Tranzistor jako spínač

Zpráva

ebastlirna · #1 Příspěvek od **ebastlirna** » 24 lis 2013, 21:19

Zdravím, potřebuji poradit se spínáním DC motoru. Napájím ho 7.4
Li-pol baterií. A protékající proud by měl být zhruba okolo 15 A. Jelikož motor není v provozu dlouhodobě je jen krátce zapínán a vypínán (například na 1-3 sekundy.), tak se dosti opalují spínací kontakty a chtěl bych tím zabráním, že ho budu spínat přes tranzistor. Tranzistor bych chtěl řídit ze stejného zdroje, který napájí motor. Přikládám primitivní schéma (jestli se tomu dá říct schéma). A potřebuji toto schéma doladit, asi by to chtělo nějaký rezistor na gate, ochranou diodu, aby se při vypínání nezničil mosfet a kondík na špičky při zapínání ?

fero7 · #2 Příspěvek od **fero7** » 24 lis 2013, 21:23

Takto urcite nie.
Spinas bateriu do skratu"

gepard · #3 Příspěvek od **gepard** » 24 lis 2013, 23:04

http://eln.fpob.eu/bastleni/aeg-mosfet

breta1 · #4 Příspěvek od **breta1** » 24 lis 2013, 23:06

Třeba takto, dej tam ochrannou zenerku, diodu a odpory

ebastlirna · #5 Příspěvek od **ebastlirna** » 25 lis 2013, 16:29

Děkuji za schéma a odkaz. Ještě bych těl poprosit jestli by jsme mi někdo nenapsal takový krátký tutoriál nebo teoretický úvod (klidně v bodech) jak vypočítt ty hodnoty urezistoru jaky mosfet, aby to bylo co nejvíce učiné atd. ?

gepard · #6 Příspěvek od **gepard** » 25 lis 2013, 17:53

Zdárec,
pročti toto. Je tam vcelku slušně popsáno vše potřebné. V tvém případě je narozdíl od toho článku potřeba brát v úvahu velikost zátěže - tím i spínaný proud (u indukční zátěže proudové špičky). Proto bys měl volit MOSFET tranzistor s rezervou, s co největším dovoleným propustným proudem ID a zároveň s co nejmenším odporem mezi D-S, při jeho sepnutí RDS(on) - minimalizace ztrát na tranzistoru (ve formě tepla). Vzhledem k udanému nap. napětí 7.4V by mohl stačit trazistor s VDS ("max. dovolené napětí mezi D-S") cca 50V. Vhodná volba je s integrovanou rychlou ochrannou diodou - např. tento. Na vstupu - G toho trandu se jinak dává jako ochranna - zenerka, cca na 15V÷18Vmax! - důvodem je max. dovolené napětí na vstupech - cca 20V (obecně pro MOSFETy). S ohledem na to napájecí napětí by to v tvém případě nemuselo být tak "žhavé". Průser je náhodná napěťová špička - např. i statický výboj, trand to může i odrovnat. Pro jistotu ji tam můžeš dát - nestojí zas tolik. Co se týče ostatního - viz. odkazy výše.

ebastlirna · #7 Příspěvek od **ebastlirna** » 28 lis 2013, 17:19

breta1 píše:Třeba takto, dej tam ochrannou zenerku, diodu a odpory

Prosím tě proč tam jsou ty rezistory a jak vypočítám jejich hodnoty ?

#8 Příspěvek od **masar** » 29 lis 2013, 14:19

Dovolím si odpovědět. Rezistor 10kΩ zajišťuje, že se po vypnutí vypínače náboj kondenzátoru Cgs (kapacita přechodu g/s) přes tento rezistor vybije a tranzistor se uzavře (kdyby tam ten rezistor nebyl, zůstal by tranzistor sepnutý ještě dlouho po vypnutí vypínače). Čím bude odpor rezistoru nižší, tím rychlejší bude i vybíjení kondenzátoru a zavírání (rozpínání) tranzistoru, což je žádoucí k zamezení energetických ztrát, které jsou ovšem významné až při dostatečně vysokém kmitočtu spínání (a rozpínání). Při ručním ovládání vypínače je to nevýznamné. Pro tento účel se hodnota rezistoru navrhuje tak, aby v sepnutém stavu spínače jím protékající proud příliš nezatěžoval baterii. V tomto případě je proud jen U/R= 7,4V/10k=0,74mA, což je dostatečně hospodárné a přitom časová konstanta vypínacího obvodu je R*Cgs=10k*200pF=2µs (200pF je příklad hodnoty zjistitelné z datasheetu).
Pokud jde o rezistor 100Ω, jeho funkcí je omezit nabíjecí i vybíjecí proud kapacity Cgs, což může být významné opět až při vysokých kmitočtech spínání a zmenší se tak zátěž zdroje ovládacího(budícího) napětí. V tomto případě je to funkce jen ochranná, omezující možné proudové špičky v obvodu gate a ZD, které by mohly vzniknout vlivem napěťových špiček při vypínání induční zátěže (motoru) a také omezuje proud např. v případě proražení tranzistoru a zabrání tak větším škodám. Jeho velikost se navrhuje tedy opět co nejmenší z hlediska kvality spínání a zároveň co nejvyšší z hlediska ochrany. Hodnota 100Ω nemá při ručním ovládání prakticky žádný negativní vliv na kvalitu spínání (konstanta RCgs se pohybuje v řádu ns) a přitom omezuje proud obvodem na bezpečnou velikost. Např. při zkratu ZD bude obvodem téci proud I= U/R=7,4/100=74mA.

ebastlirna · #9 Příspěvek od **ebastlirna** » 30 lis 2013, 14:41

Maser díky přesně tohle jsem chtěl vědět. Ještě by mě zajímalo jak je to s otevírání gateu . Když mám mosfet s Ugs 20 V a v mém případě mám cca zdroj 7.4 V nebude to omezovat proud nebo nesníží mi to výkon motoru?

gepard · #10 Příspěvek od **gepard** » 30 lis 2013, 15:34

Zdárec,
ne. Již jsem ti napsal odkaz, kde je to popsáno. Mezi bipolárním trandem a MOSFETem je rozdíl - defakto bipolární trand spínáš/ovládáš průchodem proudu přes bázi - "B" - je nutné počítat s proudovým zesílením, zatímco MOSFET přímo spínáš přivedením napětí na gate - "G" vůči Source - "S". MOSFETy mají obecně max. přípustné napětí Vgs oněch ±20V. Mezi důležité parametry se řadí i Vgs(th) - Gate Threshold Voltage - "prahová spínací úroveň" - např. u zmíněného trandu IRF3205 výrobce udává "min. 2,0V ÷ max. 4,0V" (výr. tolerance). Taže pro tvojich 7,4 V naprosto v pohodě. Pokud by to bylo např. 1,8V, tak trand by nesepnul.

ebastlirna · #11 Příspěvek od **ebastlirna** » 30 lis 2013, 16:58

Gepard díky. Jsem se právě kvůli tomu hádal s kámošem, že to tak je a on mě pořád přesvědčoval, že když tam nebude maximální Ugs, tak mosfet nebude úplně otevřený a bude omezovat proud Id. Ještě jedna upřesnující otázka toto platí jenom u MOS FETů že?

breta1 · #12 Příspěvek od **breta1** » 30 lis 2013, 19:20

S kámošem se nehádej a raději se sám podívej na nějaký datašít, třeba pro IRF3205
http://www.irf.com/product-info/datashe ... rf3205.pdf
Tam jasně vidíš na obr.1, že např, při malém Vgs=4,5V by tento tranzistor byl málo otevřený a při proudu 10A by na něm byl úbytek Uds větší než 10V , ale např při tvých Vgs=7V bude úbytek už menší než 0,1V, a to s žádným bipolárem nedosáhneš.

gepard · #13 Příspěvek od **gepard** » 30 lis 2013, 19:24

Ano, ale i u nových typů - např. IGBT tranzistorů (Insulated Gate Bipolar Tranzistor). Jedná se o bipolární tranzistor s izolovanou řídící elektrodou, čili kaskádní spojení bipolárního tranzistoru PNP, jehož proud báze je řízen sepnutím vstupního unipolárního tranzistoru. Spojuje v sobě jejich výhody, vlastnosti. Na straně vstupu má vlastnosti podobné tranzistoru FET – nekonečný vstupní odpor, .... Na výstupní straně má vlastnosti bipolárního tranzistoru – je dostatečně proudově i napěťově zatížitelný, ...
EDIT: Asi jsem si ebastlirno tvůj posl. příspěvek přečetl/nepřečetl.

Breta1 asi udělal nejlíp. Ber to asi takhle, oproti bipolárnímu tranzistoru, má výraznější spínací schopnosti/vlastnosti, ale zas to není dokonalý spínač. Je ovládaný na vstupu napětím - viz. ten graf, který to vystihuje dostatečně. Nevím jak to napsat jinak.
Obrázek

ebastlirna · #14 Příspěvek od **ebastlirna** » 30 lis 2013, 21:21

Než jsem psal ohledně toho mosfetu tak jsem právě koukal na ty charakteristky a vubec mi to nebylo jasny(nevšiml jsem si té prtavé tabulky s těma Ugs). Děkuji všem za odpovědi.

Victronix · #15 Příspěvek od **Victronix** » 19 lis 2014, 12:35

Ahoj,

Oživuji tranzistortester. Pro regulaci jasu je použit PWM regulátor.
...dovolil jsem si úpravy - jiný tranzistor, podsvícení napájeno 5V místo 12V.
Problém je v tom, že podsvětlení displeje se dá regulovat v malém rozsahu. Svítí moc až svítí hodně.

PWM kmitá na cca. 180 Hz.
Na Gate MOS FETu je krásnej obdélník s amplitudou 5V.
Na Drain je taky krásnej obdélník, ovšem pouze s amplitudou cca 625mV.
Proč se ten MOS FET neuzavře víc?
Dík.

K souboru není přístup, proto je odkaz vymazaný
Hill