transistor og pwm

[ThorB]

jeg skal bruke pwm til å dimme et 12 volt lys og trenger derfor en transistor som:

* utvikler minimalt med varme

* takler mye strøm

* kan styres av en 5volts bassert microkontroller (arduino)

 

Jeg kom over IGBT og lurer på er det noen som har brukt en slik før?

Er de egnet til mitt bruk beskrevet over?

Endret 16. september 2010 av ThorB

[kurrant]

IGBT og MOSFET er ideelle til å switche (ekstremt) store strømmer raskt, og for ditt bruksområde er det mye det samme hvilke av dem du velger. Litt avhengig av hvor mye strøm du faktisk skal drive er det ikke nødvendigvis tilrådelig å drive en IGBT eller MOSFET direkte fra en arduino. Selv om det "på folkemunne" sies at det ikke går strøm inn i gate'n på disse enhetene så er dette bare sant for likespenning. Avhengig av størrelsen er det en ikke ubetydelig kapasitans som må lades opp og ut, og ved raske switchefrekvenser kan det gjennomsnittlige strømtrekket fort knekke en mikrokontroller.

 

Selv om terskelverdien for disse enhetene gjerne ligger et stykke under 5V er det allikevel en god ide å drive dem med høyere spenning, gjerne 15V. De vil virke på 5, men vil ikke switche like raskt. Dersom du ikke er bekymret for effektiviteten til dimmeren har ikke det så mye å si.

Endret 16. september 2010 av kurrant

[MR2i]

jeg skal bruke pwm til å dimme et 12 volt lys og trenger derfor en transistor som:

* utvikler minimalt med varme

* takler mye strøm

* kan styres av en 5volts bassert microkontroller (arduino)

 

Jeg kom over IGBT og lurer på er det noen som har brukt en slik før?

Er de egnet til mitt bruk beskrevet over?

 

Uten å være noen lærd i dette faget er jeg sikker på at IGBT er "overkill" for å styre lyspærer. Du trenger bare MOSFETS som har lav RDS-on. Disse har lav intern motstand og gir liten varme.

 

IGBT's kan styre hundrevis av Volt og flere hundrevis Ampere. Blant annet brukes de til motorstyringen på el-biler.

[ThorB]

takk for kommentarene.

Ja det er mulig IGBT ble litt overkill.

Ser i elfa sin katalog, men ser meg litt blind i hvilken som passer i mitt bruk.

noen som har forslag?

 

angående strøm.

så vil jeg aldri ha behov for noe som tåler mer enn 5amp. lyskretsen vil være dc.

 

 

edit:

driver å leser for å få til å best velge mosfet.

denne linken er god. tar opp alle begrepene.

http://homepages.which.net/~paul.hills/SpeedControl/MosfetBody.html

Power dissipation.. helst stort eller lite tall? ettersom det jeg leste på linken over har dette tallet med hvor mye effekt transistoren maksimum takler. så da er vel et stort tall bra

Endret 16. september 2010 av ThorB

[ThorB]

hva med denne?

https://www.elfa.se/elfa3~eu_en/elfa/init.do?item=71-127-09&toc=19199

må være ærlig i at jeg aldir har brukt en mosfet transistor før, så vet ikke helt hvordan den fungerer.

bør man altså ikke drive en slik direkte fra arduino porten med en motstand(4.7kohm)?

Endret 16. september 2010 av ThorB

[Thorsen]

IGBT er nok overkill deluxe, typisk er de vel litt tøffere å drive enn MOSFET også (uten at jeg vet dette eksakt).

 

Sett inn en seriemotstand mellom transistor og drivlinje fra uC så slipper du at du tar livet av uC. Dette vil begrense hvor raskt du kan skru på men ikke mye.

 

Du kan se på:

 

BSP100 fra Philips Semiconductors

IRLR/U014NPbF fra International Rectifier

ZXMN4A06G fra Zetex

 

Edit: Hvor mye strøm skal du skru av og på ?

 

Det er forsåvidt godt med lav Qg det bestemmer hvor mye ladning som må til for skru på transistoren.

Endret 16. september 2010 av Thorsen

[ThorB]

Edit: Hvor mye strøm skal du skru av og på ?

i første omgang P=6watt U=12v I=0,5amp, men vil gjerne ha en krets som takler opp til 5amp.

[Thorsen]

Ok husk at den effekten du har der ikke er den som blir omsatt i transistoren. Effekten i transistoren er Rds(on) multiplisert med i^2. Normalt er denne under 5% av effekten i lasten (motstanden).

 

Merk også at det som står om power disspation i databladene ofte er med kjøleribbe montert på transistoren.

 

Jeg synes ennå at en 80A transistor også er overkill for noe som maksimalt skal være 5A. Prøv heller å finne en med lavere Qg, de er lettere å skru av og på med mikrokontroller.

[compus]

Et vesentlig punkt som ingen har berørt, er frekvensen på pwm-styringen. Denne bør ikke være høy dersom du tenker å drive fra en uC. Ellers er det det å si at det er viktig å hode switch-tidene nede for å minimalisere tapene i transistoren. Jeg fror nok jeg hadde styrt via en enkel drivkrets.

0,5A er nok nokså ukritisk, men ved 5A er det nødvendig å dimensjonere med litt fornuft. Husk også på at en kald glødelampe har en betydelig "startstrøm".

[ThorB]

http://no.mouser.com/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/IRLIZ14GPBF/?qs=sGAEpiMZZMvECErq9cesgGGZMa2fUQlOCKcfiSFLUrQ%3d

Gate-Source Breakdown Voltage= maximum hva gaten tåler?

 

hva med denne?

 

P=i^2*Rds(on)

5amp

P=5*5*0.2 Ohm=5watt

hmm. synes no det var litt varme utvikling. vanskelig å finne en ok en. lurer litt på hvorfor å ta en overkill sak med lavere motstand er dumt? varmetapet blir jo mindre.

 

compus@

hva slags enkel drivkrets?

[Thorsen]

http://no.mouser.com/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/IRLIZ14GPBF/?qs=sGAEpiMZZMvECErq9cesgGGZMa2fUQlOCKcfiSFLUrQ%3d

Gate-Source Breakdown Voltage= maximum hva gaten tåler?

 

hva med denne?

 

P=i^2*Rds(on)

5amp

P=5*5*0.2 Ohm=5watt

hmm. synes no det var litt varme utvikling. vanskelig å finne en ok en. lurer litt på hvorfor å ta en overkill sak med lavere motstand er dumt? varmetapet blir jo mindre.

 

compus@

hva slags enkel drivkrets?

 

Hehe, men husk at du da driver ca 55W, altså har du en virkningsgrad på over 90%, noe som ikke er unormalt, men ja med 5W avgitt er det obligatorisk med kjøling på en TO220 pakke.

 

En enkel driver kan du lage på denne måten:

 

 

 

Du kan da koble til slik at du får 12V på gate istedenfor bare 5V.

 

Lavt signal fra uC vil skru BJT av, da er gate på mosfet høy og mosfeten er på. Høyt signal fra uC vil skru BJT på, spenningen på gate mosfet blir da lav, og mosfet er av.

 

Hvor raskt du kan operere vil jo avhenge av komponenter, ved å senke motstanden mellom rail og BJT øker du drivkapasitet av mosfet, men du øker også strømtrekk når mosfet er av.

 

Høyere spenning på gate vil typisk senke Rds(on).

Endret 16. september 2010 av Thorsen

[ThorB]

ah. kretsen ligner det jeg tenkte på. men du bruker en npn transistor. er fordelen med det at du får opp spenningen fra 5v som er mikrokontroller til 12v som er strømkretsen min. som igjen fører til at motstanden i mosfet blir lavere?

 

trur jeg begynner å nærme meg en grei mosfet nå:

http://no.mouser.com/ProductDetail/Diodes-Inc/ZXM64N035L3/?qs=sGAEpiMZZMvECErq9cesgFxJmoxEu4a9AYfZ%2fTOB9DI%3d

 

P=i^2*Rds(on)

5amp

P=5*5*0.07 Ohm=1,75watt

 

 

 

 

 

leste på en link lenger opp, at ved varmeutvikling over 1watt er det obligatorisk med kjøleribbe.

men hvis man tar en slik:

http://no.mouser.com/ProductDetail/Diodes-Inc/ZXMN3A04KTC/?qs=sGAEpiMZZMvECErq9cesgFxJmoxEu4a9yp1QEtdm9sw%3d

så blir regnestykket.

P=i^2*Rds(on)

5amp

P=5*5*0.03 Ohm=0,75watt

ville du tatt sjansen på drive den der uten kjøleribbe? er jo forøvrig vanskelig å feste en kjøleribbe på den kapselformen der.

Endret 16. september 2010 av ThorB

[Thorsen]

Den nederste er jo overflatemontert, den kan du jo enkelt kjøle ved å lage et stort kobberområde rundt denne i overflaten på kretskortet. Kobberen i kretskortet vil da virke som en kjøleribbe.

 

Les mer om dette her.

http://www.national.com/an/AN/AN-1028.pdf

 

Er det nødvendig kan du også feste en ekstra kjøleribbe til dette området, slik som jeg har gjort for å kjøle de lineære regulatorene på dette kortet:

 

 

Edit: Svarer på dette også

 

ah. kretsen ligner det jeg tenkte på. men du bruker en npn transistor. er fordelen med det at du får opp spenningen fra 5v som er mikrokontroller til 12v som er strømkretsen min. som igjen fører til at motstanden i mosfet blir lavere?

 

Ja fordelen er at du får høyere spenning på gate og dermed lavere motstand. Samtidig trenger du nå en veldig liten strøm for å skru på/av, slik at belastninger for uC blir mindre. Motstandsverdier osv er gjenstand for tilpassing etter akkurat din krets.

Endret 16. september 2010 av Thorsen

[Nettulf]

Hei.

 

Har vel gjerne funnet ut av dette nå, men kommer alikevel med et par tips.

 

Det finnes en del mosfet transistorer som er direkte styrbare med logikk nivå. Disse er normalt sett en del enklere å styre i digitale kretser, men også her vil det kreve litt strøm ved høye frekvenser.

Jeg har lagd en del PWM kretser, og erfaringsmessig når det gjelder enklere effektstyringer så har frekvensområde på 30-50kHz fungert fint for meg.

 

En annen ting å vurdere er jo å legge inn en vanlig logikk krets som driver til transistoren.

En driver/buffer med 4-6 utganger som kobles sammen vil kunne gi brukbar driving av ikke alt for store kretser, og gi en viss beskyttelse til kontrolleren.

 

Finnes flere å velge i både 74-serien og 4000-serien.

 

Nettulf