ARDUINO Транзистор, led лента и wemos d1

[Dubolom]

Здрасте)
Научите меня)
Значит, нужно мне управлять двумя кусками диодной ленты по 3 метра с помощью wemos d1 mini.
Т.к. мне нужно не только вкл/выкл, а еще и плавное вкл/выкл, надумал использовать транзисторы.

В наличии, для тестов, у меня их нет, планирую заказать с Али, как и ленту.
Но есть несколько вопросов перед заказом.
Таблицу гавера видел, статью и видео смотрел. Но всё же:

Какие транзисторы лучше выбрать? И еще, у вемоса рабочее напряжение вроде как 3,3, дак вот как при таком напряжение транзистор себя ведёт? Лента будет светиться на 100%, или он недооткроется? Не совсем понял этот момент.

 

[Lasertag]

Если об n-мосфетах:
Выбирать транзистор(ы) ориентируясь на макс ток и напряжение в цепи. Обычно на одну шину берут один, каскад нежелателен.
Чем сильнее насыщен затвор, тем меньше его сопротивление. Для моделей, открывающихся при 3.3, в эксплуатации будет выделятся тепло. Если недооткроется будет обжигать (линейный режим).
В ключевом режиме деталь греется не сильно, можно без радиатора. Используем драйвер (драйвер ключей, самостоятельный или в виде микросхемы) когда имеется ШИМ, иначе режим станет линейным при скважности меньше ста, а изменение яркости не прямо пропорционально.
Затвор насыщаем от 12 вольт.
Корпус DIP/SOP8, TO220, мелкий (SOT23) на 75+ ватт (5 метров, 60 шт/м плотность) может да рискованно.
Имеется отличие относительно какого напряжения насыщается затвор. Драйвер нижнего колюча проще (на разрыве в конце потребителя) - на истоке земля. Дельта напряжений должна быть положительна, не получится открыть мосфет, если на истоке 20 вольт, а на затворе 12, в лучшем случае он не откроется.

 

[te238s]

N-канальный транзюк с запасом по току стока. На затвор сигнал усилить масипусеньким биполярничком. Это жеж классическая схема.

 

[Геннадий П]

@te238s, ставить н-канальный мосфет в верхнее плечо по схеме биполярника - первая ошибка новичка. А потом будет: "А чо это он у меня греется и нифига толком не работает?"

 

[Dubolom]

Ничего себе сколько вариантов)
Я на Ютубе увидел ещё вот такую схему:

Спойлер: Схемка

Что скажете?

 

[te238s]

@Геннадий П,ну да,я особо не разглядывал схему,прошу извинить)
@Dubolom,это,по сути,та же схема с Общим Истоком. Транзистор в линейном режиме регулирует ток светодиодов.
Тебе нужен ключевой режим.
Вот правильней схемка

Спойлер: Вот правильней общая схемка

Для твоих нужд за глаза хватит.
Правильно рассчитать номиналы нужно исходя из частоты ШИМа и желаемых максимальных потерях на мосфете.

 

[PiratFox]

@te238s, так в этой схеме VT1, по сути, инвертор. Зачем он тут вообще нужен? На невысокой частоте для управления полевым транзистором, даже мощным, вполне хватает выхода контроллера. Разумеется, при этом полевик должен иметь пороговое напряжение затвора (Gate Threshold Voltage) чуть меньшее, чем напряжение лог. единицы выхода МК. Хорошо подходят транзисторы с буквами IRL, IRLL, IRLZ в названии.

 

[Геннадий П]

@PiratFox, Вот как раз, чем мощней транзистор, тем выше пороговое напряжение затвора. Поэтому и ставят дополнительный каскад, как правило на биполярнике.
И не забывайте, что при пороговом напряжении мосфет еще не полностью открыт.

 

[PiratFox]

Вот как раз, чем мощней транзистор, тем выше пороговое напряжение затвора.

Ошибаетесь. Есть маломощные полевики с большим пороговым напряжением(10 и более вольт). А есть мощные с малым(менее 2-х вольт). Впрочем, это тема для отдельного обсуждения, не стоит разводить флуд.

 

[VictorArx]

Совершенно верно последние модификации мощных мосфетов пороговое напряжение 2-4 вольта.

 

[bort707]

Чем мощнее транзистор, тем больше емкость затвора. При большой емкости выход МК не в состоянии раскачать затвор даже на небольших частотах ШИМ. Поэтому никогда не стоит ставить мосфеты большой мощности без необходимости.

 

[Dubolom]

биполярнички
схемка усложняется - зачем?

Думаю что хватит одного IRF3709ZPBF (Пороговое напряжение включения |Ugs(th)|: 2.25 V) и резистора

Спойлер: вот его описание

Наименование прибора: IRF3709ZPBF

Тип транзистора: MOSFET

Полярность: N

Максимальная рассеиваемая мощность (Pd): 79 W

Предельно допустимое напряжение сток-исток |Uds|: 30 V

Предельно допустимое напряжение затвор-исток |Ugs|: 20 V

Пороговое напряжение включения |Ugs(th)|: 2.25 V

Максимально допустимый постоянный ток стока |Id|: 87 A

Максимальная температура канала (Tj): 175 °C

Общий заряд затвора (Qg): 17 nC

Время нарастания (tr): 41 ns

Выходная емкость (Cd): 450 pf

Сопротивление сток-исток открытого транзистора (Rds): 0.0063 Ohm

Считал потребление ленты 1 ампер на 1метр. 3 Метра ленты = 3 ампера * 12 вольт = 36ватт

Всё вроде подходит... Но я не особо шарю. Думал тут уже готовый проверенный рабочий вариант существует, типа китайского модуля)

Будет работать IRF3709ZPBF без доп оборудования?))

Как определить нагрев? Радиатор нужен будет? Опытным путём?

 

[bort707]

Эти "характеристики" ни о чем, смотрите даташит. Смотрите диаграмму 13 в даташите - сопротивление открытого канала в зависимости от напряжения на затворе - там видно что реально транс открывается начиная с 3.5-4в. Так что с платами с логическим уровнем 3в3 (ЕСП, СТМ32) его надо использовать с осторожностью - может греться.

Теперь по динамике.
Заряд затвора - 17nC
Считаем постоянную времени при заряде током 10 мА

t = C/I = 17 * 10^-9/ 10 * 10^-3 = 1.7 * 10 ^-6

Время 95% заряда примерно равно 3 * t, соответственно при управлении от вемоса наш транзистор будет открываться примерно за 5 мкс. И закрываться не меньше. Для работы без нагрева время переходных процессов закрытия и открытия должно составлять не более 5-10 % от всего цикла. То есть минимальное время фазы включения должно составлять около 100-200 мкс
В тоже время единичка разрядности ШИМ ЕСП8266 - всего 4 мкс (1/255 на частоте 1 КГц) Из чего можно заключить, что примерно нижние 20% диапазона ШИМ будут приводить к перегреву транзистора

В общем вывод - этот транс мало подходит для описанной задачи. И общее правило еще раз - не гонитесь за мощными транзисторами, ими труднее управлять и грется они могут не меньше, а больше "слабеньких"

 

[poty]

@bort707, я бы не был так категоричен. Да, сопротивление увеличивается, но всё равно остаётся довольно низким. По графику Id vs Vds при Vgs=3 максимальное сопротивление канала - 10 мОм (Fig 1). Пусть даже возьмём двухкратный запас, и даже тогда на токе 3А рассеиваемая мощность будет 180мВт. При Rθja = 110 °C/Вт нагрев по отношению к окружающей среде будет всего около 20 градусов (при предельной температуре кристалла Tj = 175 °C. Так что особенных мер по защите от нагрева предпринимать не нужно.
Другой вопрос - какой частоты ШИМ предполагается для сего действа? И как на это отреагирует входная ёмкость?

 

[bort707]

на ШИМ тоже посчитал, см выше

 

[Dubolom]

А вот китайцы продают готовый модуль на irf520

Спойлер: Irf520

Irf520 лучше подходит что ли?

 

[bort707]

Irf520 лучше подходит что ли?

Так смотря для чего. Если нагрузку включать и выключать раз в час - они прекрасно подходят оба. А для ШИМа оба не очень.
Как первый признак - смотрите на корпус. Монстры в ТО220 вам не нужны.

 

[poty]

@bort707, не увидел, извиняюсь.
Расчёт весьма синтетический, так как динамический выходной импеданс обычно на порядок меньше предельных расчётных по статике. Например, для Atmel 328p расчёт по предельному значению составляет 5/0,04=125 Ом, а заявленный динамический импеданс = 25 Ом. Вторая проблема - расчёт произведён для неизменного тока, хотя он значительно изменяется при заряде затвора. Будем считать, что первая неточность компенсировала вторую.
Дальше. Если рассчитывать по идеальной характеристике (а именно так и произведён расчёт ранее), то до 2,25В (в худшем случае) открывания транзистора (и, соответственно, нагрева) не происходит. 2,25В - это примерно 68% по напряжению и такое напряжение достигается примерно за 1 тау. Т.о., относительно линейный режим открытия составляет интервал 2 тау (3,4 мкс). Посмотрим, что происходит за это время: при напряжении 2,25В сопротивление канала составляет примерно 5 Ом, что ограничивает ток в цепи нагрузки до 1,3А, т.о., мгновенная мощность будет 8,5 Вт. Через 3,4мкс мгновенная мощность падает до номинальной (ранее рассчитано = 0,2Вт). Для целей примерных вычислений будем считать изменение мощности линейным, т.е., средняя мощность за 3,4мкс будет 4,4Вт. Если ШИМ будет 1кГц (период 1000мкс), то такие условия будут созданы 2 раза, на фронте импульса и на срезе. Т.о., средняя мощность на периоде будет = (6,8/1000)*4,4 + (993,2/1000)*0,2 = 0,23Вт (ну, то есть, отличаться от расчётной в рамках погрешности).
Т.о., всё вполне будет работать и с этим транзистором.

 

[Эдуард Анисимов]

Я бы не парил мозг и поставил драйвер нижнего плеча. IR2121 А там цепляй почти любой транзистор.

 

[Dubolom]

Второй день транзисторы выбираю)
Перечитал много ненужной мне инфы)

Вот еще кандидат IRLZ34NPBF

 

[Геннадий П]

@Dubolom, Да не мучайтесь уже. Есть стандартные схемы. Если общая земля обязательно нужна - п-канальный мосфет + нпн-биполярник. Если общая земля не нужна, то н-канальный + нпн-биполярник(будет инверсия, которая легко решается программно).
Если лень строить обвязку, то как предложил Эдуард, любой драйвер типа IR212*, с ним можно и в верхнее плечо н-канальный мосфет ставить.

Вот вам схемы для верхнего и нижнего плеча. Номиналы резисторов в цепи базы биполярника скорее всего нужно пересчитать.

 

[te238s]

Господа,уж если решили так глубоко копнуть,то...выкиньте все ваши расчёты. Ибо китаец не дремлет и характеристики транзистора будут скорей всего занижены.
Посему предлагаю расчитывать с многократным запасом и ток и сопротивление сток-исток. Это штучная бытовая схема,тут не надо тщательно всё подгонять и тестировать. Плюс-минус 50 рублей это несеръезно)
Вердикт: мощный полевик и на затвор через драйвер или биполярник.
Нечто подобное я в своей схеме делал. Тестил в Протеус.

 

[Dubolom]

У меня больше времени уходит рассматривать схемы и даташиты))
Мне бы уже что то сообразить, чтоб просто и на века. Чтоб съездить завтра купить в чипДипе и собрать сразу.

Спойлер: IR2127SPBF

Эта штука и н-полярный транзистор??
Где посмотреть её схему? Даташит не супер понял)

А вы вот как с этими всеми компонентами справляетесь? На память артикулы помните или как подбираете под конкретную ситуацию?
Я на чип дип захожу - у меня голова кружиться начинает а подбора по параметру "пороговое напряжение на затворе" нету

 

[Геннадий П]

а подбора по параметру "пороговое напряжение на затворе" нету

Потому что это несущественный параметр. В нормальных условиях мощные мосфеты управляются не около-пороговым напряжением, а напряжением полного открытия (порядка 10-15В)

 

[dina]

Надергайте мосфеты из старых материнок ,они там хорошие.