Silniczek na źródle mosfeta n i ponad 50% straty mocy. Skąd te straty?

0 głosów
73 wizyt
pytanie zadane 21 maja 2017 przez użytkownika wierzba (9)
otagowane ponownie 25 sierpnia 2017 przez użytkownika wierzba
Dzień dobry. Ostatnio podłączałem silniczek 5V 500mA (w czasie pracy bez obciażenia) na linii źródło-masa tranzystora mosfet z kanałem typu n (IRLZ44N). Równolegle do silniczka jest przylutowany kondensator ceramiczny 100nF i dioda w kierunku zaporowym. Układ był zasilany z zasilacza komputerowego napięciem 5,2V. Moja uwagę zwróciły stosunkowo niskie obroty silnika. Po pomiarach okazało się, że spadek napięcia na silniczku to ok 2,2V a reszta tj. ok 3V odłożyła się na złączu dren-źródło. Podłączenie bramki: od szyny zasilającej (5,2V) przez przycisk do bramki i od bramki przez rezystor 10k do masy. Pytanie które mnie najbardziej nurtuje jest następujące: skąd te straty mocy na tranzystorze? Jest to dla mnie dziwne, bo gdy podłączyłem ten sam silniczek na linii szyna zasilająca-dren wszystko było ok, a spadek napięcia na tranzystorze oscylował w okolicach 0,4-0,5V.

2 odpowiedzi

+1 głos
odpowiedź 22 maja 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)

Czyli twój układ wygląda tak, jak poniżej?

Jest to przykład złego podłączenia tranzystora, w ten sposób można sterować mosfetem typu P (wtedy przycisk do masy a rezystor do +). 

Do otwarcia tranzystora trzeba przyłożyć napięcie między źródło a bramkę. Gdy przycisk jest puszczony, źródło jest na potencjale masy, podanie napięcia +5V przez przycisk otwiera tranzystor, rośnie potencjał źródła a tym samym maleje napięcie źródło - bramka. Tranzystor zaczyna się zamykać, a jego punkt pracy stabilizuje się poziomie, w którym jest on tylko częściowo otwarty.

komentarz 13 czerwca 2017 przez użytkownika wierzba (9)
Dokładnie tak wygląda to połączenie. Dzięki wielkie za odpowiedź. Teraz już wiem dlaczego mostek H nie ma prawa poprawnie działać na tranzystorach z kanałem jednego  typu.
komentarz 14 czerwca 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)
Może działać, ale potrzebne by były dodatkowe układy do sterowania wytwarzające wyższe napięcie dla bramek tranzystorów. Zazwyczaj takie rozwiązanie jest nieopłacalne, kiedy mamy do dyspozycji tranzystory z kanałem P lub scalone mostki H.
komentarz 15 czerwca 2017 przez użytkownika wierzba (9)
A jeżeli chodzi o scalone mostki H. Opłaca się kupić gotowy mostek (np: VNH7013XPTR-E) czy raczej polutować swój na mosfetach? Chciałbym sterować tym silnik od napędu wycieraczek 12V, ~5A (zakładam 50A na rozruchu). Głównie chodzi mi o rozpraszanie ciepła, bo nie chce żeby to się bardzo grzało.
komentarz 16 czerwca 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)
Opłaca się jeżeli potrafisz właściwie zaprojektować płytkę dla takiego układu. Układ który podałeś to tylko 4 tranzystory jednego typu, więc potrzebny jeszcze będzie odpowiedni układ sterujący. Jeżeli miniaturyzacja układu nie jest wymagana, można zastosować cztery osobne tranzystory (np. 2 N i 2 P) przykręcone do radiatora.
komentarz 20 czerwca 2017 przez użytkownika wierzba (9)
I tak też zrobię. Interesuje mnie jeszcze jedna rzecz. Na jakiej podstawie dobiera się kondensator i diodę (te które podłącza się równolegle do silnika)? Nie wiem czy dla tranzystora o tak dużym zapasie mocy takie coś jest w ogóle potrzebne, ale wolę się zabezpieczyć niż potem rozlutowywać wszystko i sprawdzać co poszło nie tak.
komentarz 20 czerwca 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)
Zadaniem diody jest zabezpieczenie przed przepięciem przy przerwaniu obwodu z włączoną indukcyjnością. W przypadku mostka H trzeba dać diodę na każdy tranzystor.  Kondensator włączony równolegle ze szczotkami silnika ogranicza iskrzenie na tych szczotkach. Nie znam dokładnych wzorów na obliczanie tych elementów.
komentarz 20 czerwca 2017 przez użytkownika wierzba (9)
W każdym razie dzięki wielkie.
0 głosów
odpowiedź 25 sierpnia 2017 przez użytkownika wierzba (9)
edycja 25 sierpnia 2017 przez użytkownika wierzba
Witam. Zbudowałem mastek H który ma wydajność 2,9A przy 12V. Mnie interesuje ok 5A. Przyczyną tak niskiej wydajności jest rezystancja przewodów i ścieżek czy nieodpowiednich rezystorów?

Układ posiada przewody i ścieżki o średnicy minimum 0,5mm i jest zasilany zasilaczem komputerowym o dużo cieńszych przewodach, ale niestety na dzień dzisiejszy nie posiadam żadnego innego źródła prądu.

Schemat w linku poniżej.

https://photos.google.com/share/AF1QipP4_Uud37ZVLL69cAsSC1zLoJuts5oHoXRks2OCaZCMJ-F9voaz-aAv0lm3rLWKBg?key=dS1sRjFVa3hQczl2OHlOcTVyQkZORW8xeERjZkZ3
komentarz 25 sierpnia 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)
Zmierz napięcia na bramkach i spadki napięć na otwartych tranzystorach, wtedy będzie wiadomo czy tranzystory otwierają się do końca, czy przyczyna leży gdzie indziej.
komentarz 26 sierpnia 2017 przez użytkownika wierzba (9)
Na tranzystorach przewodzących, spadek napięcia dren-źródło wynosi 0,2 i 0,3V co przy prądzie 1,3A daje RDS(on) 0,154 i 0,230 Ohm a noty podają kolejno 0,2 i 0,0175Ohm.  Napięcie na bramkach 11-11,1V. Musze tez powiedzieć o rezystancji sond pomiarowych o wartości 0,4Ohm, ale to raczej nie ma większego znaczenia. Przy testach spalił mi się jeden tranzystor (Q4), ale chyba gdzieś palcem dotknąłem do bramki...
komentarz 26 sierpnia 2017 przez użytkownika tom5555 (1,454)
Czyli na mostku masz spadek napięcia 0,5V (0,2V+0,3V). Teoretycznie na obciążeniu powinno być 11,5V. Jeżeli tak jest, to prąd wyznacza rezystancja obciążenia - daj mniejsze obciążenie to prąd się zwiększy. Jak napięcie na obciążeniu jest mniejsze, to sprawdzaj miernikiem gdzie jest  duży spadek napięcia - w tym miejscu szukaj przyczyny ograniczenia wydajności.
komentarz 27 sierpnia 2017 przez użytkownika wierzba (9)
Na pracującym silniczku mam spadek 10,63V, na obciążonym zasilaczu 11,03V a na nie obciążonym zasilaczu 11,86V. Wynika z tego że napięcie zasilania(11,03V) - spadek napięcia na silniku(10,63) = spadek napięcia na mostku(0,4V).  Wynika z tego, ze jeżeli nie uwzględnimy rezystancji przewodów zasilacz-mostek i rezystancji obciążenia, to powinien on przewodzić ok 27,5A co tak swoja drogą jest zabójcze dla tranzystorów z kanałem P. Wiec mamy dwóch winnych. Rezystancja obciążenia i rezystancja przewodów zasilających. Więc jeżeli w przyszłości będę chciał przepuszczać przez niego większe prądy niż zakłada ten projekt (czyli 5A) to muszę:

a) zasilać mostek grubszymi przewodami
b) podłączać obciążenia o mniejszej rezystancji wewnętrznej
c) wymienić tranzystory z kanałem typu P na "większe"

Czy jest gdzieś tutaj błąd?
Witaj w serwisie Elektr

oO

pornik, w którym możesz zadawać pytania innym użytkownikom i ekspertom, dzielić się wiedzą z innymi i zdobywać wiedzę na liczne tematy. Nie bądź oporny na wiedzę!
...