Здравствуйте!
Прошу меня сильно не пинать, знаний катастрофически не хватает.
Есть задача — управление индукционной нагрузкой (мотор в дроссельной заслонке) ШИМ-сигналом.
Напряжение питания 12 вольт. Управляющее напряжение — выход с МК AVR, 5 вольт.
Сначала я просто взял и поставил n-канальный MOSFET (IRFP260N), на затвор через резистор подается сигнал с МК.
Все хорошо, работает, только транзистор сильно греется.
Начал изучать тему, понял что управлять MOSFET таким напряжением неправильно, нужен драйвер, который будет подавать на затвор 12 вольт.
Подскажите пожалуйста, подойдет ли в данном случае драйвер IR2117? Если да, то по какой методике рассчитывается емкость и сопротивление в цепи затвора?

Вы номинал резистора не указали. Если резистор имеет слишком большое сопротивление, то ПТ будет медленно открываться и закрываться, и в результате - сильно греться.
И насколько мощный у вас за мотор ?
А вообще, почитайте Семенова, "Силовая электроника для любителей и профессионалов", там этот вопрос достаточно, на мой взгляд, подробно рассмотрен ...

200 Ом резистор. Мощность мотора где-то 50-80 Вт, точных характеристик не нашел.
Спасибо за совет, почитаю.

Надеюсь, вы не забыли задемпфировать индуктивную нагрузку диодом ? Большим диодом, ибо 80 Вт / 12 А ~ 7 А, и именно на такой прямой ток должен быть рассчитан диод.
И еще, гляньте осциллографом, что у вас творится а затворе и на стоке ПТ, это позволит оценить, насколько быстро он переключается.
Да, а ШИМ на какой частоте ?

Диод стоит параллельно нагрузке в обратной полярности.
В качестве эксперимента, для исключения индуктивности, я заменил дроссель лампой сходной мощности (12V, 55W). Все равно транзистор нагревается.

Дело в медленном открывании и закрывании ПТ. У Хоровица с Хиллом были схемы простейших драйверов на паре биполярных транзисторов. Попробуйте, должно помочь ...

Теоретически могу предположить следующее:
1. Частота ШИМ должна быть больше 20 кГц, чтобы двигатель не свистел.
2. По даташиту входная ёмкость 4 нФ и если в затвор поставить резистор 200 Ом, то постоянная времени будет чуть меньше микросекунды, т.е. импульс ШИМ минимальной длительности должен быть больше 4 микросекунд. Если используется 8-битный таймер, то период должен быть 256*4мкс=1 мс, т.е. 1000 Гц, что хорошо слышно. Более высокая частота ШИМ и будет приводить к нагреву ввиду бОльшего соотношения времени переходных процессов и времени статического состояния транзистора.
3. Для повышения частоты до 20 кГц следует уменьшить резистор затвора в 20 раз, чтобы уменьшить нагрев, т.е. номинал должен быть порядка 10 Ом.
4. Для резистора 10 Ом следует учесть нагрузочную способность драйвера или сделать его самому из мощных транзисторов. Драйвер я применял при управлении мостовой схемой, а тут только один нижний транзистор.

ПЫСЫ: на истиность не претендую, это только мои измышления в вакууме. Интересно узнать, насколько они правильные.

Вам удалось создать схему, в которой всё ужасно.

Плато миллера транзистора на уровне питания МК. То есть, вы сможете "нагнать" в затвор 80 нКл из 230 нКл необходимых для полного открытия (четверть, примерно).
Максимальный выходной ток AVRки, если не изменяет память 20 ма. Даже возможные 80 нКл, в идеальном случае (без резистора), были бы доставлены в затвор за 4 мкс. Но, увы, с ростом напряжения на затворе будет падать отдаваемый портом ток. А вы ещё и 200 ом поставили последовательно.

То есть, ваш транзистор не работает в ключевом режиме, а работает в активном, потому и греется.

P.S. Что делать?
1. Поднимать напряжение питания затвора.
2. Ставить драйвер затвора с логическим входом. Интегральный. Totem Pole, который посоветовали, работать с этим транзистором не будет: не хватит напряжения порта, его надо усиливать. Так что проще интегральный драйвер с логическим входом.

P.P.S. Пробежался по-диагонали. Вроде, статья неплохая: http://www.irf.ru/techdoc/an-944.pdf

либо ищите менее требовательный к схеме управления транзистор.
Уж для ваших 12В 55Вт можно найти подходящий ключ, буквально 10-20нКл.

Но правильнее будет управлять ёмкостью затвора соответствующими решениями. Драйвером. Хотя бы дискретным.

Принципиальную ошибку понял, читаю Семенова
IRF530 с зарядом 26 нКл еще есть, лучше будет?
И еще немного не понял, драйвер IR2117 все-таки подходит в моем случае?

Так и бывает, когда "просто берут", потому что достаточно было бы прочесть в его паспорте "порог: 4 В", не говоря о сопротивлении канала 0,09 Ом, и, при токе 7,5 А через который, рассеиваемой им мощности 5 Вт.


Если заполнения ШИМ 100% не планируется, годился бы, но уровень логической единицы 2/3 питания, т.е. 8 В, так что никак не пригождается. Непонятно, как Вы попали именно на это, потому что нормальных драйверов затвора, т.е. с входными уровнями TTL, в природе гораздо больше.

Ну и, например, такой транзистор будет практически холодным.

Вот, мне кажется, более подходящий вариант драйвера: TC4420. Логический вход от 2.4В до Vdd. Что скажете, если его поставить в связке с IRF530?

Ну а сами как думаете? считать пробовали?

Даже простой прикидочный рассчёт:
Ваши 80 Вт, 12 В. Это ток 6.7 А. Если этот ток гонять через rdson в 160 мОм транзистора IRF530 - это 7 Ватт рассеиваемой мощности. Это греющийся транзистор, и потери, пускаемые на отопление космоса. Зачем так делать, если можно по-другому?

В отличие от предыдущего, это нижний драйвер, т.е. коммутирующий нагрузку, подключённую к плюсу питания — если Вам позволена такая вольность с ней, то годится.


Скажу, что как минимум полукилограммовый радиатор забыли упомянуть, потому что при 7,5 А и сопротивлении канала 0,43 Ом указанный транзистор будет рассеивать 24 Вт.

4420 не инвертирует. Инвертирует 4429 (диаграммы для него приведены в даташите).

Изучаю характеристики транзисторов, помимо предложенного варианта

IRF3717PbF нашел еще вариант
IRF6201PbF.
IRF3717PbF
Rds = 4.4 мОм
Qg = 22 нКл

IRF6201PbF
Rds = 2.45 мОм
Qg = 130 нКл

Причем у первого в даташите заявлено предназначение — системы питания для ноутбуков, у второго — выпрямление и управление коллекторными моторами (как раз то что надо!).
В чем будет отличие применительно к моей задаче?
Первый транзистор можно будет зарядить даже без драйвера 5В, судя по всему? Второй вариант будет меньше греться, но требовать драйвер для заряда затвора?

Самое время их найти, хотя бы измерить сопротивление.

И если под питанием "12 В" подразумевается бортсеть автомобиля, то для такого случая транзисторы понадобятся заметно крупнее.

Да, сегодня померяю, не доехал еще туда
Питание от бортсети, все верно. Поясните, пожалуйста, по поводу размера транзисторов.

Для бортсети ГОСТ допускает (и объясняет, почему) долговременное наличие в среднем 60 В, и это ещё без учёта SOA (ОБР).

И это случится. Причём, гораздо быстрее, чем можно себе представить. У нас взяли один прибор (сделанный для других условий) для демонстрации. Под честнейшее слово запускать исключительно от аккумуляторов, и со строжайшим наказом не запускать от бортсети без аккумуляторов. Угадайте с трёх раз, что случилось через 3 дня? при втором включении?

Подскажу: "решили не разряжать аккумуляторы" (при том, что потребление устройства меньше на порядок, чем саморазряд АКБ)


это радиолюбительство надо гнать из вас поганой метлой. На работе я даже на тряпку специально писаю (не сухой же гнать).

Померять, конечно, полезно, но надо определить тип и марку. И найти полную документацию.

Вы имеете в виду индуктивные перегрузки при запуске автомобиля?



В немецкой автомобильной электронике не все так просто. На большинство компонентов не то что даташита, даже простого описания не найдешь.
На этот дроссель есть небольшая писулька с общим описанием. Из полезной информации там только распиновка и указание максимального тока генератора (<10 А).

Нет.

Генератор и без перегрузок на холостом ходу немало выдаёт.


Максимальный ток дан, указано, что вы его должны ограничить, максимальное напряжение тоже дано.

Современные генераторы с цифровым регулятором выдают 12-15 вольт в зависимости от различных факторов. Думаю надо ориентироваться тогда на 15-16 вольт максимального напряжения питания.

Документ со печатью есть, подтверждающий это? С большой такой круглой печатью. Если нет, то см. про поганую метлу.

Все понял, исправлюсь

Нашел, кажется, то что нужно: IRF3205Z. В даташите как раз указано — Automotive.
Характеристики:
Rds = 6.5 mOm
Id = 75A
Vdss = 55V

Как раз соответствует всем требованиям по скачкам питающего напряжения.

При 25 °C. При минус 40 °C напряжение пробоя падает.

Невозможно учесть и предусмотреть все сразу
Тем более в космос оно точно не полетит
Какова вероятность наступления одновременно температуры -40 и пробоя 60В?

Вы решайте. Я в таких ситуациях беру 80В транзисторы и не думаю о вероятностях.

Можете пример транзистора дать?
Я вот нашел, IRF3710Z, VdSs=100V

IPB100N08S2L-07


Нормальный транзистор. Теперь нормально им управлять и всё должно получиться. Он (как и предложенный мной) не оптимален, возможно дороговат и т.п. Но я считаю, что сначала надо создать рабочую схему, а уже потом её оптимизировать.

Успеть бы сегодня купить... Хочу на праздниках сделать уже рабочую схему, а щас все закроется

one_eight_seven,
что думаете об использовании тут драйвера TC4420?
По даташиту как раз то, что надо.

Я его не использовал. По документации хороший драйвер.

А можно узнать что вы там мутите с заслонкой? Я просто диагностом-электриком работаю, интересно что вы придумали.

Автомобиль BMW X5 2001 год, мотор 4.4 атмосферник.
На него установлен механический нагнетатель воздуха (турбокомпрессор), воздушно-водяной интеркулер, сделан перепускной канал с установленной в него дроссельной заслонкой небольшого диаметра для регулировки давления наддувочного воздуха.
ЭБУ этого мотора не поддерживает работу двигателя с наддувом, отсутствует функционал для необходимых органов управления — датчики давления наддува, датчиков температуры наддувочного воздуха, регулятор давления наддува.
Поэтому я решил сделать внешний буст-контроллер своими силами.
На рынке существуют уже готовые решения, но использовать их неспортивно
Вот теперь изучаю электронику и программирование для МК.

Во вложении фотография, как это все выглядит на машине.
Вот рабочий прототип регулятора давления: https://www.dropbox.com/s/3n9k3pe5j92e7vy/b...e_test.mov?dl=0

Маньяки? А почему не турбина с изменяемой геометрией или обычный байпасный клапан?
Если честно я не в курсе как с механическим компрессором давление наддува регулируют.

А почему турбина, а не компрессор? Захотелось вот.
Байпасный клапан не обеспечивает плавной и точной регулировки давления, он стоял. Соответственно, эффективные топливные карты рассчитать нельзя.
У мерседеса на АМГ стоит такая же дополнительная дроссельная заслонка Потому и решили так делать.

С новым годом всех!

Транзисторы и драйверы купил, завтра-послезавтра постараюсь запустить, результат отпишу!

А всё-таки механический нагнетатель или турбокомпрессор? Это же вроде разные вещи, и в плане управления ими тоже...

Ок, буду знать что так можно.
Удачи.

Турбокомпрессор это общее название нагнетателя воздуха с крыльчаткой. Турбокомпрессор может иметь привод от отработавших газов (называется обычно турбиной) или механический привод, ремнем со шкива коленвала (обычно называется компрессор).
У меня стоит компрессор Vortech V3 с ременным приводом.

Собрал схему на транзисторе IRF3710Z, TC4420 (схема приложена). Напряжение питания — 12 В, нагрузка — лампа 20 Вт.
Вход драйвера через 1 кОм подключен на землю.
Все работает, но есть проблема — драйвер греется как печка! Транзистор при этом холодный.
В чем может быть дело?

Нагрузите его сначала на конденсатор, а не на транзистор и посмотрите, будет ли греться. И развязывающие конденсаторы по питанию тоже поставьте, без них и должно плохо работать.

Если что-то работает не так, как вам кажется, что должно работать - повторяйте тестовую схему из документации, читайте всё, даже мелким шрифтом (это вообще ещё до первой сборки макета), выполняйте все рекомендации. Добиваетесь нужного результата на тестовой схеме - вставляете её в свою и сравниваете.

И соединения делайте максимально короткими проводами. Особенно цепь затвор-исток. Если короткими не получается, то свейте провода.

P.S. Он греется без подачи входного сигнала? Если со входным сигналом - то и его указывайте.

Необходимо установить резистор 10-20 Ом между выходом драйвера и затвором транзистора для ограничения тока тока драйвера и затвора на безопасном значении.

Без подачи сигнала тоже греется, без подключения к затвору тоже греется. Но если все подключить - работает. Могло в драйвере что-то пробить, чтобы дать такой эффект?

Могло. Проверьте правильность подключений, соберите схему из data sheet'а (с конденсатором в качестве нагрузки). Можно сначала и вовсе без нагрузки. Если греется, то драйверу пришёл конец. Если не греется, попробуйте попереключать вход и посмотреть, что на выходе.

Сгонял купил новый драйвер. Добавил в цепь питания конденсатор 0.1 мкФ, подключил выход на конденсатор 10 нФ.
Все работает, значения на выходе верные. Подаю логическую "1", 5В, на выходе драйвера появляется 12В. Ничего не греется.
Подключаю к затвору транзистора (без резистора в цепи затвора), драйвер пробивает. Начинает греться, даже с нагрузкой в виде конденсатора.
Получается, пробивает драйвер из-за высокого зарядного тока затвора?
Какой номинал резистора поставить в цепь затвора? А то боюсь потерять последний рабочий драйвер

Скорее, защёлкивает обратным током. Микрочипы почти клятвенно заверяют, что если обратные токи меньше 1,5 А, то не защёлкнется. Но проверьте при этом, чтобы скорости открытия-закрытия транзистора вас устраивали. Ну и раз уже счёт пошёл на последние компоненты, то может быть стоит уже посчитать?

Резистор 10 Ом в цепи затвора спас.
Попробую теперь рассчитать, хватит ли скорости работы такой схемы для PWM.

Убил последний драйвер. Теперь придется включать мозг.
Правильно ли я понимаю, что защелкивание возникает из-за превышения значения тока в процессе разрядки емкости затвора при закрытии транзистора драйвером?

Нет, такие узлы защёлкиваются из-за неправильной разводки (монтажа). Покажите фото или словами. И повторю, требуется любой примитивный стабилизатор, потому что нет в автомобиле никаких 12 В, в реале драйвер не успеет даже вздохнуть.

Принцип понял, изучаю аппноты: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00763c.pdf

Что нужно сделать:
1) сократить длину подачи VDD и GND на драйвер
2) как можно ближе к драйверу поставить развязывающий конденсатор. Емкость 0.1 мкФ достаточно? Какой лучше, керамику или электролит?
3) установка диодов Шоттки на входе и выходе (схема приложена)
4) отдельное стабилизированное питание для драйвера +12V. Стабилизатора L7812 с выходным током 1.5А по идее за глаза должно хватить драйверу.