Podezřele vysoký úbytek na FET tranzistorech
Zdravím přátelé,
doteď jsem si myslel, že princip spínání pomocí MOSFET tranzistorů již znám, ale nyní tu bojuju s něčím, co opravdu nechápu. Nicméně jsem jen laik, takže bych chtěl poprosit o radu všechny zkušenější.
Mám schéma podle obrázku níže.
Do rezistorů R18 a R19 přichází logická "1 0" nebo "0 1" o úrovni 5V. FETy byly zapojeny tak, aby těmito signály ovládaly svorky MOTOR1 a MOTOR2, konkrétně tedy polaritu napětí na těchto svorkách. V konečném efektu tam měl být připojen stejnosměrný motor, pro oživování tam ale mám rezistor 33R/20W, paralelně s dvoubarevnou bipolární diodou s 1k5 předřadným odpůrkem, ať vidím, kterým směrem se motor bude točit.
Problém: na FETech je příliš velký úbytek, nekoresponduje vůbec s katalogovými údaji. Příklad: Pokud do "silové" svorky pustím 20V, na svorkách MOTOR naměřím 16V. A MOSFET tranzistory, které jsou zrovna v akci, samozřejmě hřejí.
Bipolární tranzistory se chovají korektně, v sepnutém stavu je Uce = 0,45V.
Zařízení by šlo udělat i jednoduššeji, ale chci jej využít i v jiné aplikaci, kde T9 a T10 budou napájeny různými napětími.
Uvedené MOSFETy jsou vždy komplementární dvojička v jednom pouzdře a spínají v pohodě už při 3V na Gate. Datasheet: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir f7343.pdf. Odpor v sepnutém stavu by měl být mnohem nižší, než je v reálu.
Za jakékoliv tipy děkuji.
[img=/file/view/1678-eagle-png]http://pc.poradna.net/file/view/1678-eagle-png[/img]
Pánové děkuji všem za cenné příspěvky, které mi dokazují, že stále je ještě neuvěřitelně mnoho věcí, které se musím doučit.
Pro pořádek uvádím schéma, které funguje tak, jak má, se zanedbatelnými úbytky.
Schéma jsem ovšem tesoval zatím jen s 12V místo 24V, protože tranzistory mají Vgs max = 20V. Předpokládám, že tam ještě musím dát Zenerku a odpor, ale to už snad nějak zvládnu.
Děkuji.
[img=/file/view/1680-fety-png]http://pc.poradna.net/file/view/1680-fety-png[/img]
edit: omluva za trochu jiné značení, mám to rozkreslené na x-krát.
Zde jsi se dal správnou cestou, mám jen několik připomínek:
1) Odpory R29 a R30 jsou na ... nic (nebo, lépe řečeno, na překážku).
2) Zůstal jsi v půli cesty. Tak, jako jsi zvýšil budící napětí pro kladnou větev (doporučoval bych napětí alespoň o 4V vyšší, než to výkonově, tedy ne 22V, ale 24V, raději však více), tak musíš snížit budící napětí pro dolní větev až do záporných hodnot. Je tedy třeba emitory budících tranzistorů T2 a T4 posadit na záporné napětí velikosti -4V a více (třebas i -10V). Vyplynou z toho změny v buzení těchto tranzistorů, protože ovládací signály jsou vůči GND a ne vůči tomu zápornému napětí. Potřebný převodník je ale jednoduchý - vyřeší to jeden tranzistor PNP a jeden odpor.
3) Odpory R25 a R26 jsou zbytečně malé, protože FETy jsou buzeny skutečně napěťově. Velikost těchto odporů ovlivňuje pouze, spolu se vstupní a Mullerovou kapacitou, rychlost přechodu z vypnutého stavu do sepnutého a naopak. Protože se však mají spínat, jak jsem vyrozuměl, motory, nebudou nároky na rychlost spínání nijak vysoké.
4) ochranné Zennerovy diody mezi elektrodami G a S jsou žádoucí, nejlépe je přivést budící napětí přes odpor a ochrannou diodu zapojit co nejblíže elektrodám. Mají-li tranzistory tuto diodu integrovánu, tak, samozřejmě, postačuje ten sériový odpor.
Díky za komentář, nechápu, jaktože jsem byl tak slepý a cpal tam ty R29 a R30.
Zkusím zapojení od MM.., 11.08.2009 03:46, to by mělo potenciální neduhy odstranit.
Ta rychlost spínání - ano, použiju to pro motor, ale také jiný exemplář potom pro řetez několika dvoubarevných bipolárních LED, kde se bude regulovat jas a barva, tam bude rychlost spínání samozřejmě vyšší.
Ohledně rychlosti spínání: Spínání řádu jednotek kHz (používané při řízení jasu LED) nepovažuji za rychlé spínání.
Kdysi jsem dělal výpočet efektivní vstupní kapacity FETu při spínání a vyšla mně kapacita tak 10nF. Výpočet to byl nepřesný, pouze orientační, byly jiné podmínky spínání a parametry FETů se za ta desetiletí dozajista též změnily, ale určitě neuděláš velkou chybu, když u budících obvodů budeš počítat s nějakou takovou vstupní kapacitou FETu.
Keby si pouzil LED s 3vyvodmi tak si usetris 10tranzitorov na zbytocne prepinanie polarity
Je to komplikovanější, těch LED tam je pár v sérii, takže dvounohé jsou výhodnější, každopádně to není až tak podstatné, minimálně jako cvičení pro mou hlavu se tenhle přepínač hodí.
A nebylo by jednodušší ten přechodový jev zkusit eliminovat dalším tranzistorem stejným jako T3 ? Aby každý tranzistor spínal svůj FET. Já bych to tak asi zkusil.
![[http://pc.poradna.net/file/view/1683-good-png]](/file/view/1683-good-png)
Teraz ma napadlo este lepsie, ptz to predtym zas malo nevyhodu pri velmi rychlom stupani riadiaceho napatia, toto tu je IMHO najbezpecnejsie:
Spodny FET je zopnuty len ked kolektor_T2 < 0.5V, a vrchny FET je zopnuty len ked kolektor_T2 > Vcc-0.5V
Medzi 0.5V az Vcc-0.5 su obe vypnute.
//edit: aaa, sakra, ten vrchny PNP nikdy nerozopne lebo spodny NPN stahuje napatie cez ten 100k a tranzistor na zem. Takze treba zvysit tie 100k na bazach aspon na 330k(alebo znizit R25 nazad na 1k, ale R25 som zmenil z povodneho 1k na 10k aby to zbytocne nezralo 22mA pri 22V (=0.5W!!) v zopnutom stave), a treba dat este jeden odpor (rovnaky ako je na baze) medzi Vcc a bazu PNP. Aby PNP rozopol uz pri Vcc-1V.
Ale zas to trochu zavisi od napajacieho napatia - pri moc vysokom Vcc, napr. pri 50V by to zas nezoplo. Ale to je mozno aj pozitivna vlastnost - takze kludne to urob tak ked chces :)
//edit2: alebo ten problem sa da vyriesit aj tak ze sa namiesto tych mnou pridanych PNP a NPN pouziju FET-y. Potom nebude tiect prud cez bazu NPN a vsetko bude tak jak ma byt, bez akejkolvek dalsej zmeny tej schemy, staci zmenit zeleny PNP a zeleny NPN na FETy (ale take ktore vydrzia Vgs = 22V). Myslim ze tak (s 2malymi+2vykonovymi FETmi) sa to robi profesionalne (v chipoch pre DC/DC menice, charge pump a podobne). Ale nenosim v hlave vnutorne schemy kdejakych chipov takze neviem naisto :)
P.S> neoznaceny zeleny rezistor je tiez 10k
Děkuji, bobtná to hezky, ale skutečně raději obětuju prostor a udělám to celé větší, než aby mi "záhadně" odcházely tranzistory. Pár tranzistorů navíc za to stojí.
Ještě dotaz - v původním schématu jsem zkusil zaměnit odpory za desetkrát vyšší, protože jsem si také všimnul, že to žere moc a výkonová ztráta je velká. Schéma tedy vypadalo nějak takto:
[img=/file/view/1687-sch-png]http://pc.poradna.net/file/view/1687-sch-png[/img]
Akorát že to nefungovalo! Po vrácení původních odporů se to zase rozeběhlo. Ještě jsem se nad tím pořádně nezamyslel, co se tam stalo, ale na první popřemýšlení mě to nenapadlo. Tak jen jestli podobný problém nebude i ve schématu s dodatečnými tranzistory.
Ty si hlavne vyzkousej, jakym napetim to bude spinat a podle toho udelej spinaci obvod se zenerkou, ktera ti tam to napeti udrzi, pak tam mohou byt docela velke odpory. Mozna bych, co se rychhlosti spinani tyce vpasoval Shmittuv klobny obvod (at uz postaveny s tranzistoru, nebo v nejakem chipu, pripadne podobne funkcni zapojeni s OZ. Zajisti ti to velmi strmy spinaci impuls i pri pofidernim vstupu.
Pretoze napatie na Gate toho vrchneho je blbe (nikdy nevypne) ked tam je Vgs = (22V/110k)*10k =2V. Nemozes tam davat tak odpory jak si ich dal. Jaky to ma prosimta vyznam ten 100k na zem? Ziaden vyznam nema akurat to znefunkcnuje. Ked ho vyhodis tak to fungovat bude (ale pozor na limit 20V u Vgs)
BTW. resp. ked to prerobis na to co som nakreslil, tak by to malo fungovat bezproblemov (s tymi upravami v texte pod schemou).
Děkuji všem zúčastněným za cenné rady, zejména tedy MM.., který mě dokázal dostrkat do funkčního řešení, které pro jistotu přikládám:
[img=/file/view/1698-final-png]http://pc.poradna.net/file/view/1698-final-png[/img]
Otestováno i pro Ucc = 30V, šlape to výborně.