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

Металл-композит как альтернатива ферриту: дроссели Panasonic семейства ETQP

Современные электронные устройства требуют все более компактных и эффективных компонентов. Новые металл-композитные дроссели обладают рядом преимуществ перед дросселями с ферритовым сердечником. Они не имеют ярко выраженного насыщения, обладают отличными частотными свойствами и способны работать при температурах до 150°C и выше. Все это делает их альтернативой стандартным дросселям с ферритовым сердечником в широком спектре автомобильных и промышленных приложений.

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
                     

Новые литиевые ХИТы Fanso работают даже при +150ºС!

Когда приходится учитывать работу в экстремальных условиях, к выбору электронных компонентов подходишь с особой тщательностью. Высокие температуры, большие перепады давления, труднодоступность – все это требует специальной продукции. Склад КОМПЭЛ пополнился новыми литиевыми ХИТами Fanso, стабильно работающими даже при температуре до 150 ºС. Батарейки имеют номинальное напряжение 3,6 В, обладают ёмкостью от 700 до 14000 мАч, работоспособны в широком температурном диапазоне -20…150ºС и имеют низкий саморазряд (не более 3% в год в нормальных условиях хранения).

Подробнее о высокотемпературной линейке

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

    • By Alexsei-56
      Демонтаж.
      Конденсаторы
      1) WIMA MKP10 2,2МКФ    1000DC 600AC-32-21-11-  27шт 120р-руб за 1шт  от5шт по 100р
      2) WIMA MKS4  0,1МКФ    1000v размер 26-15-6 -  18шт-80руб   за 1шт 
      3) WIMA MKP10 0,047МКФ  1000DC 600AC-18,5-15-8- 27шт-40р-руб за 1шт
      4) MPX-X2     1,0 МКФ   275VAC                  8 шт-10р-руб за 1шт
      5) MPX-X2     0,22 МКФ  275VAC                  5 шт-5р-руб за 1шт
      6)CBB62B-X2   1,0 МКФ   280vAC                  3 шт-10р-руб за 1шт
       
      Транзисторы
      20)IRG4PH40KD  IGBT 600В  42А, [TO-247AC]  76шт -170руб больше 5шт по140руб 
      21) 
      24)IRFP 450 N-канал 500В  14А [TO-247AC]   56шт -50руб  больше 5шт  по40руб
      25)IRF460 Транзистор полевой N-MOS 500V,20A,280W TO-247  27шт-1шт-50руб  больше 5шт  по40руб
      26)SPW47N60C3  -N-650v    47A    -TO-247-   20шт 250p за 1шт от5шт по 220р
      27)IXTQ76N25T  -N-250v    76A    -TO-3P -   5шт  200p за 1шт
      28)IKW40N120H3 IGBT 1200v 40A- TO-247-17шт 150p за 1шт от5шт по 130р
      29)IKW75EE5    IGBT 650v  75A- TO-247-10шт 300p за 1шт
      30)IKW50EN5    IGBT 600v  50A- TO-247-52шт 180p за 1шт от5шт по 150р
      31)SCT2080KE Карбидокремниевый силовой МОП-транзистор, N-канальный, 35А, 1.2кВ, 0.08Ом, TO-247-15шт 1300p за 1шт
      Диод
      40)P600k-Стандартный восстанавл диод,800В,6А,Один,1,35В,400А-      22шт-1шт 30руб больше  5шт по20руб
      41)BZW-50-180vv -TVS DIODE 180VWM 410VC R6 30шт-1шт 80руб больше 10шт по60руб
      42)VS-MBR20100CTPBF, Диод Шоттки , 2х10А, 100В, общий катод [TO-220AB] 52шт-1шт60руб больше 5шт по50руб
      43)APT60DQ120BC-    1200v 60A- TO-247-11шт 250p за 1шт
      44)АРТ60Д60BG  600V  60A TO-247  15шт-1шт- 200руб больше 5шт по180руб 
      45)RHRP8120         1200v 8A - TO-220-8шт  30p  за 1шт
      46)RHRP1560         600v 15A - TO-220-12шт 35p  за 1шт
      47)
      Пересылка за счет покупателя.В Москве встреча,проверка Вашим прибором .
      Дополнительные фото по запросу.



    • By shnurk1983
      Доброго дня всем. Помогите новичку пожалуйста. Занедорого достались фары от гибридного авто в которых светодиоды вместо галогеновых ламп. Достались без блоков-драйверов. Купить их не предлагайте ( дорого (. Очень хочу их правильно запитать, чтоб долго прослужили. Питать от бортовой сети авто 12 вольт (при заведенной машине 13,4-14,1 вольт). Вскрыв фару обнаружил что светодиоды (их 3 штуки) соединены последовательно. Имею в арсенале два блока питания регулируемых. Один до 12 (14 мах) вольт, второй до 36 (39 мах). Сначала подключил к 12 вольтовому - реакции 0. Потом к 36и вольтовому - тоже 0. Отцепил один светодиод и оставшиеся 2 последовательно зажглись примерно на 36 вольт (ток больше 0,8 ампера не давал) И включал их кратковременно чтоб не деградировали. Как светят - фото ниже прилагаю. Светодиод определить не могу - надписей на нем нету. Измерил падение напряжения на одном светодиоде - примерно 10,5 вольт. Включил его через резистор 620 ом (0,125 Вт) подавал напряжение и следил за током. Примерно с 14 вольт на светодиоде стало 10,4 вольта и крутил БП до 18-19 вольт - на светодиоде осталось 10,5 Вольт. Ток опять же больше 0,8 Ампера не давал (этот ток примерно на 19 вольтах через резистор). Читал на китайском сайте nichia храктеристики примерно таких светодиодов - там напряжение питания и 7,3 вольта и 9,8 ( мах 10,5 по таблице) и ток 1 ампер - а я про свои ничего не знаю. Может на моих тоже ток 1 ампер можно подать? Импульсным током?  Или сколько надо? Как опредилить? Поставил маленький радиатор на светодиод временно чтоб контролировать нагрев - на 0,8 ампера уже достаточно теплым становится но это при постоянном токе от БП.
      Вопросы:
      1 При импульсном токе светодиоды не так сильно греются?
      2 Как определить светодиод? Может есть какие сайты?
      3 Слышал что паралельно подключать светодиоды нельзя только последовательно? Чтоб равномерно ток распределился?
      4 Если запитывать последовательно то нужно делать преобразователь напряжения? Китайский DC-DC не подойдет?
      5 Хочу в каждой фаре запитать диоды отдельно импульсным током ( два последовательно - те что в линзах стоят и один отдельно - что в боковой подсветке) Если светодиод уже питается от 10,5 вольта - можно отдельно на каждый сделать шим драйвер или как лучше?
      6 Есть в арсенале ардуино нано и обычная. Можно с нее пускать импульсы для открывания ключей (и какие лучше ставить). Например едешь на машине прямо - горят два светодиода в линзах, начинаешь поворачивать - включается третий светик - который в боковой подсветке (горят все три)
      7 Если 5 и 6 возможно - какой частотой импульсов питать светодиоды? И какая скважность импульса должна быть хоть примерно? Хватит ли частоты ардуинки для этого? Или это лишнее и достаточно на NE555 сделать с ключем ШИМ? 
      Голова уже кипит от моих "знаний" - подскажите кому не сложно? Отблагодарю $ на номер телефона закину. Заранее спасибо. С Уважением, Санечек )






    • Guest Виталий
      By Guest Виталий
      Здравствуйте. На схеме изображено устройство синхронизации тиристорного преобразователя, а ниже временные диаграммы сигналов.Помогите пожалуйста разобраться, какую роль выполняет диод в данной схеме, и как изменится выходной сигнал, если диод заменить резистором? Или может быть на второй схеме резистор, потому что источник питания другой?


    • By Константин Лысаков
      Здравствуйте уважаемые форумчане, с самого начала моего знакомства с электроникой находил все ответы на казалось неразрешимые вопросы на вашем форуме. Но вот возник такой,на который ответа у вас пока нет.Виновник торжества- Кумир у001 взят в ушатанном состоянии,электролиты(любимая здесь тема) поменяны,заменены пробитые транзисторы,диоды. Как итог проделанной работы-запел один канал,чудно запел,а вот второй не даёт покоя третий день. Ноль на выходе выставлен,ток покоя тоже (положение резисторов почти как на заводской установке)После подключения кабеля на вход УМ,либо при подключении предусилителя к УМ,волнообразно нарастает и спадает ток потребления оконечных транзисторов, и напряжение на коллекторе транзистора V11(он исправен)   с изменением гула трансформатора и нагревом резистора R54. Почти все транзисторы и диоды выпаяны,проверены и установлены,остальные проверены на плате. Напряжение с замкнутым входом на контрольных точках соответствует указанным схеме. Буду очень благодарен за помощь. Схема прилагается.kumir_u001s_instr (1).djvu
    • By kasn830
      Помогите что за деталь?не могу нигде найти информацию

      Если кто знает скажите параметры данной детали
×
×
  • Create New...