Помогите с ШИМ-управлением светодиодов

DrZugrik

Добрый день, уважаемые
Помогите выбрать идеальный транзистор для ШИМ-управления мощными светодиодами. Наверное такая тема уже неоднократно поднималась, но к сожалению не смог найти решения для себя. Итак моя ситуация - имеется контроллер ардуино (пока что), к портам цифровых выходов (PWM и обычных) подключаются транзисторы (сейчас у меня стоят IRFZ44N, решение не идеальное, но они просто лежали дома без дела вот и использовал их), после транзисторов идут светодиоды группами от 1 до 12 штук, мощностью от 300 мА до 5 А каждая. Питание светодиодов осуществляется от другого источника питания с выходным напряжением 5 В.
Когда я прогонял тестовый сигнал - поочереди подавал логические единицы на выходы ардуино, все работало как надо. Дополнительного обвеса ввиде подтягивающих резисторов не использовал, т.к. напряжение и ток открытия соответствовали напряжению и току выходного порта ардуино (возможно это было ошибкой).
Потом я решил протестировать что будет если подавать логическую единицу батарейкой на вход транзистора. И тут началось шаманство. Иногда открывались до 3-х соседних транзисторов. Конечно это было неправильно, но я поначалу не придал этому значение, т.к. в тестовом варианте светодиоды загорались правильно.
А когда написал нормальную прошивку для ШИМ-управления то тут начался вообще кошмар. Снова загорались несколько соседних групп сетодиодов, ШИМ-отвратительная, происходит скачками и иногда произвоьно перескакивает с одного уровня на другой. Максимальная частота ШИМ у меня сейчас 500 Гц, на другом контроллере возможно будет выше, до 2-3 кГц.

Схему подключения для управления мощной нагрузкой взял отсюда http://www.hobbytronics.co.uk/arduino-tutorial9-power

Буду признателен, если ткнете меня носом в мои ошибки и подскажете принцип выбора подходящего транзистора. Я нашел только что емкость затвора должна быть минимальной.
И еще буду признателен за хороший онлайн каталог транзисторов, а то замучался выбирать наобум и вчитываться в таблицы datasheet-ов. Нашел вот такой http://paratran.com/1ExtendedSearch.php но не уверен что он правильно работает, пару раз выдавал не те результаты.

Реклама

vem566

DrZugrik писал(а):Дополнительного обвеса ввиде подтягивающих резисторов не использовал, т.к. напряжение и ток открытия соответствовали напряжению и току выходного порта ардуино

А процесс закрытия транзистора? Есть куда разряжать емкость затвора? Да и транзисторы нужно ставить с управлением логическим уровнем. У них в обозначении обычно присутствует буква L. В частности IRFZ44L есть. А 5 вольт обычному полевику не хватает для полного открытия, поэтому и всякая мутота получается. Открывается он как попало. А если еще цепей закрытия нет - получается полный бардак.

Реклама

blackx

DrZugrik, я обычно тут подбираю полевики http://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?c ... 4294841672

Так получилось, что IR фактически монополист по транзисторам в наших магазинах

, потому другие даже не рассматриваю.

По схеме
1) в вашей схеме рекомендуется последовательно затвору ставить резистор на 33-100 Ом, он будет избавлять от лишних колебательных процессов в цепи и ограничивать ток заряда затвора
2) как уже сказали, для управления полевиком напряжением 5 В полевики должны быть с управлением логическим уровнем. По таблице на сайте IR смотрите чтобы RDS(on) Max 4.5V (mOhms) был поменьше.
3) цепь разряда в вашем случае не нужна, но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

vem566

blackx писал(а):но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

Могу добавить, что и не предсказуемое закрытие.

Реклама

DrZugrik

vem566 писал(а):Да и транзисторы нужно ставить с управлением логическим уровнем. У них в обозначении обычно присутствует буква L. В частности IRFZ44L есть. А 5 вольт обычному полевику не хватает для полного открытия, поэтому и всякая мутота получается. Открывается он как попало. А если еще цепей закрытия нет - получается полный бардак.

На счет IRFZ44L - спасибо, учту, просто взял то что дома валялось и более менее подходило по параметрам, теперь буду добиливать более вдумчиво. А по поводу 5 вольт, в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).

blackx писал(а): 1) в вашей схеме рекомендуется последовательно затвору ставить резистор на 33-100 Ом, он будет избавлять от лишних колебательных процессов в цепи и ограничивать ток заряда затвора

я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть? Спасибо, попробую.

blackx писал(а): 2) как уже сказали, для управления полевиком напряжением 5 В полевики должны быть с управлением логическим уровнем. По таблице на сайте IR смотрите чтобы RDS(on) Max 4.5V (mOhms) был поменьше.

Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

blackx писал(а): 3) цепь разряда в вашем случае не нужна, но имейте ввиду, что выводы МК AVR никогда не должны находиться в режиме HI-Z при наличии питания на схеме. Иначе возможны случайные открытия транзисторов.

Насчет случайных открытий/закрытий уже заметил такой косяк, постараюсь исправить.

Реклама

blackx

DrZugrik писал(а): я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть? Спасибо, попробую.

Я не помню в какой аппноте вообще это читал, и что там точно говорилось. Логично предположить что да, чем выше Qg и частота импульсов тем меньше следует поставить резисторы.

DrZugrik писал(а): Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

Вполне неплохо.

Реклама

vem566

DrZugrik писал(а):в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).

Именно так.

DrZugrik писал(а):я так понимаю, чем выше емкость Ciss тем выше сопротивление резистора должно быть?

Скорее наоборот. Через это сопротивление идет разряд емкости затвора при закрытии, а его нужно делать чем меньше - тем лучше. Значит, чем больше емкость, тем меньше сопротивление.

DrZugrik писал(а):Rds(on)=17.5 mOhm вроде бы и так не много, или он должен быть еще меньше?

Это не много. Просто имеется ввиду, что если есть выбор, то лучше те, которые имеют меньшее сопротивление открытого канала.

DrZugrik

vem566 писал(а):
DrZugrik писал(а):в даташите написано Vgs(ер)=2...4 V (кажется это тот параметр, если я ничего не путаю).
Именно так.

Т.е. напряжение открытия транзистора достаточное, но подтягивающий резистор на всякий случай не помешает, я правильно понимаю?

blackx

Вам не нужен. Но если хотите - поставьте между затвором и землей резистор на 10-100 кОм. Это позволит схеме работать стабильно даже если мк по каким-то причинам не перевел ноги в режим работы на выход.

DrZugrik

Впаял резисторы между ногами контроллера и затвором, стало работать гораздо лучше, но местами я все таки переборщил с сопротивлением (56 Ом),- вместо того чтобы загораться сразу, светодиоды плавно разгораются. Там где поставил 47 Ом все работает как надо. Будет чем заняться пока не пришли остальные светодиоды...

blackx

DrZugrik писал(а):местами я все таки переборщил с сопротивлением (56 Ом),- вместо того чтобы загораться сразу, светодиоды плавно разгораются

интересный эффект, ибо даже если бы вы по ошибке 56 кОм поставили бы, то не заметили бы никакого плавного разгорания. Думаю, тут в чем-то еще дело. Попробуйте пока без ШИМа просто 0 и 1 подавать - и проверьте таким образом сохранится ли такой длительный переходный процесс.

А еще внимательно проверьте свою программу, если вы генерируете ШИМ-сигнал "вручную", а не таймерами.

DrZugrik

Да в том то и дело что сейчас в прошивке нет никакого ШИМа, я даже убрал тест всех каналов по очереди по 1 секунде. Сразу подаю на каналы логическую единицу и наблюдаю вот такое.