Tervezés
Most meg kell tervezni egy áramkört, amely képes kezelni a nagy teljesítményű áramot, és ennek megfelelően kalibrálni kell az alkatrészeket.
- Tervezés
- MOSFET
- PWM - sebesség
- MOSFET - képességek
- MOSFET - vezető
- MOSFET - módok
- MOSFET - párhuzamosan
- MOSFET - húzza le
- Hőelvezetés
- Az eloszlatandó teljesítmény kiszámítása
- Számítás hűtővel
- Számítás ventilátorral
- Hűvösebb
- Hűtő - szerelés
- Vezeték
- Étel
- Kép forrása
- MOSFET
MOSFET
PWM - sebesség
A moduláció sebessége (PWM) az Arduino-nál alapértelmezés szerint 500Hz a 9, 10 és 11 kimeneteknél, és 1Khz az 5 és 6 kimeneteknél. Egyetlen kódsorral módosíthatja ezt a sebességet, és akár 62KHz-ig is felmehet.
Kapcsolat van e sebesség és a hőelvezetés között.
MOSFET - képességek
A kapcsolási sebesség egyetlen korlátozása a MOSFET belső képességeitől, különösen a bemeneti kapacitástól, azaz a rács kapacitás (Ciss). Bizonyos időbe telik, amíg a kapacitás teljesen feltöltődik és kisül.
Menj tovább:
MOSFET - vezető
A MOSFET meghajtók ezért kötelezőek a frekvenciákhoz PWM magas és korlátozza a túlmelegedést.
Ez a séma tesztelt és jól működik. Csatlakoztat egy Arduino-t egy PWM kimenethez, egy MOSFET meghajtóhoz, egy N-csatornás MOSFET-hez és egy autó fényszórójához:
MOSFET - módok
A tranzisztorokhoz hasonlóan a MOSFET-ek is idővel kétféle módban fejlődnek: lineáris és telített módban.
Ban ben lineáris mód, ez az erősítési fázis: a kapujára alkalmazott alacsony áram sokkal nagyobb áramot ad a kimeneten. Tranzisztor esetében ez kissé ugyanaz a helyzet egy MOSFET esetében, a kollektortól az emitterig terjedő áram az alapjával arányosan változik. Ez az elv az összes analóg áramkör alapja, például erősítők és mások. Ebben a szakaszban a MOSFET ellenáll az áramnak. Ez nem triviális, amint ellenállás van, hőelvezetés következik be, csak utána fogjuk látni.
Ban ben telített mód, a MOSFET kapcsolóként működik, átengedi majdnem teljesen aktuális. Valójában aktív ellenállása (Rdson) majdnem nulla. Példa itt a prototípusban használt MOSFET-re, az FDP61N20-ra, az Rdson értéke 0,041Ω, ami nagyon pici.
MOSFET - párhuzamosan
MOSFET - húzza le
Hőelvezetés
Amikor egy alkatrész ellenáll az áramnak, az energia hő formájában eloszlik. Itt erős áramról van szó, így nagy hőemelkedésről. A adatlap egy alkatrész használatának hőmérsékletét (Működési és tárolási hőmérséklet tartomány) a minimális és a maximális hőmérséklet között. Ha az alkatrész ezen a tartományon túl melegszik fel, az áramkör működése vagy a környezeti hő miatt az alkatrész kiéghet, károsíthatja az áramkör többi részét, vagy veszélyes lehet. Ezenkívül egy komponens hosszabb ideig tart, ha a hőmérséklete normális marad.
Számos technikát alkalmaznak a hő csökkentésére: hűtők vagy hűtőbordák (hűtőborda), ventilátorok, Peltier modulok, MOSFET-ek párhuzamos elrendezése stb. Egy nagyon jó angol nyelvű videó elmagyarázza, hogyan kell figyelembe venni a hőmérsékletet az áramkörtervezés során: http://www.eevblog.com/2010/08/15/eevblog-105-electronics-thermal-heatsink-design-tutorial/
Az eloszlatandó teljesítmény kiszámítása
Egy áramkör üzemi hőmérsékletét nagyon bonyolult kiszámítani, sok paramétert kell elemezni az anyagokkal, az ezekben az anyagokban való hőelvezetéssel. Szerencsére van egy számítási eszközünk, amely minden bizonnyal hozzávetőleges, de ennek ellenére következetes, és jó képet ad az érintett hőmérsékletekről: Ohm hőtörvénye. Ez a törvény analógiát vet fel az ellenállás elektromos és hőszinten történő kiszámítása között. Alapvetően arról van szó, hogy hozzá kell adni a környezeti hőmérsékletet a rendszer hőellenállásához: a levegő és a hűtő között, a hűtő és a MOSFET ház között, valamint a ház és a belső MOSFET csomópont között.
Számos képletről folyik a vita:
-
P = Vds (lefolyó-forrás) * Id
Telített módban a MOSFET átengedi az összes áramot. Ha egy kürt 20A-t igényel, akkor: P = 20A² * 0,041Ω = 16,4W. Ezért el kell oszlatni a 16,4 W-ot. Lineáris módban majdnem teljesen blokkoló, ha a MOSFET például csak 0,001 V-ot halad át: P = U * I = (12V - 0,001V) * 20A = 240W. Óriási.