Spínání MOSFETu

Zpráva

Rimmer · #1 Příspěvek od **Rimmer** » 24 čer 2007, 08:42

Potřeboval bych prosím poradit.
Pomocí mikrokontroléru a budiče 4049 spínam výkonový MOSFET IRLZ34N. Pokud je zátěž připojena podle obr.1 (do kolektoru tranzistoru) probíhá vše v pořádku, pokud je ale zátěž připojena podle obr.2, tranzistor sice sepne, ale zátěží prochází jen velice malý proud. Někde jsem se dočetl, že v případě druhého zapojení se jedná oo tzv. horní spínač (high side) a je třeba před bázi zařadit nábojovou pumpu. Bohužel nikde jsem nesehnal žádné schéma ani návod, jak taková pumpa vypadá. Věděl by prosím někdo, jak realizovat zapojení na obr. 2, tak aby se tranzistor naplno otevřel a zátěží protékal plný proud?

Rimmer · #2 Příspěvek od **Rimmer** » 24 čer 2007, 08:45

Obr. 2

dolac · #3 Příspěvek od **dolac** » 24 čer 2007, 08:58

Zapojenie na obr.2 je špatné, takto spínať nemôžeš. Prečo nemôžeš použiť zap. z obr.1? Ak máš naozaj potrebu zapojiť záťaž voči zemi, použí tranzistor s kanálom typu P, samozrejme s príslušným zapojením.

#4 Příspěvek od **EKKAR** » 24 čer 2007, 09:34

Dolac má pravdu, je to obdoba zapojení s bipolárním trandem NPN - tam taky radši zapojíš zátěž do kolektoru, aby se budicí proud do báze uzavíral rovnou do zěmě přes uzemněný emitor. Pokud dáš zátěž do emitoru, budicí proud do báze trandu poteče AŽ tehdy, když kladné napětí na bázi překročí součet Ubeo + úbytek na té zátěži - dělá to zápornou proudovou vazbu. PNP má zrcadlově obrácenou funkci.
MOSFET sice funguje na napětí, efekt je ale stejný - abys mohl spínat zátěž "pod" spínačem (= mezi trandem a zápornou sběrnicí napájení), musíš použít komplementární vodivost oproti zapojení na obr.1 a invertovat vstupní signál...

PavelFF · #5 Příspěvek od **PavelFF** » 24 čer 2007, 11:11

Jak bylo již řečeno, zásada je připojovat zátěž na kolektor nebo Drain. V případě, že tak neučiníš, potřebuješ k vybuzení větší napětí, než je v obvodu k dispozici. Ve tvém případě (schéma 2) bys potřeboval dostat na Gate T1 cca 14V až 17V, aby na zátěži bylo kolem 12V.
Zapojení je obdoba "emitorového sledovače" , pro který (v případě bipolárních tranzistorů) zhruba platí, "co na bázi, to na emitoru". Jenže ty budíš Gate tranzistoru pěti volty a chtěl bys, aby na Source bylo 12V.

Jeden konkrétní příklad řešení je na obrázku. FET musí být typu P! Některé odpory tam asi ani být nemusí (R3). Hodnoty součástek záleží na frekvenci a rychlosti spínání. (FET nemusí být "logický"typ a musí snést napětí 12V mezi G a S, jinak by se musel přidat další odpor.)

Rimmer · #6 Příspěvek od **Rimmer** » 24 čer 2007, 12:35

Děkuji za odpovědi. Určitě vyzkouším to zapojení s P - MOSFETem na posledním obrázku.

#7 Příspěvek od **EKKAR** » 24 čer 2007, 12:35

To PavelFF: mám za to, že v původním zadání je 4049 použitá jako invertující oddělovač/buffer/převodník úrovně, tedy z 5V TTL na výstupu toho Atmeláka na 12V CMOS logiku, kterou je i buzen ten výkonový FET, takže ten by měl být "buzen" 12V proti zemi - ale pořád tam zůstává ten problém s posunem napětí G-S vlivem úbytku napětí na zátěži, který onu "budicí" úroveň "užírá zespoda" - pořád analogie s bipolárním trandem.
Ale jinak Tvé zapojeni - 100% souhlas, jen místo bipolárního BCxxx bych tam "seknul" třeba BS1xx, abych nevybočil z FETové oblasti a měl tam menší proudy...

jasin · #8 Příspěvek od **jasin** » 24 čer 2007, 12:37

Ten poslední obrázek je také špatně! Nakreslený MOS je N a je jako sledovač, (sourcem dolů).

VMOS potřebuje na gate napětí o 3 volty větší, než na source, aby vedl. Při buzení odporem podle gif3 je na zátěži nejvýše 12 - 3 = 9 V a to ještě ne plný proud. Pro dobré sepnutí při větším proudu je potřeba na gate 5 a více voltů přidat.
Proto se tam dává ta nábojová pumpa, aby zvedla napětí o ty 3 až 9 V nad napájecí.
Takže, pokud je potřeba mít jeden pól zátěže na mínusu, tak použij MOS opačné polarity.

PavelFF · #9 Příspěvek od **PavelFF** » 24 čer 2007, 14:03

jasin:

Ten poslední obrázek je také špatně! Nakreslený MOS je N a je jako sledovač, (sourcem dolů).

Protože z hlavy neumím kreslit fety typu P či N, tak jsem výslovně do textu i do obrázku napsal, že to má být typ P a popsal vývody T1 a umazal tu šipku.

to EKKAR: Co se týče 4049, předtím jsem vůbec nezkoumal jeho funkci, ale teď podle datašítu to chápu tak, že převádí vyšší úroveň na nižší.

Kdyby byl 4049 napájen z 12V, tak by pro logickou 1 na vstupu potřeboval napětí cca 8V, což by mu asi IO1 neposkytl.

V případě použití invertujícího tranzistoru T2 je tam obvod 4049 vlastně zbytečný (obrací akorát smysl sepnutí)

istrasil · #10 Příspěvek od **istrasil** » 24 čer 2007, 14:34

Ještě doplním, že z CMOS řad se jako převodník nižší/vyšší dají využít třeba 4504 (6x) nebo 4104 (4x), která má dokonce invertující i neinvertující výstupy. Jestli to nebude spínat s vysokou frekvencí, tak tyhle obvody plně vyhoví.

Výborné a levné low-side budiče mosfetů (což je vlastně to stejný, jenom s vyšším špičkovým výstupním proudem, aby šlo spínat rychleji - rychleji nabíjí Cgs) teď dělá Microchip, třeba TC4422.

Rimmer · #11 Příspěvek od **Rimmer** » 24 čer 2007, 17:12

Ten obvod 4049 je napájen 5V a slouží jen jako budič (gate driver) - umožňuje vyšší výstupní proudy, než ten Atmel. Zkoušel jsem ten MOSFET spínat přímo Atmelem a funguje to, ale takhle mi to připadá výhodnější i z toho důvodu, že kdyby ten MOSFET shořel, tak by mikrokontrolér měl zůstat v pořádku.

istrasil · #12 Příspěvek od **istrasil** » 24 čer 2007, 18:10

Rimmer píše:... že kdyby ten MOSFET shořel, tak by mikrokontrolér měl zůstat v pořádku.

Když ten (N-)mosfet prorazíš a uhoří source, tak to takhle nezachráníš, přes ochranné diody 4049 vlítne vyšší napětí do napájení +5 V. Jinak se nemůže nic stát (výstup 51čky můžeš zkratovat na zem).

Jestli to spíná jenom občas a spínací ztráty jsou zanedbatelné, tak nevidím důvod nepřipojovat gate N-mosfetu přímo na výstup procesoru, v případě 51ček raději podepřeného odporem do +5 V. Když jsou časy spínání nekritické, tak raději ještě dám do gate odpor tak 1k paralelně se 100 nF, aby v tom zmíněném případě uhoření source nedošlo k dalším škodám. A samozřejmě nejlepší je použít hotový budič...

dolac · #13 Příspěvek od **dolac** » 24 čer 2007, 20:55

4049 v prvom zapojení bola použitá ako budič, nakoľko 2051 dáva v jednotke pomerne malý prúd, ktorý nabíja kapacitu hradla pomaly. Keďže, chceš spínať voči zemi, potrebuješ MOSFET typu P a zapojenie, ktoré uviedol pavelFF je dobré, ale v tom prípade by si už 4049 nepotreboval. Odpor v kolektore by som však výrazne znížil, aspoň na 1K.
Na záver, len poznámka, ak si pozrieš vlastnosti MOSFETOV typu P, majú trochu horšie vlastnosti ako N-typ. Ak nemusíš spínať voči zemi, je výhodnejšie použiť typ N. P-čka by som použil, iba ak nie je iné riešenie.

PavelFF · #14 Příspěvek od **PavelFF** » 24 čer 2007, 21:04

Rimmere , možná by bylo dobré napsat, jakou frekvencí to bude spínat a jaké proudy a jaký typ zátěže.

Je rozdíl, jestli spínáš 30kHz (budič bude nutný) nebo jednou za 5 minut (stačí budit přímo z IO1 a nemusí vadit ani pomalé nabíjení kapacity hradla).

volente · #15 Příspěvek od **volente** » 30 bře 2019, 08:56

Tak by mě zajímalo při frekvenci spínání v řádu minut, jestli by stačilo gate připojit na střední kontak relé, který by střídavě připojil gate na 12V - sepnutí, nebo na zem- vypnutí ?
IRF 3205, spínané napětí 27V, proud 25A.