Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Ответить

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 15:48:23

Здравствуйте, уважаемые радиолюбители и радиопрофессионалы!
Прежде чем начинать, сразу говорю, я полный нуб в электронике и радиотехнике. Прям полнейший, знания на уровне 6ти летнего ребенка, который знает что нельзя совать пальцы в розетку и всё. Ну вот теперь, думаю можно начинать)
Предыстория: Купил я не так давно себе простенький 3д принтер. И пришла мне в голову гениальная идея, делать пластик для принтера из бутылок (покупать пластик нынче дорого, да и в моём городе его не продают). Погуглил, реально люди делают, нарезают бутылки лентой и пропускают через нагреватель с соплом, таким образом получают пруток необходимого диаметра. Вроде всё просто. Начал с нагревательной установки, для неё были закуплены: Нагреватель на 12V 40W от 3д принтера (вот такой), терморезистор чтобы поддерживать необходимую температуру (такой тоже используется в 3д принтере), ну и для управления нагрузкой решил закупить MOSFET транзисторов IRLB3034 (брал помощнее, чтоб уж наверняка хватило). Ну и всем этим заведует ардуино нано, куда же без микроконтроллера). Блок питания использую старый компьютерный на 330W.
Собрал для начала простенькую схему на макетной плате: кнопка , ардуина, транзистор, пару резисторов и лампочка (автомобильная, на 12V 55W !). Простенькая прошивка, кнопочку нажал, лампочка загорелась, еще раз нажал - погасла. Оно конечно заработало, но транзистор начал греться сильнее лампочки, которой управлял. Непорядок. Начал гуглить, выяснил, что MOSFETы управляются напряжением, чем выше напряжение подаваемое на затвор, тем лучше он открывается, соответственно меньше греется. Управления 5V от ардуинки ему катастрофически не хватает, открывается еле еле, а токи нормальные идут, 4.6А, если верить номиналу лампочки (а на холодную там вообще кз!), вот и перегревается (хотя по даташиту при 5V он до сотни ампер должен тянуть и не вспотеть, если я всё правильно понял. Видимо китайцы плохо научились подделывать такие транзисторы). Попробовал управлять транзистором с помощью +12V, от той же нагрузки, которой он управляет. Лампочка загорелась нормально, транзистор совсем не грелся, ток на управление померял - совсем небольшой, что-то около 1-10мА. Начал думать, как подтягивать +12V ардуинкой, и не придумал ничего лучше, чем собрать это дело на биполярном PNP транзисторе. Смотрел схемы в интернете, там верхнее плечо, нижнее плечо, еще какие-то схемы используют. Но для начала решил собрать простую схему на одном КТ502Е, который у меня был. Смоделировал в протеусе (там не было КТ502, взял 2N4125, вроде аналог), вроде всё работает. Собрал на макетной плате, всё работает, ничего не греется.
Вот сама схема:
Изображение
Переменным резистором увеличиваем/уменьшаем яркость лампочки (не нашёл нагреватель в протеусе, да и сам для тестов использую лампочку 12V 55W), простая программа в ардуино, используется ШИМ (в дальнейшем будет управляться PID регулятором, переменный резистор просто для тестов). Подтягивающий резистор R3 на 50К между затвором и истоком, защищает от самопроизвольного срабатывания транзистора (опять же в интернете пишут надо 10-100 кОм, взял посередине). Резистор R6 на 100 Ом, чтобы не спалить пин ардуино и R4 того же номинала чтобы не спалить КТ502 (где-то увидел в какой-то схеме). Резистор R5 ограничивает ток, который идёт через КТ502. Номиналы резисторов подбирал методом научного тыка, вероятно надо будет использовать другие, правда я не знаю какие и как высчитать их сопротивление. +12V и +5V имеют общую землю. Вроде всё рассказал.
А теперь сам вопрос, точнее несколько. Правильно ли я вообще делаю, нужно ли что-то доработать/улучшить? Оно вроде работает, не греется. Не спалит ли мне эта схема ардуину при длительной работе, если оставлю часов на 7-8. И второй вопрос, при работе ШИМа у меня звенит блок питания, куда надо воткнуть конденсатор или дроссель или что-то еще, чтобы БП не жужжал? Мне почему-то хочется воткнуть конденсатор между R5 и +12V, правда не знаю какую ёмкость поставить.

PS. Спасибо за внимание и ваши ответы, сильно не пинайте, я в этом деле полный нуб. Если что-то непонятно, спрашивайте. Могу кинуть проект в протеусе, если надо.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 16:52:53

схема в корне не правильная
мосфет нарисовал так, а вот биполяр...
убирай всё управление мосфета,
добавь резистор 10к с 12в на затвор
добавь нпн транзистор эмиттером на исток, коллектором на затвор, базой через резистор 10к на ардуину.

Добавлено after 1 minute 7 seconds:
от жужжания конденсатор надо ставить в питание.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 17:38:23

Я пробовал изначально на нпн транзисторе сделать (выбрал жертвой кт315, у меня их горсть лежит). Выходило что лампа/нагреватель загорается только когда нет управляющего сигнала с ардуино, и гаснет когда сигнал появляется. То есть наоборот работает.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 17:46:52

ну, да... а в контроллере выход инвертировать разве трудно?

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 18:03:19

[Мне просто показалось это странным) Да и спалил я тогда одну КТ315, чет резистор чтоль не того номинала воткнул. Поэтому решил сделать чтоб когда есть сигнал - лампочка горит, нет сигнала - лампочка не горит, да и ПИД регулятору проще выходной сигнал генерировать, так нагляднее что ли получается. А чем плох вариант на пнп транзисторе? Мне он показался более правильным. Хотя наверное это потому, что я думаю как программист а не электронщик)
Вот такая схема должна быть? Почему-то протеус не хочет мне показывать какие токи проходят. При подключении амперметра, всё перестаёт работать :(
Изображение

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 18:20:25

)R7 убери.
)попробуй поставить осциллограф.
)мосфету нужен размах, которого ардуина дать не может, пнп у тебя подключался неправильно и вообще ничего не усиливал (всё тот-же осциллограф тебе в помощь)

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 19:31:48

) пнп у тебя подключался неправильно и вообще ничего не усиливал (всё тот-же осциллограф тебе в помощь)

Так вспомогательный транзистор мне по сути нужен только как ключ, он и не должен ничего усиливать. При подаче сигнала подтягивает +12V на затвор мосфета, если нет сигнала, то не подтягивает. Был бы п-канальный мосфет, я бы его в схему влепил вместо ключа)) а осциллографом я еще не умею пользоваться, говорю же нуб нубом)

UPD: Проверил осциллографом, при использовании пнп транзистора на затворе получаем +5.75V, получается резистор R5 режет напряжение в два раза, а при нпн на затворе +12V. Странно, ведь я проверял на макетной плате, почему мосфет не грелся при таком низком напряжении на затворе? Ток побольше? Да вроде нет, там около 20мА, ардуина вроде должна столько давать. Ничего не понимаю.
Последний раз редактировалось JohneyD Ср июн 09, 2021 20:42:54, всего редактировалось 1 раз.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Ср июн 09, 2021 19:56:59

Оххх... Кто-нибудь когда-нибудь скажет уже слово "драйвер"?

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Чт июн 10, 2021 21:15:51

В общем не стал изобретать велосипед, собрал схему на нпн транзисторе КТ503, по схеме предложенной товарищем Ivanoff-iv'ым:
Изображение
Отлично работает, ничего не греется, кроме нагревателя. От жужжания блока питания избавился увеличением частоты ШИМ сигнала, вместо стандартных 488,28 Гц поставил 31.4 кГц, и увел тем самым жужжание за пределы человеческого слуха. На всякий случай еще воткнул между плюсом и землей линии питания 12V, конденсатор на 0.033 мкФ (хз как ёмкость подобрать, но какие номиналы не втыкал, лучше не становилось)
Всем спасибо за внимание, особую благодарность Ivanoff-iv'у за помощь!

UPD: Нет, всё таки греется:( Выяснил что увеличив частоту шима, у меня отвалилась плавная регулировка. С транзистора сигнал идёт на мосфет либо при 0-10, либо при 254-255 ШИМ сигнала. При этом начинает греться мосфет. Пришлось откатить обратно частоту ШИМа, но жужжит блок питания. Как подобрать ёмкость конденсатора чтоб БП не звенел? Ещё минус этой схемы в том, что нагреватель начинает греться когда у нас нет сигнала с ардуино. Во время заливки прошивки, когда всё подключено, нагреватель успевает нагреться. Если вдруг ардуина отключится, то нагреватель начнёт жарить на максимум, что не очень безопасно.

Re:

Вс окт 10, 2021 08:38:36

3. MOSFET специально разработаны для ключевых схем, т.е. "как замена реле" :) Но в некоторых случаях можно и усиливать (ведь это всего-навсего полевик с очень болшьшой крутизной - иногда более 200А/В). Просто в усилительном режиме все преимущества MOSFET теряются, а достоинств не появляется...
...Из-за такой "спарки" IGBT обладает гораздо лучшими параметрами при работе на высоких напряжениях, чем любые другие приборы..



МОП транзисторы (ныне переименованные в MOSFETы) с каналами самого разного типа выпускались ещё давным-давно. Кстати, нет ничего дурного в применении их не только в ключевых (в частности, их давно и успешно применяют в построении достаточно профессиональных усилителях звука.) схемах, и вообще, впервые слышу, что их выдумали именно для замены реле.

СИТы (транзисторы со статической индукцией, ныне переименованные в lGBT) также выпускались ещё при советской власти, хотя при наступлении т.н. "демократии" секрет их изготовления был утрачен, как, впрочем, и секреты изготовления практически всего вообще, вплоть до картошки и редьки.

В общем, дрянные транзисторы, по определению медленные (ибо в такой структуре невозможно насильственно закрыть внутренний биполярный транзистор, как это обычно принято у профессиональных схемотехников. База просто недоступна.) и по определению прожорливые, ибо до конца никогда не закрываемые (всё равно останется порядка вольта на переходе база-эмиттер внутреннего биполярного транзистора).

Однако - самые дешёвые (вероятно, это - просто временная ценовая политика, и она будет изменена, когда lGBT станут "незаменимы".) в смысле коммутируемой мощности на рубль и незаменимы для нынешних ленивых схемотехников, которым проще прилепить "драйвер", чем озаботиться намоткой трансформатора для управления базой биполярного транзистора.

При напряжениях менее 800 вольт любые транзисторы предпочтительнее СИТов - быстрее, позволяют запараллеливание, и полностью открываются.

Если не в лом мотать трансформаторы, то НПН транзисторы лучше СИТов (ибо быстрее, и действительно позволяют запараллеливание. СИТы его на самом деле не позволяют) и на высоких напряжениях.

А вообще - в каждом конкретном случае следует оптимизировать устройство, учитывая да, стоимость производства. В иных случаях и СИТы, то бишь lGBT, тоже годятся.

Надеюсь, по мере становления СИТов (lGBT) популярными в определённых кругах, цены на них взвинтят и, соответственно, обвалят на реально более полезные МОП и биполярные транзисторы.

Добавлено after 14 minutes 45 seconds:
Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд
Оххх... Кто-нибудь когда-нибудь скажет уже слово "драйвер"?


Да зачем Вам это слово...

Возьмите любой мало-мальски не медленный ОУ/триггер/компаратор, и повторитель на выходе - вот и "это слово". Возможно, там уже и есть такой сигнал.

Если полевик или СИТ - не "logic level", то пара "комплементарных" транзисторов средней мощности - вполне сгодится.

Для низкоуровневых - придётся делать выход как в большинстве ОУ - с НПН транзистором в нижнем плече.

Re: Re:

Вс окт 10, 2021 08:42:22

МОП транзисторы (ныне переименованные в MOSFETы) с каналами самого разного типа выпускались ещё давным-давно.
Давным-давно некропостов не было. а тут вдруг повалились. Прошлому десять лет, этому аж четырнадцать...
Оххх... Кто-нибудь когда-нибудь скажет уже слово "драйвер"?

Да зачем Вам это слово...
Мне? :shock: С тем, что мне надо, я при необходимости разберусь.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вс окт 10, 2021 12:52:42

Ну, извините, если у Вас с этим так строго. Простите великодушно, не обратил внимания на дату.

Тогда лучше уж вообще закрывать такие темы, ответы на которые запрещены.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вс окт 10, 2021 14:13:06

Ну не то чтобы строго, а как-то странно выглядит ответ на вопрос чуть не прошлого века. Темы здесь никто не прибивает, сами утонут. Правила вы не нарушили, так что на моё ворчание можете спокойно забить. :))

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Пн окт 25, 2021 10:25:43

дюже вумный чел смешал с грязью иджибитники, запретил их параллелить, предложил их менять на биполяры. они самые "дешевые" :facepalm: если взять 600в танзистор на ток 60а и частоту переключения в районе 75кГц, то он как бэ совсем не дешев, а про иджибитные модульки на 1200в и токи свыше 100а я вообче молчу. ну-ка навскидку замените биполяром с ТГР рядовой иджик 60n60?

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Пн окт 25, 2021 22:43:00

Запараллелить ЛГБТ никаким образом невозможно, хоть многие и пытаются.

В смысле, припаять их параллельно никто не запрещает, но вот как принудить токи разделиться поровну? Это возможно лишь если кристаллы нарезаны из одной пластины.
Если из разных пластин, да ещё сделаны в разную смену, да ещё и на разных станках, а ну как ещё разной марки (но соответствующие всем тем же требованиям по току, напряжению и быстродействию.)?

А вот с биполярными такой проблемы нет вообще (Если соблюдаете правила запараллеливания.), да и с полевыми, в силу их токоограничительной сути, таких проблем гораздо меньше.

Не забудем и про отводимую мощность. К примеру, пять десятиамперных биполярников в состоянии рассеять в пять раз большую мощность, чем один 50-амперный ЛГБТ в том же корпусе. Невозможность отвода тепла в требуемом объёме ведёт к перегреву, а перегрев, в свою очередь, резко сужает площадь безопасной работы транзистора, и заявленные множество вольт-амперов остаются лишь на бумаге.

Если наша цель - надёжность, то лучше предпочесть пять биполярников. При равном допустимом суммарном токе и равном радиаторе они переживут в 5 раз более "мощный" ЛГБТ.

Быстродействие - вообще отдельная тема. Биполярник ещё можно быстро закрыть подачей обратного напряжения на базу, а внутри ЛГБТ база сия просто недоступна. Закрывание полевика на входе ЛГБТ можно ускорить, а вот закрывание встроенного биполярника - никак. Посему и такие скромные частотные характеристики - до 150 кГц.

На самом деле, характеристик гораздо больше, и ценовые - не последние. В каждом конкретном случае следует учитывать всё.

К примеру, запрос 60n60 выдаёт в Чипе и Дипе несколько вариантов - от 500 до 920 рублей. Ладно. Возьмём тот, который 500 - FGH60N60SFDTU.

60 ампер, 600 вольт, время закрывания 0,134 мксек.

Делим 500 на, к примеру, 6 и получаем 83 рубля. Выбираем на том же Чипе и Дипе, к примеру, 2SC5387 за 68 рублей, 10 ампер, 600 вольт при отключенной базе (И целых 1500 при трансформаторном управлении базой.) время закрывания 0,15 мксек (ну вот такие они неторопливые, эти полуторатысячевольтные транзисторы...), но его можно ускорить подачей отрицательного напряжения, что запросто делается при трансформаторном управлении, которе, в общем-то, корректнее других, ибо запросто позволяет пропорционально-токовое управление.

Корпуса, в общем, похожие, но 6 против одного обладают в 6 раз большей площадью контакта с радиатором и, соответственно, в 6 раз меньшее тепловое сопротивление.

Итого - мы тратим меньше денег, имеет практически то же, а при трансформаторном управлении - и раза в два с половиной большее допустимое напряжение, и при любом управлении примерно в 6 раз лучше теплоотвод.

Так что - не всё этак вот просто, как кажется поначалу.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вт окт 26, 2021 06:46:09

2SC5387 за 68 рублей, 10 ампер, 600 вольт при отключенной базе (И целых 1500 при трансформаторном управлении базой.) время закрывания 0,15 мксек (ну вот такие они неторопливые,

Дурбэцало, ты забыл прибавить storage time.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вт окт 26, 2021 11:10:17

1. Попрошу без оскорблений. Чай, не в "одноклассниках".
2. Переведите с чурко-нерусского, если сумеете. Не все здесь такие англофоны, как Вы. И заодно объясните, какое именно отношение имеет упомянутое Вами чурко-нерусское выражение к коммутационным потерям.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вт окт 26, 2021 11:45:43

С твоими знаниями - одноклассники самое то, там сойдёшь за умного.

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вт окт 26, 2021 13:22:45

А по сссути? Хера ли кидаться выражопываниями в стиле "самдурак"?

Re: Полевые транзисторы. Что есть IGBT, MOSFET итд

Вт окт 26, 2021 20:44:48

Вот и я тоже - лишний раз убедился в том, что ЛГБТ транзисторы - должно быть, нечто совершенно дрянное, коль их навязывают СТОЛЬ АГРЕССИВНО.
Ответить