Активный Buzzer 5V (пищалка) + преобразователь логических уровней 3,3V/5V = убитый транзистор

[Showy]

Помогите понять и разобраться почему так происходит. 

Дано:

Проблема в том, что транзистор на канале преобразователя подключенном к пищалке практически сразу выходит из строя. 

Схема одного канала преобразователя следующая:

Использую именно преобразователь уровня а не другой способ подключения, поскольку есть свободный канал преобразователя под пищалку.

В поисках проблемы подключил осциллограф к пищалке и увидел скачки напряжения аж до 20 В, в чем скорее всего и есть проблема.

Чтобы убрать данные скачки применил три метода. 

1. Между выводами пищалки подключил диод в обратном направлении, как делают при подключении реле или другой индуктивной нагрузки. Эффекта никакого, всплески такие же. 

2. Подключил конденсатор между выводами пищалки. На макетной плате когда конденсатор вынесен подальше от самой пищалки помогает убрать скачки ЭДС при емкости более 22 мкФ. На практике в печатной плате когда конденсатор близко к выводам пищалки, звук сильно проседает и пищалку еле пищит. Отбросил как не надежный вариант. 

3. Включил диод в прямом направлении последовательно выхода с преобразователя уровня сигнала 5В. Скачки исчезли, но за счет падения напряжения на диоде пищалка звучит тише и плавно стартует, короткие сигналы звучат не четко и не успевают набрать максимальную громкость за 50-100 мс, что звучит не так как нужно.    

Теперь прошу помочь мне разобраться с вопросами которые у меня возникли в процессе вышеописанных работ. 

1. Почему если пищалка имеет свойство генерировать такие скачки напряжения и может вывести транзистор из строя, ее в большинстве схем разрешают подключать непосредственно к выходу той же Arduino без всякой обвязки. У меня у самого такая пищалка пару лет работает на Arduino без замечаний. Почему BSS138 выходит из строя а Arduino нет? Ток 10-20 мА и как по мне не в перегрузке по току дело, тем более что BSS138 ток до 200 мА. Может пищалка бракованная, или это нормально?

2. Как подобрать подходящий транзистор например зная что на сток будет поступать скачки 20V. В Datasheet BSS138  есть показатель  Gate-Source Voltage +/- 20V имеет ли он отношение к максимально возможному напряжению которое может быть подано на сток не через переход? Судя по названию Gate-Source (Затвор-Исток) видимо не имеет, но я не нашел в Dataseet ничего о максимальном обратно напряжении на стоке. 

3. Почему диод в обратном включении между ножками пищалки не дает никакого эффекта, а на реле дает?

4. Почему конденсатор мешает пищалке работать нормально, ведь он прекрасно сглаживает всплески и делает питание более стабильным.

5. Моя идея, это подключить дополнительный полевик на выход 5В преобразователя уровня, но как мне подобрать этот транзистор чтоб он не выходил из строя?

6. Может есть способ убрать всплески напряжения без дополнительного транзистора, или вообще какие идеи есть у Вас?

Буду благодарен в первую очередь если Вы мне поможете понять и разобраться а не предоставите готовое решение для копирования. Хотя за простое решение буду так же благодарен. 

Заранее спасибо. 

 

  

 

 

 

 

Изменено 20 января, 2022 пользователем Showy

[Реклама]

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

[Ennik]

Схемку, что собрано в реальности, плиз.

[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

[oleg_s]

PMV30UN2 нормально держит, пока не сгорел. )

[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

[Showy]

34 минуты назад, Ennik сказал:

Схемку, что собрано в реальности, плиз.

Дополнил тему схемами. 

[Ennik]

Схемки из инета.
Активный бузер - не даёт всплесков напряжения, ибо схема нагруженная на пищалку собрана внутри.
Скорее у Вас бузер обычный, но всплески напряжения до 20 В не могут вывести транзистор  BSS138 из строя.
<<Напряжение сток-исток (Vds) 50В
Напряжение затвор-исток ±20В
Низкое сопротивление в открытом состоянии 3.5Ом при Vgs 10В
Непрерывный ток стока 220мА
Максимальное рассеивание мощности 360мВт>>
Потому и спросил о р е а л ь н о й схеме. 
И маркировке в частности пищалки.

Изменено 20 января, 2022 пользователем Ennik

[Showy]

Цитата

Активный бузер - не даёт всплесков напряжения, ибо схема нагруженная на пищалку собрана внутри.

Пока не промерял осциллографом думал абсолютно так же, еще есть предположение что какой то брак. Закажу новых проверю. 

Цитата

Скорее у Вас бузер обычный

Нет, активный. Не требует частотного сигнала для работы. Достаточно просто подключить питание 5В.

Цитата

Схемки из инета.

Не видел чтоб в интернете кто то подключал пищалку к преобразователю уровней. Но возможно тут и кроется ответ. В схеме преобразователя, + 5V подается через резистор 10К, возможно это и есть причина неправильной работы пищалки и таких всплесков? Но как это может вывести транзистор из строя если он может выдержать 50В? Стало еще больше вопросов. 

[Ennik]

 

11 минут назад, Showy сказал:

Достаточно просто подключить питание 5В.

Тем не менее померяйте тогда ёмкость, индуктивность и сопротивление. 
Странно всё это. Хотя с активными бузерами дело не имел. 
Вы уверены, что именно он Вам нужен? Какой частотой Вы им управляете?

17 минут назад, Showy сказал:

+ 5V подается через резистор 10К

Бузер вряд ли запищит. Да и транзистор - не сгорит. Что-то не так...

[Showy]

9 минут назад, Ennik сказал:

Какой частотой Вы им управляете?

Я подаю одиночные управляющие импульсы 3V3 на вход преобразователя уровня от микроконтроллера длительностью от 50 мсек до 3 сек, на этот период он включается. 

12 минут назад, Ennik сказал:

Тем не менее померяйте тогда ёмкость, индуктивность и сопротивление. 

Индуктивность нечем измерить, сопротивление по моему было 14 Ом, вечером перемеряю. Емкость тоже померяю. 

14 минут назад, Ennik сказал:

Бузер вряд ли запищит.

Да, очень странно. Продолжу разбираться, но похоже что такое подключение для Бузера не подходит (через  преобразователь уровней), и проще поставить еще один ключ и не заморачиватся. Но хочется разобраться

[Ennik]

1 минуту назад, Showy сказал:

сопротивление по моему было 14 Ом

350 мА при 5 В.

 

1 час назад, Ennik сказал:

Непрерывный ток стока 220мА

Вы уверены, что питание 5В подаётся через резистор 10 кОм? 
Вряд ли. Чудес не бывает. За исключением фотоэффекта, но то - давняя история.

[Showy]

32 минуты назад, Ennik сказал:

350 мА при 5 В.

Не, это много слишком, сопротивление перемряю. По датащиту на пищалки 30-35 мА потребление. У меня на амперметре 20мА если без последовательно включенного диода и 10мА с диодом.

 

34 минуты назад, Ennik сказал:

Вы уверены, что питание 5В подаётся через резистор 10 кОм? 

Нет не 5В, падает около 1-1,5 в. Но пищит нормально. 

[Ennik]

16 минут назад, Showy сказал:

падает около 1-1,5 в.

 На пищалке?
Или с 5-ти до 4-3,5 В?
Ни то, ни иное - не нормально. 
Проверьте просто от источника питания, с замером тока.

Изменено 20 января, 2022 пользователем Ennik

[v1ct0r]

@Showy вы изначально занимаетесь какой то фигней

преобразователь логических уровней - это преобразователь логических уровней  а не DC-DC  преобразователь

если вы думаете, что бузер у вас работает от 5 вольт, то вы глубоко ошибаетесь, на него приходит 3 вольта с истока мосфета, когда он открыт, точнее когда на истоке уровень "1" (для 3.3 вольт)

[Showy]

6 минут назад, v1ct0r сказал:

на него приходит 3 вольта с истока мосфета, когда он открыт, точнее когда на истоке уровень "1" (для 3.3 вольт)

Они туда через диод в транзисторе попадают?

[v1ct0r]

и через диод тоже, но он зашунтирован открытым каналом мосфета

с таким же успехом вы можете подключить бузер напрямую к сигналу

[Showy]

14 минут назад, v1ct0r сказал:

открытым каналом мосфета

А разве транзистор будет открыт если на истоке и затворе будет "+"? Я так понимаю что на истоке должен быть "-" а на затворе "+" тогда он откроется

[Ennik]

24 минуты назад, Showy сказал:

Я так понимаю

Потому и просил у Вас схему. СОБРАННОГО. Слова можно трактовать как хочешь. Схема едина и стандартна.

Да что-то проявилось в первом посте.
Не может зуммер питаться через 10 кОм, проверьте от блока питания.
Желательно имеющим защиту от КЗ.

И выше правильно сказано - преобразователь уровней не есть источник питания. 
Я просто внимания на это не обратил, предполагая, что кой какое понимание в электронике у Вас есть. 
Потому как замеры Вы производили осциллографом.
 

Господи, да Вы что на исток, что на управление подаёте 3,3 В?

Да, и на управление питание подаётся через резистор. Не напрямую. Откройте даташит...

Изменено 20 января, 2022 пользователем Ennik

[v1ct0r]

34 минуты назад, Showy сказал:

Я так понимаю что на истоке должен быть "-" а на затворе "+" тогда он откроется

правильно, я ошибся

значит

56 минут назад, Showy сказал:

Они туда через диод в транзисторе попадают

и все 

т.е. бузер у вас запитан через диод с сигнального выхода устройства

[Showy]

14 минут назад, v1ct0r сказал:

т.е. бузер у вас запитан через диод с сигнального выхода устройства

Спасибо. Теперь все понятно. 

[Ennik]

12 минут назад, v1ct0r сказал:

т.е. бузер у вас запитан через диод с сигнального выхода устройства

Нда_с Чем далее в лес, тем более дров. Можно уж поменять термин, дитя ЕГЭ на дитя АРДУИНО. 
Хотя за последнюю, для начинающих, я всё ж ратую.
Без обид. ТС.

 

[Bobius]

@Showy

[oleg korotkov]

Поставьте транзистор 2N7002 к выходу контроллера - затвор ом через 100 в сток пищалку на 5в, исток на общий и все.....

Изменено 20 января, 2022 пользователем oleg korotkov

[ChePay]

Для ESP32 c 3,3 B питания 2N7002 не очень.

Лучше что-то с меньшим пороговым напряжением, например IRLML2502.

[_abk_]

3 hours ago, Showy said:

У меня на амперметре 20мА

Откуда взялся этот ток? 

Значит, на резисторе 10 кОм не 5 В, а 2- мА х 10 кОм = 200 вольт!

 

[Showy]

@_abk_

Уже разобрались

2 часа назад, v1ct0r сказал:

бузер у вас запитан через диод с сигнального выхода устройства

 

[oleg korotkov]

1 час назад, ChePay сказал:

Для ESP32 c 3,3 B питания 2N7002 не очень.

Лучше что-то с меньшим пороговым напряжением, например IRLML2502.

Да вроде и этот годится  (тем более он есть и to92  да и более доступен ) нормально.... при 5в и токе 50ма максимальное  напр. открытия 1.5в