Jump to content

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...

  

Link to comment
Share on other sites

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

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.

Link to comment
Share on other sites

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

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

Link to comment
Share on other sites

Hongfa для различных применений в Компэл. Большой выбор в наличии!

Компания HONGFA - это не только крупнейший в мире производитель электромеханических реле, но также производитель конденсаторов, вакуумных прерывателей, трансформаторов и низковольтного коммутационного оборудования. На складе КОМПЭЛ регулярно поддерживаются около 100 самых популярных позиций электромеханических реле. Реле Hongfa могут заместить многие изделия производства недоступных брендов. Подробнее>>

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

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)

Link to comment
Share on other sites

Тренды и лучшие решения для разработки зарядных станций в России

К 2029 году в России прогнозируется увеличение числа зарядных станций до 40 000. При этом отечественный рынок электротранспорта имеет климатические, потребительские и географические особенности. Для успешной разработки и построения инфраструктуры станций заряда в России идеальным вариантом является использование решений и электронных компонентов китайских производителей – лидеров индустрии электротранспорта и возобновляемой энергетики, которые уже представлены в КОМПЭЛ. Подробнее>>

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

Секреты депассивации литиевых батареек FANSO EVE Energy

Самыми лучшими параметрами по энергоемкости, сроку хранения, температурному диапазону и номинальному напряжению обладают батарейки литий-тионилхлоридной электрохимической системы. Но при длительном хранении происходит процесс пассивации. Разберем в чем плюсы и минусы, как можно ее избежать или уменьшить последствия и как проводить депассивацию батареек на примере продукции и рекомендаций компании FANSO EVE Energy. Подробнее>>

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

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)

Link to comment
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.

Link to comment
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)

Link to comment
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.

Link to comment
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. 

Link to comment
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)

Link to comment
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...

Link to comment
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)

Link to comment
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)

Link to comment
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.

Link to comment
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.

Link to comment
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)

Link to comment
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

Link to comment
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.

Link to comment
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)

Link to comment
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. 

Link to comment
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
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
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...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
×
×
  • Create New...