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

Конденсаторы Panasonic. Часть 4. Полимеры – номенклатура

В заключительной, четвертой статье из цикла «Конденсаторы Panasonic» рассматриваются основные достоинства и особенности использования конденсаторов этого японского производителя на основе полимерной технологии. Главной конструктивной особенностью таких конденсаторов является полимерный материал, используемый в качестве проводящего слоя. Полимер обеспечивает конденсаторам высокую электрическую проводимость и пониженное эквивалентное сопротивление (ESR). Номинальная емкость и ESR отличается в данном случае высокой стабильностью во всем рабочем диапазоне температур. А повышенная емкость при низком ESR идеальна для решения задач шумоподавления и ограничения токовых паразитных импульсов в широком частотном диапазоне.

Читать статью

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Приглашаем на вебинар Решения для построения ультразвуковых счетчиков жидкостей и газов на базе MSP430

Компэл совместно с Texas Instruments 23 октября 2019 приглашают на вебинар, посвященный системам-на-кристалле для построения ультразвуковых расходомеров жидкостей и газов на базе ядра MSP430. Вебинар проводит Йоханн Ципперер – эксперт по ультразвуковым технологиям, непосредственно участвовавший в создании данного решения. На вебинаре компания Texas Instruments представит однокристальное решение, позволяющее создавать точные недорогие счетчики жидкостей и газов.

Подробнее...

Только что, AndrK189100 сказал:

Есть же еще внутреннее сопротивление.

Внутреннее сопротивление какого элемента у нас равно 1 Ом?

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? 

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

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.

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.

 

 

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?

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

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

    • By Павел Лопатин
      Добрый день!
      Подскажите, пожалуйста, можно ли вынести переменный резистор 16K1-B10K, L20KC, 10 кОм с ШИМ регулятора на отдельную плату? 
      Какие провода лучше использовать? На какое расстояние можно вынести (длина провода) и изменятся ли от этого характеристики? (все-таки, как я понимаю, появится дополнительное сопротивление от провода)
      ШИМ покупной в RDC2-0024 - фото и схема в аттаче
      DOC002726141.pdf
    • By Иван Красновский
      При подключении напрямую, через резистор в 200 Ом, минуса базы к минус источника питания ток в цепи база - эммитор = 22 мА. При таком же подключении, но если минус (база - минус питания) разорвать и пустить через электроды (типо уровни срабатывая) ток в цепи база-эмитер становиться 1 мА. 
      Подключения не меняется. В чем причина и как устранить?

    • By Bugs Bunny
      Как узнать что это за транзистор, либо поделитесь советом какой сюда можно установить элемент вместо сломаного

    • By Adinetsrock
      Помогите опознать транзистор. Выпаял из бортового компьютера Surf.  Маркировка E144A    K38X

    • Guest Сергей
      By Guest Сергей
      Здравствуйте. В цепи управления вентилятора печки легкового автомобиля стоит управляющий транзистор 2SK3271-01. Оригинальный не найти. Предлагают на замену irfp3306PbF и irf3808. С оригинальным транзистором вентилятор стал работать пульсацией (полная мощность-половина мощности с частотой примерно 1-2 секунды). Потом с перерывами. Потом вовсе замолчал.
      Заменил его на irfp3306PbF. Проработал несколько минут и его пробило. Т.е. вентилятор не работал на полную мощность, не отключаясь.
      Затем заменил его на irf3808. Все заработало, НО некоторая пульсация сохранилась. Мотор вентилятора менял на заведомо исправный - тоже самое. Транзисторы паял без мер предосторожности по статическому электричеству.
      При изучении даташитов на эти транзисторы понял, что 2 выбранных мною аналога проигрывают только по максимальному напряжению исток-затвор. 20 вольт против 30. Но это и так с большим запасом.
      Не хватает знаний полностью разобраться в характеристиках этих транзисторов. Подходят ли аналоги по другим параметрам в данном случае (управление двигателем постоянного тока).
      Электронная плата выглядит так https://a.d-cd.net/d412414s-960.jpg
      Даташит 2SK3271-01 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/61009/FUJI/2SK3271-01.html
      Даташит irfp3306PbF https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/227917/IRF/IRFP3306PBF.html
      Даташит irf3808 https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/68151/IRF/IRF3808.html
      Могут ли использоваться irf3808 и irfp3306PbF в качестве аналога 2SK3271-01 в данном случае? Заранее спасибо!
  • Сообщения

  • Покупай!

×
×
  • Create New...