Управление нагрузкой через мосфет и ардуино

[alex68md]

Подскажите плиз нормальная ли схема, в плане чтоб обраткой не убить мосфет или ардуино ?

[Krismi70]

каким напряжением открывается полевик и сколько выдаёт ардуина ???...и с какой частотой ?
китайцы на своих платах AOD4184 ставят 2 впараллель и открывают от 3,3 В, но без шим-а.

[linux_rulezz]

Достаточно просто почитать даташит на мосфет. Оттуда элементарнейшим образом (ЕМНИП, физика 7 класса средней школы) рассчитывается требуемый ток для питания затвора в режиме ШИМ. Смотреть в первую очередь на такие параметры, как заряд затвора и номинальное напряжение отпирания. А то ШИМ может превратиться в "линейный режим"... Ну или МК помрет.

[alex68md]

Krismi70, linux_rulezz,
я хочу собрать схему управления оборотами вентилятора с помощью IRL7833 + ардуино + кулер Fractal Design Dynamic X2 GP12 + light resistor gl12537. ШИМ 31.25 kHz.
в схемах не силён. не уверен что все правильно (фильтры/защита) и не будет проблем при стартах/стопах кулера (в будущем может чуть помощнее будет.) просадка или наоборот всплески, плюс обратка, ЭДС и т.п. чтоб не убили мосфет или ардуино. так как работать будет нонстоп.

[mickbell]

Вам уже намекнули на необходимость драйвера затвора.

[alex68md]

mickbell, низкий порог Vgs(th) (1–2 В). полное открытие 4-5в. объяснитте плиз почему не справится ардуино ?

[vlasovzloy]

31 герц справится, 31килогерц без драйвера не сможет

[linux_rulezz]

ОК, побыл в состоянии "сова". Посмотрел "схему". Даже в режиме ШИМа ничего там не сдохнет. Необходимость диода, закорачивающего ЭДС самоиндукции не проверял - лень даташит искать. Но чаще всего на таких малых напряжениях он не нужен, т.к. даже копеечные мосфеты редко от 24В помирают в цепи DS.
А, да, про ШИМ правильно сказали: сдохнуть-то ничего не сдохнет, разве что транзистор может "испустить волшебный дым", когда перегреется, будучи в линейном режиме слишком долго.

[mickbell]

alex68md писал(а):

mickbell, низкий порог Vgs(th) (1–2 В). полное открытие 4-5в. объяснитте плиз почему не справится ардуино ?

При чём здесь порог? Драйвер нужен не для увеличения напряжения на затворе. Вы вообще в курсе, что для быстрого открывания мосфета нужен ток в затвор порядка единиц ампер, причём обеих полярностей? Может ли дохлая нога атмеги выдать хотя бы сотню миллиампер?

[alex68md]

linux_rulezz, mickbell,
идея была
- маленькая плата (чтоб все вместе не больше ардуины)
- чтоб управоение мосфетом ардуиной (с любыми герцами впринципе)
- 32 кГц посоветовали потому что на малых герцах якобы писк будет
- чтоб мосфет не испустил белый дым по любой из причин (линейность, ЭДС и т.п.)

не добавляя драйверов для затвора и прочее, это можно сделать ? другой мосфет может справится? (ток кулера 0,18А)

[linux_rulezz]

Итак, читаем даташит на мосфет IRL7833:

Maximum Drain Source Voltage 30 V

следовательно, диод "в обратку" можно не ставить

Maximum Gate Threshold Voltage 2.3V

ОК, откроется даже при помощи STM32.

Typical Gate Charge @ Vgs 32 nC @ 4.5 V
Input Capacitance 4170 pF

А вот это - очень приличные цифры. С резистором 220 Ом в цепи затвора получаем, что RC=0.9мкс. Т.е. в теории, 220кГц вполне себе ОК будет. Но на всякий случай прикинем, что там с ШИМом на 31.25кГц. Пусть автор хочет ШИМить с заполнением 0..100% с шагом 1%, т.е. минимальная длительность положительного импульса будет 0.32мкс. Вспоминаем, что I=dq/dt → грубо q=IT=5/220*0.32e-6=7нКл. А надо 32нКл.
Затвор не будет полностью заряжен, транзистор будет находиться в линейном режиме со всеми вытекающими.

Ну неужели самостоятельно нельзя взять нужные цифры из даташита и посчитать?
Как вариант, можно использовать промежуточный слабый мосфет в качестве "драйвера", чтобы безо всяких резисторов гонять там нужные токи. В данном случае мы видим, что если у нас ШИМ будет на 100 "ступеней", то нужно иметь 5RC=3.2e-7 → R=15 Ом (максимальное значение сопротивления резистора в затворе). Можно еще пиковый ток прикинуть, возможно, совсем без резистора для некоторых промежуточных мосфетов можно будет работать.

Другой вариант - уменьшить частоту ШИМ хотя бы в сто раз. Да, будут "звуковые эффекты", но транзистор не будет сильно греться на минимальных оборотах движка.

Добавлено after 6 minutes 38 seconds:

alex68md писал(а):

(ток кулера 0,18А)

Ëшкин кот! Там такой "микроток"? Дык, легко подобрать миниатюрный мосфет с очень низкой емкостью затвора, тогда и на 30кГц вполне будет холодным.

[vlasovzloy]

Есть специальные интеллектуальные ключи, в автотехнике используются, посмотри в эту сторону. Там и драйвер встроен и прочее все защиты

[veso74]

alex68md писал(а):

... (ток кулера 0,18А) ...

- измените ШИМ напр. на 18..25 kHz
- заменитe транзистор, напр. на IRF510 (Ciss Input Capacitance: 4170 pF против 180 pF)
и вероятно получится. Транзистор IRF510 там "случайным", сравните различия (Cin по входа) и выберите подходящий современный с лучшими параметрами. В своих тестах раньше пробовал и транзисторы с сгоревших компьютерных плат. Некоторые из них очень хорошими.

Попробуйте поэкспериментировать. Ничего не сгорит, а если и сгорит, то цена как за чашку кофе.

[vlasovzloy]

https://www.chipdip.ru/product/bsp75n-i ... -234023816
Например вот. Скорость открытия закрытия 10-20 микросекунд. Лень считать сколько это, 200-100 килогерц наверно

Добавлено after 2 hours 1 minute 11 seconds:
Еще как вариант можно шимку мелкую и на вход ен или fb подавать сигнал

[veso74]

alex68md писал(а):

... (ток кулера 0,18А)

alex68md, можно подключить 4-контактный PC вентилятор. Силовой компонент (транзистор) не требуется, достаточно ШИМ -> на одном пине вентилятора. (Информацию о скорости можно получить с другого пина).

25 kHz 4 Pin PWM Fan Control with Arduino Uno

[linux_rulezz]

Могу предложить готовую плату контроллера кулеров (применяю в домашней "файлопомойке" - гонять вентиляторы в зависимости от температуры радиаторов и жестких дисков). Управляет двумя четырехпроводными (с ОС) и одним двухпроводным вентилятором. Четыре зоны теплового контроля (на копеечных NTC). Отдельное реле для включения/отключения питания компьютера (если определяется "жОсткий" перегрев, питание принудительно отрубается; включается только с кнопки). Мне только лень было демон рисовать, чтобы в случае чего отключать компьютер "мягко".

[alex68md]

linux_rulezz писал(а):

с шагом 1%, т.е. минимальная длительность положительного импульса будет 0.32мкс..

СПасибо за развернутый ответ. ОЧень ценно не только для меня. Но плиз чуть снисхождения для когото 7ой класс а для когото как в космос слетать


подскаэите плиз насчёт такой теории:
Fast PWM на Arduino (Timer2). Частота фиксированная ≈ 31.25 кГц. Период:T = 32 мкс. НО:
Длительность импульса НЕ обязана быть кратна 1%
PWM реализован счётчиком 0..255
Минимальная длительность импульса:
T / 256 = 32 µs / 256 ≈ 0.125 µs.
Отсюда получаем:
Qg ≈ 32 nC
Vgs ≈ 5 V
Ciss ≈ 4170 pF
Rg = 220 Ω
τ = R × C = 220 × 4170e-12 ≈ 0.92 µs
За 5 τ → 99% То есть за ~5 µs MOSFET гарантированно открыт полностью.

Плюс в реальности скорее всего: Затвор НЕ успевает полностью разрядиться, Напряжение на gate колеблется вокруг среднего уровня, MOSFET остаётся в насыщении.
Плюс у нас же:
I не постоянный
gate — ёмкостная нагрузка (RC цепочка)
заряд происходит экспоненциально.

[mickbell]

Рассмотрите биполярный транзистор в качестве ключа.

[>TEHb<]

У "компьютерных" вентиляторов часто на входе стоит электролитический конденсатор. Вся идея с ШИМ на этом этапе может пойти коту под хвост.

[vlasovzloy]

Ничо страшного, там через диод и ли резистор