Если знаете, подскажите пожалуйста простой способ как подобрать транзистор именно logic level. 

 

И я правильно понимаю что в таком случае я смогу подключать Gate мосфета через резистор к порту МК?

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем -=FISHER=-

[chip-chip]

Ограничение тока выхода МК никто не отменял. И емкость затвора! И будет у вас при прямом подключении к выходу МК пологое нарастание и столь же пологий спад импульса вследствии ограничения тока выхода МК. Примените буферный каскад на одном, а лучше двух биполярных транзисторах перед мосфетом. Тогда можно оперировать понятием сопротивление открытого канала. Чем меньше - тем лучше. Будет меньше тепла выделяться!

Это  на пальцах обьяснено!

[-=FISHER=-]

1 час назад, chip-chip сказал:

Примените буферный каскад на одном, а лучше двух биполярных транзисторах перед мосфетом.

Но ведь изначально тема вообще о том как подобрать мосфет транзистор. А если использовать ещё два биполярных транзистора. Всё сказанное выше - справедливо?

1 час назад, chip-chip сказал:

Это  на пальцах обьяснено!

Если у Вас будет время, могли бы Вы привести хотя бы упрощённый пример расчета полевого транзистора и каскада из биполярных для его управления, если в качестве условия дано: нагрузка 14 В, 1,5 А. Управление с МК при помощи ШИМ. Общее питание схемы так же 14В.

[chip-chip]

Справедливо. И к конкретному случаю тоже. Но надо дать понять человеку о подводных камнях в этом выборе!

[-=FISHER=-]

13 минуты назад, chip-chip сказал:

Но надо дать понять человеку о подводных камнях в этом выборе!

Я бы очень хотел понять принцип подбора мосфетов для управления нагрузкой с МК при помощи ШИМ. И конечно если можно то самым правильным способом )

Что я уже знаю?

1. Vds: он должен быть в 1,5 - 2 раза больше чем напряжение для работы нагрузки;

2. Ids: он должен быть так же 1,5 - 2 раза больше чем ток нагрузки;

3. Исходя из частоты ШИМ выбирается быстродействие MOSFET. Период ШИМ должен быть больше суммы всех временных характеристик транзистора;

4. Ещё нужно убедиться в том что корпус мосфета способен рассеять ту мощность, которая на нем выделится при прохождении тока нагрузки. Рассчитывается по формуле P = I² * R_ds при определенном V_GS и сравнивается с табличным значением.

Какие вопросы остались:

1. Как правильно управлять мосфетом? Вернее Как правильно организовать посредника между выводом МК и затвором полевого транзистора?

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем -=FISHER=-

[chip-chip]

Самый правильный в данном случае способ - эмпирический. Первое условие - что имеем в наличии? Смотрим характеристики. Напряжение сток-исток, емкость затвора и сопротивление открытого канала. Также рассеиваемую мощность без радиатора. Допустим ТО-220 рассеивает 1.5 Вт. Имеем сопротивление канала допустим 0.1 Ом. Считаем мощность на этом сопротивлении при токе 0.7А (у вас!). Но опять же... это мощность полностью открытого канала. Можно конечно просчитать затягивание фронтов возрастания-спада при заданном МК (Согласно даташита 25мА) токе заряда затвора и потом интегрировать полученную кривую для подсчета уже средней мощности. Но оно вам надо? Нет. Тогда смысл сводится к увеличению крутизны этих фронтов. Поэтому два или хотя бы один биполярный транзистор необходимы для увеличения тока заряда хотя бы до 100-150мА. Посмотрите как это реализовано в других схемах. В разделе схемы ДХО.

Изменено 24 апреля, 2018 пользователем chip-chip