Управление мощной нагрузкой на AVR, более 1А Опции

[Alt.F4]

Приобретены транзисторы Дарлингтона PNP типа BDW94C.
МК питаю 3В.
Долго листал графики даташита, но так и не понял какой ток выдают ножки МК. В инете наткнулся на мнение, что 20мА - номинал для AVR.
1) Выходит R=3В/0,02А=150 Ом?
2) Нагрузку вешать на коллектор или на эмиттер?
Спасибо.
з.ы. ширина дорожки под нагрузку высчитывается 2мм=1А?

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Aug 18 2010, 17:50

[DpInRock]

1. на 3 вольтах ток нуля и единицы 6 ма. (Хотя AVR - много разных...)
2. Смотря что вам лично надо.
3. 2 мм под 1 ампер - круто. (Для разумной длины дорожки, разумеется)

[rezident]

Транзисторы PNP не очень-то подходят для управления нагрузкой от МК, если только сама нагрузка не питается от того же напряжения, что и сам МК. Но в этом случае весьма странен выбор именно Дарлингтоновского транзистора. При токе 1А на нем упадет не менее 1,2В. Рекомендую вам для начала ознакомиться с основными схемами включения транзисторов. При подключении транзистора по схеме с общим эмиттером (ключевой режим транзистора, нагрузка между коллектором и общим проводом) на нагрузке останется всего 3В-1,2В=1,8В. Вам этого достаточно? У вас номинальная величина сопротивления нагрузки пара Ом или менее?

[Xenia]

Вот такие отладочные платы продаются в Терраэлектронике:



Это AVR-IO-16 или AVR-IO. Там четыре релюшки RAS-1215, каждая на ток 10А (при 250V) или 15A (при 120V). Дорожки от контактов реле там толстые и короткие.
Так что если токи большие, а скорость реакции высокая не нужна, то может быть лучше реле поставить? Заодно решится проблема с гальваноразвязкой, т.к. последняя в этом случае не нужна.
И в применениях типа "умный дом" годится, освещением управлять. Ну, стиральную машину или там электроплиту лучше не подключать - не выдержит, а утюг запросто.

[Alt.F4]

1. на 3 вольтах ток нуля и единицы 6 ма. (Хотя AVR - много разных...)

у меня tiny2313 =)

2. Смотря что вам лично надо.

Надо подключить нагрузку 1-2А (сирена/световая сигнализация)

3. 2 мм под 1 ампер - круто. (Для разумной длины дорожки, разумеется)

Т.е. может хватить и 1мм?
rezident, я в схемотехнике слабо разбираюсь, может книгу хорошую порекомендуете
Xenia, мне реле не пойдет, много места занимает
Схема такая:

з.ы. в даташите на BDW94C написано:
VBE(sat) Base-Emitter Saturation Voltage - IC =5A IB =20mA 2.5V

[alexvok]

может у кого то есть схемка одного канала на оптосимисторе
для комутации 220В

[Microwatt]

у меня tiny2313 =)
Надо подключить нагрузку 1-2А (сирена/световая сигнализация)
Т.е. может хватить и 1мм?

На схеме питание +12 и общий местами бы поменять.
Не забудем, что транзистор токовый прибор. Чтобы он скоммутировал 1 А в базу ему нужно миллиампер 50-100 закачать. Боюсь, МК ни один этого не умеет.
Потому, либо супербета транзисторы нужно применять (это всегда плохой КПД из-за большого напряжения насыщения) или каскад драйвера добавить на комплементарном транзисторе.
Можно и полевик попробовать поискать, но для 5-вольтового питания МК это относительно просто, а полевик с 2.5-3.0 вольта на затворе - сомневаюсь, что что-то популярное найдется. Придется драйвер на 12 вольт перед ним все-таки установить а с инверсиями разбираться программно.

[Alt.F4]

На схеме питание +12 и общий местами бы поменять.

У меня же PNP транзистор

Чтобы он скоммутировал 1 А в базу ему нужно миллиампер 50-100 закачать.

Посмотрите пожалуйста даташит на транзистор Дарлингтона BDW94C, мне показалось что для коммутации 5А ему достаточно 20мА
 BDW94C.pdf ( 79.69 килобайт ) Кол-во скачиваний: 443
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Aug 19 2010, 12:59

[Ariel]

Для вашего случая pnp транзистор применять нельзя, потому что вы подаете на него 12V, а процессор питается от 3V.

[Joy]

Если подключите транзистор так, как нарисовано, спалите порт микроконтроллера (12В пойдет прямо на ногу и через внутренний диод на питание проца).
Добавьте в базу транзистора (в точку, где "3В МК" написано) слаботочный NPN-транзистор. Для управления этим всем сигнал микроконтроллера нужно будет инвертировать.

[Alt.F4]

Добавьте в базу транзистора слаботочный NPN-транзистор.

А как в таком случае рассчитывать сопротивление между ногой МК и npn транзистором?

Для управления этим всем сигнал микроконтроллера нужно будет инвертировать.

лог.ед. - нагрузка работает, лог.ноль - выкл.

[Клим]

Полевик, например http://www.irf.com/product-info/datasheets...a/irlml2502.pdf
Нагрузку подключать к стоку и +12

[Alt.F4]

Выходит в случаем с МК нагрузкой лучше всего управлять с помощью полевых транзисторов MOSFET?
Я вот только никак не могу понять, на какие параметры смотреть в даташитах, чтобы рассчитать при управляющем напряжении в 3В, какую можно подключать нагрузку.
Может есть литература хорошая?
Спасибо.

[Клим]

Выходит в случаем с МК нагрузкой лучше всего управлять с помощью полевых транзисторов MOSFET?
Я вот только никак не могу понять, на какие параметры смотреть в даташитах, чтобы рассчитать при управляющем напряжении в 3В, какую можно подключать нагрузку.
Может есть литература хорошая?
Спасибо.

R(ds) - сопротивление открвтого транзистора при определенных напряжениях между затвором и истоком.
Есть в таблице и есть на графиках.
Для того транзистора, что я указал - Rds = 0,08 ом в худшем случае, при напряжении затвора 2,5в. При нагрузке 2А, рассеивамая мощность составит 0,32Вт. У этого транзистора Power dissipation 1,25Вт - так что должно хватить с запасом.
Также необходимо поставить резистор килоом на 100 между затвором и истоком, чтоб транзистор не открылся случайно, пока вывод контроллера будет сконфигурирован на вход.

[rezident]

хема такая:

лог.ед. - нагрузка работает, лог.ноль - выкл.

Нет, вы заблуждаетесь. Я же выше написал, что при такой схеме включения )схема с общим эмиттером) на эмиттер нельзя подавать напряжение выше напряжения питания МК. В вашей схеме транзистор будет всегда открыт, т.к. лог.1 с уровнем напряжения 3В на выходе МК не закроет его.

[Alt.F4]

Нет, вы заблуждаетесь.

Я имел ввиду уже схему, как вы написали, сперва npn, а затем уже pnp транзистор.

[Alt.F4]

Почему в графике напряжение затвор-исток не доходит до 12В сток-исток?
Как определить, какую нагрузку можно вешать при 3В Vgs и 12В Vds?

Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Aug 19 2010, 16:49

[DpInRock]

Даю на водку.
12 вольт - это не Vds! 12 вольт - это сумма Vds + V на сирене.

Падение напряжение на полевике на токе 1 ампер довольно маленькое - 0.1 вольт.

А вот теперь догадайтесь что будет, если закоротить сирену и превратить 12 вольт питания в Vds?
Видимо, транзистор последует в транзисторный рай (или ад, в зависимости от типа проводимости).

[Wano]

может у кого то есть схемка одного канала на оптосимисторе
для комутации 220В

недавно было http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=76445

[Alt.F4]

12 вольт - это не Vds! 12 вольт - это сумма Vds + V на сирене.

Так сумма по ходу и равна 12В.

А вот теперь догадайтесь что будет, если закоротить сирену и превратить 12 вольт питания в Vds?

3 спаленый выпаиваю. Только понять не могу, ведь в даташите написано Vds=20V!

[rezident]

3 спаленый выпаиваю. Только понять не могу, ведь в даташите написано Vds=20V!

Дык вы посчитайте какое количество тепла на нем будет рассеиваться, если закоротить нагрузку. Закон Джоуля-Ленца вам ведь наверняка преподавали. P=U*I=U^2/R=I^2*R. Для вашего случае 12В^2*0,1Ом=14,4Вт. При максимально допустимой 1,25Вт при 25°C окружающей среды. 10-и кратное превышение! Что же вы удивляетесь?

[Alt.F4]

Дак у полевого транзистора падение напряжение минимальное, которым просто можно пренебречь. Они же не греются.

Падение напряжение на полевике на токе 1 ампер довольно маленькое - 0.1 вольт.

P=U*I=0,1Вт.

12В^2*0,1Ом=14,4Вт

P=U^2/R. Вы немного ошиблись, выходит 1440Вт =)
Но я в качестве нагрузки лампочку подключал. Правда эта лампочка 10Вт чтобы разогреться жрот 6А. Я думал, транзистор больше тока просто не пропустит, чем ему положено.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 14 2010, 05:39

[rezident]

Дак у полевого транзистора падение напряжение минимальное, которым просто можно пренебречь. Они же не греются.

Нельзя пренебрегать сопротивлением канала полевика, если остальные сопротивления цепи (подводящие провода и внутреннее сопротивление источника питания) гораздо меньшего или даже такого же порядка.

P=U^2/R. Вы немного ошиблись, выходит 1440Вт =)

Угу, ошибся. Умножил, вместо того, чтобы поделить. Но получившееся число лишь усугубляет, а не улучшает ситуацию

Но я в качестве нагрузки лампочку подключал. Правда эта лампочка 10Вт чтобы разогреться жрот 6А. Я думал, транзистор больше тока просто не пропустит, чем ему положено.

Что значит "больше тока не пропустит"? Вы Закон Ома для участка электрической цепи знаете? I=U/(R_MOSFET+R_{нагрузки}). Если сопротивление нагрузки близко нулю, то вся мощность рассеивается на сопротивлении открытого канала полевика, которое в свою очередь вовсе не равно нулю.

[Alt.F4]

Объясните, что тогда можно подключить к этому полевику?
Я уже совсем запутался...

Попробовал потестить переменным резистором, сколько вытянет этот полевик, но дошел только до 200мА, а на резисторе хоть яишницу жарь.
Блин нет дома нагрузки на 12В кроме лампочек накаливания....

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 14 2010, 09:12

[rezident]

Объясните, что тогда можно подключить к этому полевику?
Я уже совсем запутался...

Что желаете, то и подключайте. Только не превышайте максимально допустимых параметров для этого полевика (напряжение Vdss, ток канала/рассеиваемую мощность, напряжение Vgs).

Попробовал потестить переменным резистором, сколько вытянет этот полевик, но дошел только до 200мА, а на резисторе хоть яишницу жарь.
Блин нет дома нагрузки на 12В кроме лампочек накаливания....

Вы экспериментальное подтверждение закона Джоуля-Ленца хотите реализовать? А зачем? Его точность и пригодность для эмбеддерских применений уже многократно проверена и подтверждена

[Клим]

Какой именно транзистор ?
как подключен ?
Сколько вольт подается на затвор и откуда?
Лучше чтоб схема узла была.

[Alt.F4]

Транзистор, тот который Вы посоветовали: irlml2502.
Подключен как Вы сказали: затвор на ножку МК, нагрузку на сток и исток на землю + резистор 10К между стоком и истоком.
На затвор подается 3В от МК.

[Клим]

Транзистор, тот который Вы посоветовали: irlml2502.
Подключен как Вы сказали: затвор на ножку МК, нагрузку на сток и исток на землю + резистор 10К между стоком и истоком.
На затвор подается 3В от МК.

Ну если 6А, то неудивительно, что горят.
Там 1,25вт максимальная рассеиваемая мощность. При Rds=0,08 - это чуть меньше 4А максимальный ток. И то, насколько я понимаю это при правильной разводке (большие полигоны для рассеивания тепла, переходные отверстия и все такое). А так, 1-2А для этого транзистора, если надо больше - ищите другой, причем не в таком корпусе.

[Alt.F4]

Нет, меня 1А как раз устраивает. Отличный транзистор, спасибо за наводку .
Просто дома в данный момент нет такой нагрузки на 12В. Думал, что лампочка сгодится, но я не знал, что для того, чтобы она засветилась, надо 6А...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 15 2010, 14:40

[dinam]

Не советую без резистора цеплять выход МК к затвору. Вот недавний топик.

[_Pasha]

Читаль. Плакаль. Поставьте супрессор на 16 вольт параллельно невинно убиенным транзюкам, да поближе. Тогда Vdc = 20В не будет сильно мало. Заметьте, что применяемый часто встречный диод, параллельно нагрузке, не поможет тоже - будет сливать перенапряжения при коммутации на плюс питания. Кроме того, source полевика надо размещать не только вблизи электролита по питанию, проводить короткой толстой дорожкой, но и, видимо, надо минус для МК брать оттуда же и вести дорожкой параллельно той, что идет на gate. Даже для 1А.
Скажу по секрету, что неправильно выполненная земля способна вырубить проц уже при токах 40мА, лично на эти грабли наступал

[Alt.F4]

Не советую без резистора цеплять выход МК к затвору.

Так ведь на резисторе произойдет падение напряжения. Я итак его по-минимуму открываю 3В.
По идее сопротивление затвора очень велико, поэтому токи при минимальной частоте в любом случае будут малы

Тогда Vdc = 20В не будет сильно мало.

Так ведь Vdc=12В, разве не так?

неправильно выполненная земля способна вырубить проц

у mega48 два пина на землю. Обе земли идут разными дорожками, одна из них правда проходит через исток полевика. Я думаю проц не должен вырубиться.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 16 2010, 13:47

[dinam]

Так ведь на резисторе произойдет падение напряжения. Я и так его по-минимуму открываю 3В.

Посмотрите осциллографом, вопросы отпадут.

По идее сопротивление затвора очень велико, поэтому токи при минимальной частоте в любом случае будут малы

Тут важна крутизна фронтов, опять же вы не последовали моему совету. Посмотрите двухканальным осциллографом на ток затвора.

[XVR]

Так ведь на резисторе произойдет падение напряжения. Я итак его по-минимуму открываю 3В.
По идее сопротивление затвора очень велико, поэтому токи при минимальной частоте в любом случае будут малы

Затвор 'по идее' - это довольно приличный конденсатор. Поэтому при подаче на него любых перепадов с ноги МК с этой ноги будут течь ничем неограниченные токи заряда и разряда емкости затвора. В теории они могут привести к сбоям в работе МК, т.к. в конце концов они дотекут до ног питания и сгенерят там приличную помеху, а дальше уже как звезды лягут - или она будет поглощена блокировочными конденсаторами, или не будет, тогда работоспособности схемы наступит кирдык

[Alt.F4]

Как по Вашему, резистор какого номинала лучше всего применять в моем случае, когда напряжение, подаваемое на затвор = 3В?

Посмотрите осциллографом

Дорого однако иметь такое устройство...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 17 2010, 10:40

[sonycman]

Как по Вашему, резистор какого номинала лучше всего применять в моем случае, когда напряжение, подаваемое на затвор = 3В?

Резистор затвора только ограничит ток заряда\разряда, на установившееся максимальное\минимальное напряжение он никак не повлияет.
Зависит от желаемой скорости переключения.
Обычно величина резистора лежит от десятков до сотен ом.

[vvs157]

Дорого однако иметь такое устройство...

А без него отладка электронного устройства превращается в "увлекательную" игру типа "да" и "нет" не говорите, черного-белого не берите, букву "р" не произносите..."

[Alt.F4]

В общем проконсультировался по этому вопросу с опытным схемотехником. С нулевой частотой и постоянным током затвора, токи заряда/разряда конденсатора с очень малой емкостью, настолько малы, что ими можно пренебречь, тем более время этих импульсов составляет наносекунды. Даже если предположить, что ток будет превышать допустимые контроллером 40мА, все равно резитор не нужен. Т.к. все устройства могут выдерживать кратковременные пиковые токи много больше постоянных.
з.ы. в будущем куплю осциллограф обязательно!

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 17 2010, 11:18

[_Pasha]

Даже если предположить, что ток будет превышать допустимые контроллером 40мА, все равно резитор не нужен.

Вам нравится выпаивать транзисторы, пробитые хз почему? Хинт: пробитые из-за превышения Vgs max.
?

[Alt.F4]

пробитые из-за превышения Vgs max.

В irlml2502 - Vgs=+/-12В. Я управляю +3В.

[_Pasha]

Я управляю +3В.

Если без резистора Вы получите скорость изменения тока при переключении более 5 В/нс, то на паразитных индуктивностях схемы у Вас будут перенапряжения порядка 20-30 вольт

[Клим]

Если без резистора Вы получите скорость изменения тока при переключении более 5 В/нс, то на паразитных индуктивностях схемы у Вас будут перенапряжения порядка 20-30 вольт

При емкости затвора >600пф и управлении от ноги AVR'a ?

[stager]

а почему бы неиспользовать дарлингтоны типа ULN2074?

[_Pasha]

При емкости затвора >600пф и управлении от ноги AVR'a ?

Пардон, емкость -то я и не смотрел... но низзя ведь все равно - от ноги порта требовать 3-4х кратный максимальный ток - низя

[Alt.F4]

Pasha, существует ли формула расчета тока разряда/заряда конденсатора (я не нашел)? Может проще посчитаем, чем гадать.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 18 2010, 14:41

[_Pasha]

Pasha, существует ли формула расчета тока разряда/заряда конденсатора (я не нашел)? Может проще посчитаем, чем гадать.

Взяли полный заряд затвора по графику - 5нКл, поделили на ожидаемое время переключения - от 10 до 20 нС - пусть 20 - получили 250 мА среднего тока

Далее, все зависит от того, какое будет дифференциальное сопротивление у авр-овского выхода (как его посчитать, не имея спецификации и зная, что чуть ли не каждый год будет меняться технология их изготовления) и не приведет ли кратковременный импульс тока к защелкиванию.

Либо посчитать через Cies*U^2/2 - но для этого надо измерить Сies не на 10вольтах, а на 3-х - оно явно не будет около 740 пф.

Я брал LTspice и смотрел. - 100мА в импульсе при 1 оме разглядел- и поэтому резистор очень захотелось поставить.

[rezident]

Pasha, существует ли формула расчета тока разряда/заряда конденсатора (я не нашел)?

Формулу, описывающую заряд конденсатора, из курса средней школы помните? Q=C*U (мненомическое правило для запоминания: Ку равняется ЦУ). Достаточно еще помнить, что скорость изменения заряда это и есть ток. I=ΔQ/Δt -> I=C*ΔU/Δt Вот из этой формулы и извлекайте нужные сведения

[Alt.F4]

rezident, как по Вашему, какие пиковые кратковременные токи способны выдерживать МК AVR?
з.ы. блин и несколько печаток уже изготовил =(

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 18 2010, 16:33

[rezident]

rezident, как по Вашему, какие пиковые кратковременные токи способны выдерживать МК AVR?

А вы считаете, что у меня могут быть другие (более глубокие или секретные) сведения, кардинально отличающиеся от тех, что опубликованы в datasheet?

[_Pasha]

(более глубокие или секретные) сведения, кардинально отличающиеся от тех, что опубликованы в datasheet

TBD - если бы за это кого-нить из них поубивали - все равно не жалко. Мы Кротова начитаемся и пофигу...
Семейства уж нет, а ТБД остался.

Формулу, описывающую заряд конденсатора, из курса средней школы помните?

Не надо упрощать модель, лучше упростить расчет - использовать полный заряд затвора, поскольку он уже учитывает все изменения(между прочим, значительные) - затворной емкости в процессе включения/выключения.

[Alt.F4]

Но ведь, в моем случае установленный резистор уменьшит напряжение на затворе, и он не будет полностью открываться =(

[rezident]

лучше упростить расчет - использовать полный заряд затвора

И характер любой нагрузки он учитывает? И величину эффекта Миллера и длину "Миллеровского плато"?

Но ведь, в моем случае установленный резистор уменьшит напряжение на затворе, и он не будет полностью открываться =(

С чего бы это? Просто соотношение номиналов измените. Последовательно с затвором 30 Ом - 200 Ом, между затвором и истоком 10 кОм-100 кОм.

[_Pasha]

И характер любой нагрузки он учитывает? И величину эффекта Миллера и длину "Миллеровского плато"?

Дык ведь да! Что нам нужно? Наихудшие из ожидаемых значения(в данном случае - максимальные) - имхо, график дает нужную инфу.

[Alt.F4]

С чего бы это? Просто соотношение номиналов измените. Последовательно с затвором 30 Ом - 200 Ом, между затвором и истоком 10 кОм-100 кОм.

Блин, я ж совсем забыл про делитель напряжения из резисторов!!!
Если поставить 100 Ом, ток более 30мА не потечет, а с параллельным резистором на исток в 10К падение составит менее 0,1В. Гениально!

[_Pasha]

с параллельным резистором на исток в 10К

Причем он обязателен, иначе в процессе сброса, когда нога аврки в 3-м состоянии, полевик будет открываться от любого ... любого, в общем.
ПыСы.
Когда резисторы вот так, падение напряжения равно 0 [attachment=47870:baab1.png]

[Alt.F4]

Когда резисторы вот так, падение напряжения равно 0

Ничего не понимаю. В таком расположении резисторов падение напряжения при токе 30мА составит 3В. Ха, так это только в момент заряда конденсатора, затем ток упадет до минимума (или до нуля? конденсатор же постоянный ток не пропускает) и все будет зэ бэст!
_Pasha, спасибо Вам огромное!

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 18 2010, 19:29

[Alt.F4]

Проблема: во время работы gsm-модема, транзистор открывается в такт трели в динамиках (я думаю все ее слышали, когда идет вызов мобильного телефона).
Может попробовать поставить R2 с меньшим номиналом (между стоком и истоком)?

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 24 2010, 11:41

[_Pasha]

Теперь точно непонятно, в чем великий смысл полевика в качестве ключа.
Транзистор открывается, однако должен быть в это время закрыт?

[Alt.F4]

Теперь точно непонятно, в чем великий смысл полевика в качестве ключа.

Печатки удалось заказать на заводе, теперь переделывать уже нет возможности

Транзистор открывается, однако должен быть в это время закрыт?

Именно так.

[_Pasha]

Именно так.

Плохо вот что: поскольку должен быть закрыт, ток установленного в "0" пина тоже ведь 30мА!. Показывайте фрагмент платы. Явно топологицкий косяг

[Alt.F4]

Сейчас разводка как на красной печатке.
На заводе заказал зеленую.


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Sep 24 2010, 14:09

Эскизы прикрепленных изображений

 

[_Pasha]

Ну, без осцилла ничего не понятно.

[Alt.F4]

Проблема: во время работы gsm-модема, транзистор открывается в такт трели в динамиках (я думаю все ее слышали, когда идет вызов мобильного телефона).

Может попробовать в параллель резистору 10К между затвором и истоком поставить конденсатор?

[_Pasha]

Может попробовать в параллель резистору 10К между затвором и истоком поставить конденсатор?

Так не бывает. Открывание транзюка провоцирует какая-то другая сущность, без осцила там делать нечего.

[Клим]

Может попробовать в параллель резистору 10К между затвором и истоком поставить конденсатор?

для начала оторвать дорожку от ноги МК и посмотреть, что будет.

[rx3apf]

для начала оторвать дорожку от ноги МК и посмотреть, что будет.

Наверняка будет все то же самое - детектирование ВЧ. Я бы начал с конденсатора в сотню pF, подключенного параллельно транзистору (затвор-исток), непосредственно на ноги.

[Клим]

Я бы начал с конденсатора в сотню pF, подключенного параллельно транзистору (затвор-исток), непосредственно на ноги.

при том, что у самого транзистора ёмкость входа ~700пф ?

[Alt.F4]

rx3apf, огромное спасибо!!!
Впаял прямо на ноги 22пФ и проблема исчезла!