Управление резистивной нагрузкой

[Kumehtar]

Всем привет!
Прошу Вас, помогите! =)
Нужно рулить резистивными элементами (нихром, константан). Напряжение на них 12 вольт, ток не менее 3 А.
Есть схема управления светодиодным цифровым 7ми сегментным табло. Тут все рулится от МК AVr через транзисторы IRFL9014PbF и irll014n для нижнего и верхнего плеча.

Как преобразовать эту схему?

Есть идея добавить оптопару. Т.е. МК-транзистор-оптопара-резист. Но не могу найти подходящей оптопары.
Что посоветуете?

Ниже схема с диодами. В новой схеме вместо диодов стоят резистивные элементы

Спасибо!

[Aenigma]

Коммутировать 3 А оптопарой вряд ли целесообразно. Во-первых, большой ток, во-вторых, оптопары нужны, главным образом, для гальванической развязки. Насколько я понимаю, для нагревательных элементов гальваническая развязка не играет роли... А чем не устраивают транзисторы - хоть полевые, хоть биполярные?

Если всё же нужна гальваническая развязка, тогда нужно изменить последовательность: выход МК - оптопара - транзистор - нагревательный элемент.

[Kumehtar]

А чем не устраивают транзисторы - хоть полевые, хоть биполярные?

Нижнее плечо (что к земле тянет) - да, а верхнее при 12 вольтах на нагрузке и 5 В управления не закрываются, т.к. потенциал на затворе относительно истока получается 7 вольт, вместо желанных 0.. Кажется так =)

В общем то, что они не закрываются это факт. Проверял ещё на светодиодах.
А вот на счет биполярных - не знаю. Думаете, они будут закрываться? им вроде не напряжение нужно, а ток? Какие посоветуете?

[kotpalych]

Из вопроса неясно : как управлять (коммутация или ШИМ), количество нагрузок и для чего управлять.
Транзисторы лучше составные например КТ829 , КТ827 или TIP142 на радиаторах.

[Kumehtar]

Из вопроса неясно : как управлять (коммутация или ШИМ), количество нагрузок и для чего управлять.

Управление - коммутация.
Количество нагрузок - 7 семисегментных цифр. Итого 49 элементов. включаются по-очереди. Одновременно подключен только 1 элемент.

[Aenigma]

Не очень понимаю, о каком нижнем (верхнем) плече идёт речь. Задача коммутации решается путём применения одного ключа на канал.

[Kumehtar]

Не очень понимаю, о каком нижнем (верхнем) плече идёт речь. Задача коммутации решается путём применения одного ключа на канал.

Если приглядеться к схеме в первом посте, то станет понятно, что транзисторы, подключенные через регистр сдвига подключают "+" (верхнее плечо) к блоку цифры; а транзисторы, подключенные напрямую к МК - "-" (нижнее плечо) к каждой из ячеек.
Возможно я немного путаю местами терминологию, но суть остается.

Транзисторы лучше составные например КТ829 , КТ827 или TIP142 на радиаторах.

То есть базу транзистора через ограничительный резистор подключаю к регистру, а последовательно с КЭ - коммутируемое сопротивление?

И все-таки - биполярные транзисторы открываются-закрываются ТОКОМ через базу? Если да, то им все равно, какое напряжение коммутировать, главное подобрать ток базы используя h21Э. Я правильно понял?

[Aenigma]

И все-таки - биполярные транзисторы открываются-закрываются ТОКОМ через базу? Если да, то им все равно, какое напряжение коммутировать, главное подобрать ток базы используя h21Э. Я правильно понял?

Транзисторы имеют существенный разброс коэффициента передачи тока базы, поэтому описанный Вами способ применяется редко, и в данном случае вряд ли подойдёт, если только Вы не хотите использовать транзистор в линейном режиме. В типичном ключе на биполярном транзисторе ток базы выбирается с запасом, чтобы транзистор открывался почти полностью (насыщался), при этом почти всё напряжение, которое было на закрытом ключе, оказывается приложенным к нагрузке, а ток нагрузки определяется только её сопротивлением.

[Kumehtar]

Aenigma, теперь у меня небольшая каша в голове =)
Транзистор будет использоваться как обычный ключ ("кнопка, которая замыкает и размыкает контакты" и управляется регистром сдвига уровнем ТТЛ). Значит, это линейный режим. Так ведь?
Мне важно, чтобы управляющее напряжение было не больше 5и вольт, управляющий ток - не больше тока, который может безопасно выдать регистр. Коммутируемое напряжение должно быть 12 вольт, а ток - до 3х ампер.

[Aenigma]

Наоборот, ключевой режим транзистора обычно противопоставляют линейному режиму. В ключевом режиме транзистор либо в состоянии отсечки, либо насыщен. Когда он насыщен, т.е. полностью открыт, ток в его коллекторной цепи определяется только сопротивлением нагрузки, которая включена в эту цепь. Если требуется дополнительное регулирование тока нагрузки, то последовательно с ней нужно включить токозадающий резистор.

Насколько я понял задачу, 3 А - это потребляемый нагрузкой ток, и его уменьшать не надо. Т.е. нагрузка просто включается в коллекторную цепь транзистора. Базовый ток при этом выбирается таким образом, чтобы при токе коллектора 3 А транзистор был полностью открыт (надо смотреть характеристики конкретного транзистора).

[kotpalych]

Нужно рулить резистивными элементами (нихром, константан). Напряжение на них 12 вольт, ток не менее 3 А.

нихром и константан применяются в запалах , в лампах накаливания применяется вольфрам.

Количество нагрузок - 7 семисегментных цифр. Итого 49 элементов. включаются по-очереди. Одновременно подключен только 1 элемент.

Один элемент или одна цифра? Чем и как планируется управлять ключами?

И все-таки - биполярные транзисторы открываются-закрываются ТОКОМ через базу?

Током между базой и эмиттером, при наличии нагрузки в эмиттере напряжение на ней не привысит управляющее.Рекомендую тему про транзисторные ключи:http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=28030 . Пример схемы :

[Roman Venom]

Aenigma

Если требуется дополнительное регулирование тока нагрузки, то последовательно с ней нужно включить токозадающий резистор.

Лет 50 назад так и делали. Сейчас целесообразно использовать ШИМ-регулирование.

[Kumehtar]

Насколько я понял задачу, 3 А - это потребляемый нагрузкой ток, и его уменьшать не надо. Т.е. нагрузка просто включается в коллекторную цепь транзистора. Базовый ток при этом выбирается таким образом, чтобы при токе коллектора 3 А транзистор был полностью открыт (надо смотреть характеристики конкретного транзистора).

Так! Мне, вроде, становится понятно =)

нихром и константан применяются в запалах , в лампах накаливания применяется вольфрам.

У меня нагревательные элементы. Не осветительные. Там сложная штука с химическими растворами, да и это, мне кажется, не важно для эл. схемы.

Один элемент или одна цифра?

Один элемент (сегмент).

Чем и как планируется управлять ключами?

В первом посте схема. Эти ключи управляются от регистра сдвига "бегущей тенью" или "бегущим огнем" в зависимости от типа транзистора.

при наличии нагрузки в эмиттере напряжение на ней не превысит управляющее.

Значит, как написал Аенигма - нагрузку в коллектор?

Рекомендую тему про транзисторные

Спасибо! читаю =)

[Kumehtar]

Опять потерял нить...
если нагрузка включается в коллектор, то "+" включается после нагрузки, так? Т.е. транзистор подключает общий провод к нагрузке. А мне-то нужно наоборот, чтобы "+" подключался через транзистор на нагрузку...

[kotpalych]

Примерно так:
VT3 можно заменить полевиком.

[Aenigma]

Roman Venom

Лет 50 назад так и делали. Сейчас целесообразно использовать ШИМ-регулирование.

Во-первых, не ШИМ, а ШИ, во-вторых, его было целесообразно использовать и 50 лет назад, если применение этого метода допускалось условиями задачи, а, в-третьих, замечание немного не к месту, поскольку речь пока идёт о базовых понятиях и о задаче, в которой не требуется плавная регулировка мощности.

kotpalych, вариант схемы рабочий, но мне представляется более правильным логическую функцию реализовывать на цифровых микросхемах (в контроллере), а не посредством силовых ключей. Даже если не прибегать к изменению логической части схемы, то транзистор VT1 (он потребуется менее мощный) лучше включить между базой и эмиттером VT3, транзистор VT2 исключить из схемы, а плюсовой вывод нагрузки подключить напрямую к шине питания.

[Roman Venom]

Aenigma

Во-первых, не ШИМ, а ШИ, во-вторых, его было целесообразно использовать и 50 лет назад, если применение этого метода допускалось условиями задачи, а, в-третьих, замечание немного не к месту, поскольку речь пока идёт о базовых понятиях и о задаче, в которой не требуется плавная регулировка мощности.

Ну есть конечно задачи, где требуется очень плавная регулировка мощности. Но нагревательные элементы будут себя отлично чувствовать и без этого. А мощность на ограничительном резисторе будет выделяться не малая. Собсно это и так понятно: делать на такую мощность нужно только с ШИ-регулированием, как вы меня поправили.

[kotpalych]

kotpalych, вариант схемы рабочий, но мне представляется более правильным логическую функцию реализовывать на цифровых микросхемах (в контроллере), а не посредством силовых ключей. Даже если не прибегать к изменению логической части схемы, то транзистор VT1 (он потребуется менее мощный) лучше включить между базой и эмиттером VT3, транзистор VT2 исключить из схемы, а плюсовой вывод нагрузки подключить напрямую к шине питания.

Тогда потребуется не 14 , а 49 ключей.

key2_1.png

(3.33 КБ) 1393 скачивания

Возможно лучше так ?

[Kumehtar]

Или я совсем не догоняю, или Вы меня не правильно поняли.. Перечерчу схему:

Таких "цифр" 7 штук. Потребление одной ячейки (например, R6) 3А.
Ключи справа подключают каждую ячейку цифры к общему проводу. С ними проблем не должно возникнуть.. Просто выбрать более мощный транзистор.
Ключ слева подключает цифру целиком к +12.
Схема работает по развертке. Например для вывод цифры 1:
- замыкается левый ключ первой цифры;
- замыкается правый ключ при R2;
- размыкается правый ключ при R2;
- замыкается правый ключ при R4;
- размыкается правый ключ при R4;
- размыкается левый ключ первой цифры.
Далее замыкается левый ключ второй цифры в табло и т.д.

Возможно лучше так ?

Транзисторы VT2,4,5 - это "правые ключи" по схеме, а VT3 - "левый"?
Это более приемлемое решение, но не вижу способа как "запараллелить" 7 цифр?

[Kumehtar]

Может, глупо, но все же... Если взять PNP транзистор, на эмиттер повешать +12В, а на коллектор через нагрузку и т.д. общий провод? МК сможет справиться с такой штукой?