Емкость затвора полевого транизстора.

[spikepavel]

Добрый вечер форумчане. В наличии имеются вот такие полевые транзисторы irlz44n (логические). Открывать их будет и закрывать ардуинка, сигнал 4 вольта 40 миллиампер. Хотелось узнать сколько можно нацепить вот таких полевиков на 1 выход, рабочая частота открытия-закрытия 50-100 герц (не кило, а просто герц). Просьба подсказать и объяснить куда смотреть в даташите и как правильно считать.

[Котёнок.]

Берешь фанерку, осциллограф и паяльник. Паяльником за 15 минут на фанерке паяешь схему и осциллографом смотришь, что получилось.
Все остальное, что здесь напишут будет просто пустой болтовней мало имеющей отношения к практике и к тому, чем занимаются радиолюбители.

[IRMADE]

[uquote="spikepavel",url="/forum/viewtopic.php?p=3159844#p3159844"]Открывать их будет и закрывать ардуинка, сигнал 4 вольта 40 миллиампер. Хотелось узнать сколько можно нацепить вот таких полевиков на 1 выход, рабочая частота открытия-закрытия 50-100 герц (не кило, а просто герц).[/uquote]

Ёмкость затвор-исток мощных ПТ обычно составляет 500...2500 пФ. В момент подачи отпирающего напряжения входная цепь ПТ представляет собой короткое замыкание, поэтому наличие балластного резистора обязательно, а его номинал зависит от кол-ва подключённых ПТ.

[Интинец]

А как сопротивление балластного резистора зависит от количества полевиков здесь? Разряженная емкость затвор-исток одного полевика есть КЗ, пяти полевиков - тоже КЗ. Если ток не должен в этот момент превысить 40 мА, считаем 4В/0,04А=100 Ом. Частоты здесь ничтожные. Берем худший случай: частота переключения=100 Гц, емкость затвор-исток одного полевика=3000 пФ. Считаем реактивное сопротивление емкости затвора: R=1/(2*3.14*100)*0.000000003=530786 Ом. Что в примерно 5300 раз больше сопротивления балластного резистора! Влиянием можно пренебречь. Это для IRMADE.
Теперь случай автора: емкость затвор-исток этих полевиков=1700 пФ. Считаем: R=1/(3.14*2*100)*0.0000000017=936680 Ом. Параллелим 10 полевиков, R=93668 Ом. Округлим, приблизительно, до 93,5 кОм (худшее). Это в 935 раз больше балластного резистора. Можно принимать это во внимание в данном случае? Думаю, нет. Спецы, критикуйте.

[mickbell]

На затвор подаётся не синус, поэтому говорить о реактивном сопротивлении на частоте 100 Гц неуместно. Номинал надо подбирать, исходя из допустимого тока нагрузки ардуины - для одной ноги это, насколько я помню, 20 мА. Если напряжение 4 В, то для такого токоограничения нужен номинал 200 Ом. Посмотрим, к чему это приведёт. Если не учитывать ток через ёмкость сток - затвор, который будет появляться при открывании-закрывании транзистора и будет мешать процессу открывания-закрывания (затягивать его), и если пока считать, что транзистор один, то получается постоянная времени цепи затвора, равная 500 нс при ёмкости 2.5 нФ. Это составляет ничтожную часть периода сигналов частотой 100 Гц, и даже с учётом эффекта Миллера (влияния на затвор напряжения на стоке) можно считать, что такого резистора достаточно. Однако я бы не стал объединять затворы, а управлял бы каждым затвором от своей ноги и через свой резистор.

[Ivanoff-iv]

я понимаю - батарея транзисторов это для увеличения тока..., но затягивание фронтов в этом случае есть очень плохо (транзы сгорят раньше чем до конца откроются) так, что 1вывод - 1 ключ и не выдумываем, а если надо больше не поскупись хоть на пару кт315-кт361.

[El-Eng]

Вот подробное описание переключения полевого транзистора с объяснением параметров ДШ и их влияния на переходный процесс.
При параллельном включении транзисторов нужно поставить в цепь затвора каждого из них по балластному резистору небольшой величины (30-50 ом), чтобы подавить взаимовлияние и паразитную генерацию в момент переключения.
Ограничивать выходной ток вывода микропроцессора не нужно - он и так защищен от КЗ.

А в этой ветке уважаемый КРАМ объясняет, как считать динамическую рассеиваемую мощность.

[IRMADE]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3159933#p3159933"]Разряженная емкость затвор-исток одного полевика есть КЗ,[/uquote]

Это единственное правильное из всех ваших умозаключений. Ваш МК в первый момент будет работать на не заряженную ёмкость, сопротивление которой может быть в районе 1...10 Ом. Выходные параметры МК, насколько я понял, 4 В, 40 мА. Даже если брать по лучшему варианту, ток нагрузки будет 400 мА ( 4В/10 Ом). "Палочкой-выручалочкой" тут может выступить сам МК, но только в том случае, если его выход действительно имеет защиту от КЗ, однако фронт импульса будет сильно завален потому что цепь защиты МК и входная ёмкость ПТ образуют интегрирующую цепь.

[Интинец]

Мультисим говорит, что ток затвора в момент открытия достигает почти 40 мА с резистором 100 Ом. Напряжение на затворе достигает 4В за 2,9 мкс.

[IRMADE]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160259#p3160259"]Мультисим говорит,[/uquote]

Мультисим это, конечно, хорошо, современно, но лучше вооружиться паяльником и хорошим осциллографом и определить практически, "кто есть ху"...

[Интинец]

Я смотрю, mickbell и IRMADE так запросто рассказывают, какие токи и напряжения будут в таких-то местах... Однако никто, кроме меня, не удосужился открыть ДШ на транзистор и посмотреть параметры! Все оперируют какими-то тысячами пикофарад ни к чему. И уж тем более никто не удосужился просто прикинуть процессы в симуляторе. Я так понял, вы считаете себя умнее профессиональной программы?
spikepavel, куда включен полевик, что коммутирует?

[mickbell]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160613#p3160613"]Я смотрю, mickbell и IRMADE так запросто рассказывают, какие токи и напряжения будут в таких-то местах...
Однако никто, кроме меня, не удосужился открыть ДШ на транзистор и посмотреть параметры! Все оперируют какими-то тысячами пикофарад ни к чему. И уж тем более никто не удосужился просто прикинуть процессы в симуляторе. Я так понял, вы считаете себя умнее профессиональной программы?[/uquote]1. А что неправильно? Ёмкость затвор-исток 3300 пф, а вовсе не 1700,
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3159933#p3159933"]Теперь случай автора: емкость затвор-исток этих полевиков=1700 пФ.[/uquote]затвор-сток 1200 пФ, но через эту ёмкость идёт ток из-за изменяющегося напряжения на стоке (эффект Миллера) и воздействует на затвор - это тоже надо учитывать. Вполне себе тыщи пикофарад набираются.
2. Софтовыми симуляторами я не пользуюсь. Лучший симулятор - макетная плата и осциллограф. Впрочем, IRMADE это уже сказал.
3. Даже и при исследовании схемы в симуляторе надо бы понимать суть происходящих процессов, чтобы не считать реактивное сопротивление ёмкости затвора на частоте 100 Гц.
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3159933#p3159933"]Считаем: R=1/(3.14*2*100)*0.0000000017=936680 Ом. Параллелим 10 полевиков, R=93668 Ом. Округлим, приблизительно, до 93,5 кОм (худшее).[/uquote]

[Интинец]

Софтовыми симуляторами я не пользуюсь. Лучший симулятор - макетная плата и осциллограф

Спойлер

Читаем: я слишком умен, чтобы пользоваться тупыми программами, придуманными инженерами-дебилами, разрабатывающими с помощью этих тупых программ паршивые оу, отвратительные инструментальные усилители, омерзительные осциллографы и анализаторы...Вот если б они на макетке это отлаживали - это было бы дело! Знаете, почему интернет так медленно иногда работает? Это потому что 12-ти ядерные серверные процессоры бездарно сделаны! Надо было тупым инженерам разбить их на несколько тысяч макетов натурных по несколько миллионов транзисторов на каждом, и пройтись осциллографом по всем ключевым точкам, а не выпендриваться с симуляторами. По-нормальному надо сразу делать, это вам я, mickbell с радиокота говорю!

Теперь по делу: я натупил с величинами.

Даже и при исследовании схемы в симуляторе надо бы понимать суть происходящих процессов, чтобы не считать реактивное сопротивление ёмкости затвора на частоте 100 Гц.

На затвор подаётся не синус, поэтому говорить о реактивном сопротивлении на частоте 100 Гц неуместно

К меандру также применимо понятие RMS. Если мы приложим это RMS к конденсатору, через него пойдет реактивный ток. Если мы к чему-то прикладываем RMS и через это течет реактивный ток, значит это что-то обладает реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление конденсатора - это его реакция на переменное напряжение. Даже если напряжение будет меняться 1 раз в секунду, конденсатор будет на это реагировать. Он будет сопротивляться. Сами, для начала, разберитесь с процессами.
Теперь к остальным.

Просьба подсказать и объяснить куда смотреть в даташите и как правильно считать

Никто, кроме меня не привел никаких формул. Все начали оперировать завалами фронтов, интегрирующими цепочками, постоянными времени и емкостями Миллера. А зачем? Мы же профессионалы! Мы щас палец послюнявим, завалы фронтов определим и пойдем отсюда - такие вопросы не для наших титанических IQ...

сигнал 4 вольта 40 миллиампер

для одной ноги это, насколько я помню, 20 мА

Ну, мы даже русский текст не в состоянии прочитать...
Прочитайте все свои ответы. Вы ответили автору? Одни говорят, что можно 1 через резистор, другие говорят - без резистора; одни - можно много через 1 резистор, другие - через много резисторов, третьи - без резисторов, четвертые - вообще нельзя. А наука тем временем одна на всех! Автор уже ничего не пишет - он просто офигел от ваших советов, прямо противоположных

[mickbell]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160955#p3160955"]Читаем: я слишком умен, чтобы пользоваться тупыми программами, придуманными инженерами-дебилами, разрабатывающими с помощью этих тупых программ паршивые оу, отвратительные инструментальные усилители, омерзительные осциллографы и анализаторы...Вот если б они на макетке это отлаживали - это было бы дело! Знаете, почему интернет так медленно иногда работает? Это потому что 12-ти ядерные серверные процессоры бездарно сделаны! Надо было тупым инженерам разбить их на несколько тысяч макетов натурных по несколько миллионов транзисторов на каждом, и пройтись осциллографом по всем ключевым точкам, а не выпендриваться с симуляторами. По-нормальному надо сразу делать, это вам я, mickbell с радиокота говорю![/uquote]Это, конечно, бред, но он стоит того, чтобы его распечатать и повесить где-нибудь на стенке на работе. Займусь непременно. Спасибо за творчество. По сути: не надо приписывать другим свои тайные мысли, вряд ли попадёте. Ну разве что в историю.
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160955#p3160955"]

На затвор подаётся не синус, поэтому говорить о реактивном сопротивлении на частоте 100 Гц неуместно

К меандру также применимо понятие RMS. Если мы приложим это RMS к конденсатору, через него пойдет реактивный ток. Если мы к чему-то прикладываем RMS и через это течет реактивный ток, значит это что-то обладает реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление конденсатора - это его реакция на переменное напряжение. Даже если напряжение будет меняться 1 раз в секунду, конденсатор будет на это реагировать. Он будет сопротивляться. Сами, для начала, разберитесь с процессами.[/uquote]А вот это стоит разобрать подробнее. Естественно, при прикладывании к ёмкости (в том числе затвора) напряжения прямоугольной формы через неё пойдёт некий ток. Вот только определить этот ток через реактивное сопротивление не удастся. Причина: прямоугольные импульсы имеют довольно широкий спектр, и для каждой частоты этого спектра (а их много!) реактивное сопротивление своё, замаетесь обсчитывать, а потом ещё суммировать компоненты с учётом их фазы... Хотите попробовать? Попутного ветра!
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160955#p3160955"]Теперь к остальным.

Просьба подсказать и объяснить куда смотреть в даташите и как правильно считать

Никто, кроме меня не привел никаких формул. Все начали оперировать завалами фронтов, интегрирующими цепочками, постоянными времени и емкостями Миллера. А зачем? Мы же профессионалы! Мы щас палец послюнявим, завалы фронтов определим и пойдем отсюда - такие вопросы не для наших титанических IQ...[/uquote]Не определим. Известно, что параметры имеют технологический разброс, из-за которого невозможно всё это точно подсчитать. Да и не надо. Уже говорилось, и не раз, что инженерные расчёты чаще всего - расчёты прикидочные, позволяющие лишь грубо оценить ожидаемый результат, поэтому всегда приходится их уточнять: заниматься макетированием, отладкой и прочими скучными вещами.
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160955#p3160955"]

сигнал 4 вольта 40 миллиампер

для одной ноги это, насколько я помню, 20 мА

Ну, мы даже русский текст не в состоянии прочитать...
Прочитайте все свои ответы. Вы ответили автору? Одни говорят, что можно 1 через резистор, другие говорят - без резистора; одни - можно много через 1 резистор, другие - через много резисторов, третьи - без резисторов, четвертые - вообще нельзя. А наука тем временем одна на всех! Автор уже ничего не пишет - он просто офигел от ваших советов, прямо противоположных[/uquote]Какая наука??? Обычно существует много разных способов решить одну и ту же задачу. В данном случае как-то работать будет при любом из перечисленного, однако результаты будут отличаться. Например, если совсем не ставить резисторы, то вероятно излучение электромагнитных помех в момент переключения. Об этом ТС не спрашивал, так что это ему и не говорили. А вообще-то правильнее всех поступил El-Eng: он дал ссылку на хорошую статью, точнее, аппноту, поняв которую, ТС и сам сможет разобраться в предмете. Ну если захочет, конечно.

[Интинец]

Бескомпромиссное решение - микросхема-драйвер MOSFET. Если автор колупается с ардуино и читает даташиты, это не должно составлять трудности для него

Это, конечно, бред, но он стоит того, чтобы его распечатать и повесить где-нибудь на стенке на работе. Займусь непременно. Спасибо за творчество

Все, дарю на здоровье!

[mickbell]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160973#p3160973"]Бескомпромиссное решение - микросхема-драйвер MOSFET. Если автор колупается с ардуино и читает даташиты, это не должно составлять трудности для него[/uquote]Надо заметить, что даже в этом случае вопрос о последовательных резисторах остаётся актуальным. Если обратите внимание на схемы выпускаемых серийно устройств (они как правило отработаны), в которых управление затвором мосфета осуществляется через драйвер, то наверняка увидите, что и в этих случаях последовательно с затвором стоит резистор небольшого номинала. Казалось бы, зачем?

[El-Eng]

... он дал ссылку на хорошую статью, точнее, аппноту, поняв которую, ТС и сам сможет разобраться в предмете.

Я сознательно не стал разжевывать, а дал ссылку: если кто-то хочет не повторять, а разрабатывать, он должен научиться работать с литературой и разбираться в сути происходящих процессов.

Теперь по теме: для анализа управления транзисторным ключом нет смысла прибегать к расчету реактивного сопротивления. Этот анализ нужно вести по-другому, основываясь на данных ДШ о заряде (Qgs, Qgd, Qg и т.д).
1. Нужно посчитать общее время переключения для имеющегося драйвера, посмотреть, какова доля времени переключения (включения и выключения) в рабочем периоде и решить приемлема ли эта доля. Если нет - решить, что делать - умощнять драйвер, увеличивать период или ставить другой транзистор.
2. Нужно посчитать средний ток цепи затвора (за рабочий период проходит заряд в 2*Qg), он должен быть существенно меньше допустимого выходного тока драйвера.
3. Нужно посчитать динамическую мощность, рассеиваемую транзистором, прибавить статическую мощность и определить, понадобится ли радиатор или решить что еще можно сделать.

Альтернативой всем этим расчетам может быть компьютерное моделирование. Там результат виден сразу. Единственное, нужно не забывать добавлять в схему паразитные параметры, и тогда результат моделирования будет практически идентичен реальности (другая очень полезная вещь - найти причину расхождения результатов моделирования с реальными). Я предпочитаю именно этот путь и не беру паяльник в руки, пока модель не начинает вести себя так, как было задумано.

[Интинец]

в этих случаях последовательно с затвором стоит резистор небольшого номинала. Казалось бы, зачем?

Вероятно, антизвон?
Кстати, мне одному пришла такая мысль: транзистор-то логический... Понимаете, к чему я клоню?

[mickbell]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3161184#p3161184"]Альтернативой всем этим расчетам может быть компьютерное моделирование. Там результат виден сразу. Единственное, нужно не забывать добавлять в схему паразитные параметры, и тогда результат моделирования будет практически идентичен реальности (другая очень полезная вещь - найти причину расхождения результатов моделирования с реальными). Я предпочитаю именно этот путь и не беру паяльник в руки, пока модель не начинает вести себя так, как было задумано. [/uquote]А я недолюбливаю моделирование схем, по какой причине - об этом чуть ниже. Когда-то, лет пятнадцать назад, я достаточно много возился с Микрокапом. В принципе, вещь неплохая. Реальные параметры элементов, когда это требовалось, типа паразитных емкостей, индуктивностей, сопротивлений, я вводил в схемы в явном виде, при этом про себя называя их мерзятинками. Со временем пользоваться этим симулятором перестал. Теперь о причине, по которой я недолюбливаю всякие симуляторы. Я считаю, что они провоцируют пользователя (это я заметил на себе, но, думаю, это присуще всякому) заниматься глупым подбором элементов по принципу "а что, если вот это сделать вот таким?" - вместо того, чтобы подумать, посчитать, как замена отразится на работе устройства. Я, кстати, крайне редко ставлю подстроечные элементы в макеты - по той же причине, чтобы избежать соблазна действовать бездумно и в результате получить не самый лучший из возможных результат. Человек слаб, и с этим его свойством надо бороться в меру сил.
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3161191#p3161191"]

в этих случаях последовательно с затвором стоит резистор небольшого номинала. Казалось бы, зачем?

Вероятно, антизвон?[/uquote]Совершенно верно. Этот самый звон есть источник проблем в виде излучения электромагнитных помех.
[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3161191#p3161191"]Кстати, мне одному пришла такая мысль: транзистор-то логический... Понимаете, к чему я клоню?[/uquote]Сам по себе он никакой не логический. На IRF510 (кажется, но возможно, что других) делают даже усилители-"кирпичи" для сибишных радиостанций. А там применяется и амплитудная модуляция.

[IRMADE]

[uquote="Интинец",url="/forum/viewtopic.php?p=3160613#p3160613"]Я смотрю, mickbell и IRMADE так запросто рассказывают, какие токи и напряжения будут в таких-то местах... Я так понял, вы считаете себя умнее профессиональной программы?[/uquote]

Да, вот так запросто рассказываю... Я в радиотехнике 50 лет, с 13 лет занимаюсь. Профессиональный радиоинженер. И во многих схемах знаю, без симуляторов, где какие процессы будут происходить. Мнение "Микбелла" о симуляторах, в частности о Микрокапе, полностью разделяю! Не знающим схемотехники работать в симуляторах просто вредно! Некоторые схемы моделируются Микрокапом и Протеусом так, что почувствовать подвох может только достаточно умелый разработчик. Бывают в Протеусе и другие случаи: утверждается, что схема работать не будет, хотя на практике она прекрасно работает. Некоторые цифровые модели не работают вообще. И это тоже надо знать. Так что мы с "Микбеллом" действительно "умнее" профессиональных программ...