Jump to content
AndrK189100

Расчет максимальной частоты ШИМ управления полевым транзистором

Recommended Posts

Помогите начинающему разобраться.

Цель совместить повышающий преобразователь и управление нагрузкой с помощью микроконтроллера.

Написал простенькую прогу для attiny45. На одну ногу подал ШИМ сигнал на вторую подается высокий уровень по нажатию кнопки. С управлением нагрузкой проблем нет. Подал 5В на полевик и пошло питание нагрузки.

А вот с преобразованием много вопросов.

Напряжения для режима насыщения транзистора хватает, использую IRL540N.(Logical MOFSET). Максимальная частота ШИМ микроконтроллера(в моем случае) до 500Кгц Из теории построения Step Up DC-DC следует, что чем больше частота, тем меньше нужна индуктивность катушки(в разумных пределах).

Даташит на транзистор.

http://www.infineon.com/dgdl/irl540n.pdf?fileId=5546d462533600a40153565fbd752565

1) Но не могу понять, как рассчитать максимальную частоту ШИМ на которой транзистор не будет зависать в промежуточных положениях. Для того, что бы транзистор открылся/закрылся нужно перезаряжать емкости затвор-исток до напряжения управления и затвор-сток до напряжения на стоке, плюс еще в цепи будет катушка индуктивности и напряжение на стоке  может быть сильно больше.

2) Практикуется последовательно с затвором ставить ограничивающий резистор, т. к. в момент переключения транзистора кратковременно текут большие токи. Вот этот момент тоже непонятен, насколько большие и, какой резистор ставить. Ведь, чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток, следовательно тем больше время перезаряда паразитных емкостей мосфета...

3) В даташите указаны параметры, время включения, время выключения, время нарастания\падения фронта, время обратного восстановления и т. д. Как понимаю, они тоже влияют на быстродействия транзистора

Если можно, объясните на пальцах, как это правильно рассчитать, хотя бы приблизительно, ну и, где почитать можно...

  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Большие токи через затвор обусловлены зарядом его ёмкости. Соответственно резистор должен снизить ток до такого уровня, который может обеспечить выходной порт твоего МК или драйвер.

От этого резистора и ёмкости затвора зависит максимальная частота, с которой может переключаться транзистор. Соответственно считай RC и получишь искомое.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пытаюсь, пока не получается((( Ток ведь зависит от нагрузки. МК дает 5В. Ток, который может он обеспечить 40мА. Не понятно, как рассматривать емкость затвора, как конденсатор? Тогда получается, Imax=U/R. В начале заряда емкости она почти КЗ и ток будет стремится к 5А Нужен резистор на 125Ом. Ну емкость имеет, какое-то внутреннее сопротивление. Т. е. надо, где-то 100Ом. Чувствую, что, где-то я не прав... Гуглил, ставят резисторы от 20-30Ом до 10КОм

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Новинки и уникальные решения Molex. На что обратить внимание и почему»

7 апреля приглашаем на вебинар, который будет интересен разработчикам и инженерам-схемотехникам, интересующимся тенденциями рынка, новыми перспективными решениями для соединений «провод-провод», «провод-плата», «плата-плата». Для инженеров КИПиА и IT будут освещены уникальные решения Molex для «удлинения» интерфейсов HDMI, DisplayPort и USB даже в условиях сильного зашумления, а также семейство бесконтактных датчиков Contrinex. Помимо этого, будет уделено внимание дальнейшему развитию направления антенн, где Molex имеет ряд интересных и уникальных решений

Подробнее

5 минут назад, AndrK189100 сказал:

она почти КЗ и ток будет стремится к 5А

А почему КЗ имеет сопротивление 1 ом? 5в/1ом=5а 

 

Какой нагрузкой вам надо управлять?


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Измеряем мощность в режиме реального времени с помощью ИС регистратора потребляемой мощности

Одной из важнейших функций обеспечения работы системы управления питанием является измерение среднего значения потребляемой мощности критичных участков цепи питания в режиме реального времени. Микросхемы регистраторов производства Maxim Integrated имеют встроенную функцию накопления измеренных значений мощности и предоставляют на выходе данные, пригодные для вычисления ее среднего значения. В статье рассматриваются различные примеры использования регистраторов для проведения критичных измерений мощности в режиме реального времени.

Подробнее

Только что, AndrK189100 сказал:

Есть же еще внутреннее сопротивление.

Внутреннее сопротивление какого элемента у нас равно 1 Ом?


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, это прикидки. У конденсатора есть внутреннее сопротивление, какое-то. В любом случае максимальный ток будет очень незначительное время и ничего пожечь не должен.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, AndrK189100 сказал:

У конденсатора есть внутреннее сопротивление, какое-то.

Оно действительно реально стремиться к нулю. Не к одному ому, а к 0.

2 минуты назад, AndrK189100 сказал:

В любом случае максимальный ток будет очень незначительное время и ничего пожечь не должен.

Сразу не прожгет, а со временем, да.

 

Вопрос который остался без ответа: Какой нагрузкой в итоге надо управлять? 


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Так у тебя же ШИМ, максимальный ток будет часто и много. Ставь 150-200Ом чтобы гарантированно не превысить.

Если нужна больше скорость, то надо ставить дополнительную схему между МК и затвором.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот и пытаюсь разобраться. Если воткнуть R 200Ом на какую частоту хватит тока. Входная емкость транзистора 1800 пФ. Почти полный заряд это 3T т. е. где-то 1мкс Но есть еще катушка.

А т. к. планируется повышать напряжение до 60В.  Закрываться надо быстро-быстро...

Нагрузка планируется 60В и 3А. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Неплохая статья для понимания работы полевиков и управления ими.


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites

3Т у тебя почти 1 мегагерц. Так что всё нормально.

Edited by Vascom

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо. Почитаю.

2 минуты назад, Vascom сказал:

3Т у тебя более сотни килогерц. Так что всё нормально.

Вот это и смущает. Катушка здоровой получится. Прихожу к мысли, что надо или драйвер ставить, или делать отдельно бустер на какой нибудь MAX6009

Млин. Когда-то давно у меня по ТОЭ пятерка в ЛЭТИ была...

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 минуту назад, Vascom сказал:

схему между МК и затвором.

Она по любому нужна, этот транзистор полностью не открыть 5-ю вольтами.


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, AndrK189100 сказал:

Я смотрел, что на 5В затвора и 60 сток-исток далеко за 10А ток.

Вы правы, это транзистор Logic-Level Gate Drive  и на вашем токе при определенной частоте даже радиатор может не понадобиться.

Вопрос только в токе которым вы его будете открывать и частоте. Если добавить небольшую схему из статьи (рис. 10) которую я вам порекомендовал этот вопрос вы легко решите.  

Кстати резистор в 125 ом вам не понадобиться, если выходы котроллера переходят в режим ограничения тока при превышении 40ма.

 

 


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, AndrK189100 сказал:

как рассчитать максимальную частоту ШИМ на которой транзистор не будет зависать в промежуточных положениях

Нет такой частоты. Базовая формула Q=I*t (из школы).

Для ваших 500 кГц (период 2 uS). Понадобится фронт < 50 нс, в течении которых ваша схема управления должна будет выдавать Qg/t=50нКл/50нс=1 А. Говорите, контроллер у вас?....Надорвётся он :acute:.

С вашими 200 Омами на 5 кГц будет ещё более-менее.

1 час назад, Armenn сказал:

сопротивление какого элемента у нас равно 1 Ом?

Внутреннее сопротивление поликремниевого затвора мосфета от 1 до нескольких Ом.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, я же чувствую, что, где-то подвох.) 500КГц это максимальная частота ШИМ без подключения внешнего кварца. Я смотрел аппаратные решения, например XL6009. Там 400Кгц.

 Видел схемы бустеров на NCP450A, у этого ШИМ 180Кгц. Боюсь представить размер катушки при 5Кгц и токе 2-3А. Для меня в приоритете компактность. Всякие там пульсации не важны. Задача, простая, зарядить конденсатор, потом по кнопке его разрядить в нагрузку. Видимо придется ставить драйвер, если есть с нужными характеристиками, или городить бустер отдельно от схемы управления.

19 минут назад, Vslz сказал:

Нет такой частоты. Базовая формула Q=I*t (из школы).

Формулу знаю. Имел ввиду режим, когда паразитная емкость не разрядилась, а на ноге уже высокий уровень. Надеюсь понятно объяснил. Я программист и даже не EMBEDDED. Совсем недавно заинтересовался микроконтроллерами и электроникой. С программированием проблем нет, а вот со схемотехникой не дружу.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 минуты назад, Vslz сказал:

Внутреннее сопротивление поликремниевого затвора мосфета от 1 до нескольких Ом

Откуда информация, источник можно?


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites

В некоторых даташитах есть, особенно по новым приборам. Есть в моделях мосфетов в LTSpice.

Для примера думаю будет достаточно нескольких полевиков.

2017-04-14_221227.gif

2017-04-14_221618.gif

2017-04-14_221757.gif

2017-04-14_221904.gif

2017-04-14_221945.gif

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, AndrK189100 сказал:

Входная емкость транзистора 1800 пФ

Для менее-более полного удовлетворения запросов между микроконтроллером и мосфетом эмиттерный повторитель на комплементарной паре. КТ972 и КТ973.

Share this post


Link to post
Share on other sites
55 минут назад, Vslz сказал:

Есть в моделях мосфетов в LTSpice

IRFHM831 - 0,5 Ом.

IRFZ46Z -0,593 Ом


Избегайте тех, кто старается подорвать вашу веру в себя. Эта черта свойственна мелким людям. Великий человек, наоборот, внушает чувство, что вы можете стать великим. (Марк Твен)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, igorillich сказал:

Для менее-более полного удовлетворения запросов между микроконтроллером и мосфетом эмиттерный повторитель на комплементарной паре. КТ972 и КТ973.

Хм. Ну, наверное имеет право на жизнь. Но, как-то устарело уже? Есть же уже готовые сборки, всякие драйверы, да и чего только нет. Глаза разбегаются. Проблема в другом. Информации по всяким слаботочным схемам вагон, а вот по силовой электронике не так много. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Similar Content

    • Guest Ivan2020
      By Guest Ivan2020
      Вопрос такой:
      Какая самая простая схема преобразования
      прямоугольного ШИМ напряжения с 50% заполнением вида:
      ` _ ` _
      _| |_| |_
      на пике 24В, на минимуме 0В, т.е. в среднем получается 12В.
      в 12В DC напряжение  вида:
      -----------------------
      Ну то есть ШИМ сигнал нужно преобразовать в обычный сигнал.
      Схема должна преобразовывать в зависимости от ШИМ, т.е. если ШИМ будет 33% заполнением, т.е. 0.33*24В(на пике)=8В в среднем, то схема должна давать 8В прямую линию (с минимальным разбросом напряжения).
      Если есть готовая микросхема, то можно ее название дать.
    • Guest Аноним
      By Guest Аноним
      Собрал ЛБП по этой схеме, но без конденсатора C2. Очень сильно греется T2(КТ805АМ), чуть не пробило за секунд 10 работы. Подскажите, в чём дело и как исправить.
    • By Александр Барищук
      Для начала стоит отметить несколько вещей: я не электронщик ни разу. Пожалуйста, не нужно меня корить, что я не понимаю элементарных вещей и так далее. В университете нужно сделать работу совершенно не по моей специальности. Я понимаю как и что, но только в очень общих чертах, поэтому и пишу сюда.
      Программная среда - Micro-Cap 12.2.0.3
      Имеется биполярный p-n-p транзистор BD169. Нужно найти рабочую точку по заданным параметрам, а именно: ток коллектора: 380 мА, напряжение коллектор-эмиттер: 9 В. Как построить выходную ВАХ данного транзистора? Я нашел схему в интернете (см. картинку), по которой строиться выходная ВАХ, и вроде бы все хорошо, НО как определить параметры источника тока и источника напряжения? Я прекрасно понимаю, что вопрос ОЧЕНЬ глупый, но, пожалуйста, проявите терпение. 

    • Guest Роман
      By Guest Роман
      Добрый день, форумчане. Такая задача. Хочу создать несколько устройств на светодиодах. Задача каждого в том, чтобы от движения (датчик вибрации, наклона) светодиод начинал моргать, переливаться и т.д. Подпитывается всё от батарейки, конечно же как можно меньших размеров (таблетка).
      Собственно я уже реализовал такое пробное устройство на ATtiny13, вибродатчике 18015 и батарейке CR1220. Всё работает, но хотелось бы это дело и удешевить и уменьшить в размерах, если это конечно же возможно. Особо в параметрах МК я не разбираюсь, но могу сказать что мне от неё точно нужно:
      1) Маленький размер
      2) Как минимум 1 канал ШИМ (а лучше 3, для переливания трёх светодиодов RGB)
      3) Память на 1Кб (программу для одного такого устройства приложу ниже, может её можно и сократить, но не факт что такую же, но на три диода получится ужать)
      4) Низкое потребление или возможность подключения режимов с низким потреблением.
      5) Работа от 3В. (от таблетки)
      6) Возможность программирования через Arduino UNO (но другие варианты тоже рассматриваю, просто Arduino уже есть)

      Повторюсь пока что нашел и использовал только ATtiny13, который меня вполне устроил, но он достаточно дорогой и в корпусе SOIC его найти достаточно проблематично. К тому же как мне показалось, он слишком хорош для такого проекта. Повторюсь, я чайник, и может есть какие-то более дешевые аналоги.

      Очень надеюсь на Вашу помощь. Заранее большое Вам спасибо!
      Прикладываю обещанный мною код:
      int vib = 4; int led = 0; long loopTime = 5000; void setup() { pinMode(led, OUTPUT); pinMode(vib, INPUT); } void loop() { if (digitalRead(vib)){ unsigned long currentMillis = millis(); while(millis()-currentMillis<=loopTime) { for(int fadeValue = 0; fadeValue <=255; fadeValue+=5){ analogWrite(led,fadeValue); delay(2); } for(int fadeValue = 255; fadeValue >=0; fadeValue-=5){ analogWrite(led,fadeValue); delay(2); } for(int fadeValue = 0; fadeValue <=255; fadeValue+=5){ analogWrite(led,fadeValue); delay(2); } for(int fadeValue = 255; fadeValue >=0; fadeValue-=5){ analogWrite(led,fadeValue); delay(2); } digitalWrite(led, LOW); delay(600); } } }  
    • By g2px
      Добрый вечер! У меня возникла сложность с нехваткой знаний в области схемотехники: хочу построить усилитель 100w, но проблема в том, что я без понятия какими формулами пользоваться при расчете класса AB. Может кто, пожалуйста, подсказать формулы или литературу? Транзисторы, подключённые по данной схеме: 2sc5198, 2sa1941, 2sc5200, 2sa1943. Заранее благодарен!

×
×
  • Create New...