Горит полевик

Добрый день. Не ругайте новичка, помогите советом.


http://s018.***********/i508/1706/5d/d157c3e9063b.jpg

Коммутирую мощную нагрузку полевым транзистором IRLML2502. Нагрузка – свеча накаливания (включена в цепь стока согластно http://iosyitistromyss.ru/uprovtenie-mo ... ast-3.html, исток на минусе), ток подаётся на неё постепенно увеличиваясь до 2,5 А, держится на этом уровне около минуты, потом также постепенно выключается. На затвор подаётся управляющий ШИМ-сигнал с МК ATTiny13. Согласно datasheet, транзистор выдерживает постоянный ток до 4,2 А.

Коротко о своих злоключениях: сначала на затвор транзистора подал ШИМ-сигнал с вывода ATTiny13 напрямую (это 5В). Все работало до тока 700-800 мА, но на токе 1,2 А транзистор задымился. После замены и установки небольшого радиатора (небольшая алюминевая пластинка на спинку, примерно 2х1 см, 1 мм толщины) транзистор держал ток до 2,3 А, умеренно грелся, но после полного открытия уже не закрывался, ток не регулировался. Перелазив сеть, поставил на затвор делитель напряжения, который уменьшал управляющий сигнал до 1,6 В – тогда транзистор начал закрываться. Но мне показалось, что полевик начал греться сильнее, чем раньше. Пластинка буквально за 10 сек. становится горячей (обжигает) и транзистор начинает дымить.

Советуют ставить более мощный полевик с охлаждающей пластиной, но я не понимаю: ведь транзистор должен держать пост. ток больше 4А! Что я не так делаю?

1.
Частота ШИМ какая?

2.


http://**************************/download/file.php?id=32064&sid=ced309963a3677d1f7 27dfa5c2f8e1ae

0

Сообщение от VtodyMyti 1. Частота ШИМ какая?

В процессе экспериментов сгорел китайский осцилограф, поэтому точную частоту сказать не могу. Но можно прикинуть:

1. Заводская частота работы ATTiny13 составляет 9.6МГц (26-я стр. datasheet). Дальше идёт предделитель 256, таймер считает до 255, т.е. 9.6 МГц / 256 / 255 = выходит 147 Гц. Я использую Phase correct PWM, стало быть частота ещё делится надвое, получается что-то около 75 Гц. Быстрее не могу, у меня таймер отсчитывает ещё кое-что, приходится держаться этой частоты.

2. Поставить резистор 200 Ом непосредственно перед затвором? Можно пож. пояснить, почему так?

Сделайте транзистору драйвер. Два транзистора - 1 pnp + 1 npn. Базы соединяются вместе и подключаются к выходу MCU. Эмиттеры соединяются вместе и подключаются к затвору MOSFET. Коллектор NPN подключить к +5В, коллектор PNP соединить с =истоком= MOSFET.
Не забудьте резистор между выходом MCU и землей (4.7/10к пойдет).

0

Сообщение от Ditto 1. Заводская частота работы ATTiny13 составляет 9.6МГц (26-я стр. datasheet). 2. Поставить резистор 200 Ом непосредственно перед затвором? Можно пож. пояснить, почему так?

1. Ну ясно, нормально. Тем более если ещё во фьюзах и делитель на 8 включен (если уж совсем по-заводскому). Получается ~10 герц.

2. 4,7к притягивает затвор к земле во время переходных процессов при старте/стопе МК и для стекания статики с затвора. А 200 Ом ограничивают ток перезаряда затворной паразитной ёмкости безопасной величиной на уровне МАКСИМУМ порядка 20 мА. Это МК переживёт.
Если включить по-вашему, то 10к и 4,7к образуют делитель, при этом на затворе тупо недостаточно напряжения, чтобы полноценно открыть мосфет - потому он и дико греется.

u37, не понимаю вашей мысли. Зачем сюда эмиттерный повторитель, который для таких частот ШИМ просто не нужен, а в качестве платы за своё существование ещё и отожрёт жирный кусок потенциала с затвора?
Здесь даже каскад с ОЭ бесполезен, не то что эмиттерный повторитель.

0

Сообщение от VtodyMyti Сообщение от Ditto Если включить по-вашему, то 10к и 4,7к образуют делитель, при этом на затворе тупо недостаточно напряжения, чтобы полноценно открыть мосфет - потому он и дико греется.

Вот почему он стал так сильно греться! Я подозревал, что дело в неполном открытии, но чтобы так сильно. Спасибо, завтра буду дома - попробую.

Частота я думаю все-таки где-то в пределах 70-80 Гц: дело в том, что таймер у меня используется не только для ШИМ, но и для измерения длины управляющего импульса. На МК приходят импульсы длинной от 1,8 до 2,2 мс с частотой 50 Гц, которые и управляют скважностью ШИМ, а ШИМ в свою очередь - током через полевик. Т.е., по фронту импульса начинается отсчёт таймера, по спаду импульса заканчивается и состояние счетчика таймера определяет длину управляющего импульса.

Из опытов: при длине импульса около 2 мс счетчик отсчитывает 40-45 тиков таймера. Получается 20.000 тиков таймера за секунду, или 20 000 / 255 = 78 Гц (переполнений таймера).

Сообщение от u37 Сделайте транзистору драйвер. Два транзистора - 1 pnp + 1 npn. Базы соединяются вместе и подключаются к выходу MCU. Эмиттеры соединяются вместе и подключаются к затвору MOSFET. Коллектор NPN подключить к +5В, коллектор PNP соединить с =истоком= MOSFET. Не забудьте резистор между выходом MCU и землей (4.7/10к пойдет).

Я как раз хотел избежать драйверов, потому что никогда с ними не имел дела и побаиваюсь их. Прочел о них в той же статье (см. первый пост), но там ещё требуются какие-то обвязы в виде дополнительных конденсаторов? И если честно, мало что уловил из Вашего описания по его подключению к транзистору, сорри .

Вы не могли бы нарисовать схему? Для меня, как для валенка :) .

Не нужен здесь ни драйвер, ни повторитель. Подойдет непосредственное подключение затвора к выходу порта.
Последовательный резистор поставить можно, но не как ограничитель емкостного тока - он тут редкий и небольшой, а МК переживет и кратковременное КЗ по выходу, - а для того, чтобы в случае, если на сток случайно попадет импульс напряжения и он сварится с затвором, чтобы хоть МК остался жив. Резистор с порта на землю тоже нужен, номинал 10к-100к, чтобы затвор никогда не оставался висячим.

0

Сообщение от yiv91 Подойдет непосредственное подключение затвора к выходу порта.

Непосредственное, но все же с резистором 10к на землю, так?

В начале темы я упоминал, что сначала просто соединил порт с затвором. До тока 1А все работало, но при токе 1,8-2 А и больше транзистор перестал закрываться. Т.е., до 1А регулировка тока работала нормально, при токе 2А не помогало даже полное отключение ШИМ и "прижатие к земле" выхода МК-затвор. Я так понял, дело в заряде емкости на затворе, который не успевал стекать. Потом я снизил напряжение до 1,6 - полевик начал закрываться при любом токе (правда и грелся как не в себя).

1. Нигде не указано напряжение питания свечи.
2. Попробуйте статический режим. Кнопка, переключающая затвор на 5В и на исток. Проверьте при разных токах нагрев и закрывание.
Если с кнопкой будет работать нормально, значит транзистор исправен и дело в управлении.
Дальше думать об управлении. У этого полевика минимальное пороговое напряжение 0.6В, под нагрузкой выход контроллера может и не закрыть. Можно закрывающий транзистор и диод поставить. Почитайте про разные схемы драйверов. Они есть очень простые.
А вообще, как минимум двухкратный запас по току лучше оставлять.

0

Сообщение от Ditto Согласно datasheet, транзистор выдерживает постоянный ток до 4,2 А.

если в datasheet указывают какой-то ток (в данном случае 4.2А) то это ещё не значит, что он его выдержит при любых условиях. Изучайте datasheet внимательнее - там обычно написано при каких условиях он выдержит этот ток. Понятно, что хочется просто взять число из datasheet побольше и верить что так будет в любых условиях, но часто это заканчивается выходом волшебного дыма из транзистора :)
Особенно советую обратить внимание на этот график, и он тоже действителен при определённых условиях (TA как я понял - это внешняя температура его корпуса, а TJ кристалла)
Как мне кажется он несколько слабоват для этого... даже без линейного режима.
Ещё не указали напряжение питание свечи и сопротивление в холодном состоянии.


http://**************************/download/file.php?id=32067&sid=ced309963a3677d1f7 27dfa5c2f8e1ae

0

Может быть дело в том, что сопротивление холодной свечи очень маленькое, соответственно, импульс тока в амплитуде получается слишком большим.

Сообщение от Ditto Все работало до тока 700-800 мА, но на токе 1,2 А транзистор задымился.

А заполнение ШИМ было каким при этом?
Например импульс ШИМ был 10% от периода. Значит при токе 1.2А импульс в амплитуде был 12 ампер! - это вполне достаточно, чтоб угробить 4-амперный транзистор.

Померьте сопротивление свечи в холодном состоянии, подсчитайте, какой при этом получится ток на ее номинальном напряжении на напряжении, которым она запитана, возьмите транзистор на ток в полтора раза больше. Это обязательный запас для всяких импортных элементов. А лучше даже в 2 раза.

На такой низкой частоте соединять можно напрямую к контроллеру, с резистором до земли.

0

Сообщение от Ditto после полного открытия уже не закрывался, ток не регулировался.

Тогда надо как-то объяснить этот момент. Что значит не закрывался? После импульса ШИМ напряжение на стоке оставалось низким, по осциллографу? Или включаете, проверяете минутку, затем программно выключаете, а он остается открытым? Или подаете сброс на процессор?
Проверьте, настроен ли выход Тиньки на вывод, а не на ввод.

0

Спасибо за такое внимание к моей проблеме. Думал меня заклюют за простые вопросы и неправильную схему, но рад, что ошибся :) .

Отвечу всем сразу, чтобы не писать несколько постов.

Сообщение от omtomtubo 1. Нигде не указано напряжение питания свечи.

Сообщение от h4tf Ещё не указали напряжение питание свечи и сопротивление в холодном состоянии.

Сообщение от Кат495 Может быть дело в том, что сопротивление холодной свечи очень маленькое, соответственно, импульс тока в амплитуде получается слишком большим.

Этот свеча калильного двигателя для авиамодели. Обычно на неё ставится обычный аккумулятор АА, т.е. 1,2 В - этого достаточно для оптимального накала. Ток на свече должен быть 2-2,5 А.

Сопротивление могу померять вечером когда буду дома, сейчас не могу. Но оно очень низкое - когда включаю амперметр в цепь для измерения тока, накал свечи резко падает: даже минимальное сопротивление амперметра имеет большое значение!

Сообщение от Кат495 Сообщение от Ditto Все работало до тока 700-800 мА, но на токе 1,2 А транзистор задымился.

А заполнение ШИМ было каким при этом?
Например импульс ШИМ был 10% от периода. Значит при токе 1.2А импульс в амплитуде был 12 ампер! - это вполне достаточно, чтоб угробить 4-амперный транзистор.

Задымился он при токе 1,2 А, когда ещё не ставил радиатор. С алюминевой пластинкой выдерживает 2А.
Моя статистика такая: при скважности 5%-10% ток в пределах 30-50 мА. Ток 1,2 А соответствует примерно 25%-30%. 2-2,3 А достигается при скважности примерно 50%: открытый транзистор с при этом греется умеренно, но не закрывается (скорее всего из-за того, что не поставил резистор с затвора на землю).

Теперь по току: 4,2 А - это макс. пост. ток транзистора. В импульсном режиме он выдерживает до 33 А (правда, не указана макс. длительность импульса).

omtomtubo"]2. Попробуйте статический режим.[/QUOTE]

В моем случае статический режим не получится, так как ток должен меняться плавно, в зависимости от положения заслонки карбюратора (свеча "подкаливается" на малых оборотах для более устойчивой работы двигателя на холостом ходу). Во-вторых, в моем распоряжении только 4В-аккум (литий-полимер), от которого накаливается свеча. МК получает отдельное питание 5 В и управляющие импульсы от приемника (который в свою очередь запитан с отдельного аккумулятора), а полевик подключён к 4В-аккуму. Земля общая.

yiv91 писал(а):

Проверьте, настроен ли выход Тиньки на вывод, а не на ввод.

Как выход, конечно. Если объявить ножку как вход, то ШИМа там не будет, уже страдал по этому поводу :) .

yiv91 писал(а):

Что значит не закрывался? После импульса ШИМ напряжение на стоке оставалось низким, по осциллографу?

У меня к сожалению сгорел осцилограф, а новый ещё не пришёл. Но вот как я определил незакрытый транзистор:

МК управляется импульсами с приёмника. Длительность импульса может быть от 1,8 мс до 2,2 мс, частота 50 Гц: это стандарт управления сервомашинками в р/у моделях.

Транзистор закрыт при длине импульса больше 2мс (макс. обороты двигателя, никакого подкала не нужно). При снижении 2 мс (= рычаг газа двигается вниз) на выходе МК, т.е. на затворе полевика появляется ШИМ со скважностью где-то 15%-20%: через свечу начинает течь ток 200-300 мА. Затем, при снижении длины импульса (= снижении оборотов двигателя) скважность ШИМ нарастает в три этапа до максимального тока 2-2,5 А при скважности около 50%-60% (это холостой ход). При переводе двигателя в номинальный режим (= нарастании длины импульса) подкал снова отключается.

Так вот: включаю апмерметр в цепь свечи, рычаг газа на максимуме, ток нулевой. Дальше снижаю длительность импульса (двигаю рычаг газа вниз): на 2 мс (примерно половина положения газа) появляется 200-300 мА в цепи. Вывожу снова на максимум оборотов (= увеличиваю длину импульса) - ток исчезает. Плавно убираю газ не до половины, уже на 2/3 - ток снова нарастает сначала 300 мА, а потом уже 700, и 1 А: все в соответствии с поэтапным увеличением скважности ШИМ. Вывожу газ снова максимум (отключение ШИМ) - ток исчезает, так и должно быть.

Но: когда рычаг газ полностью внизу и ток достигает значений 1,8-2 А, перевод газа в исходное положение (максимум) уже не "выключает" ток - амперметр продолжает показывать 2 А, свеча и транзистор греются. Если разъединить цепь накала свечи - тогда все возвращается на круги своя, транзистор снова управляем (до максимального тока).
Все изменилось только после того, как я поставил делитель напряжения (см. первый пост в теме, делитель понижал импульсы с МК до 1,6В при пороге открытия 1,2В) на затвор - транзистор начал закрываться при любом токе и при полной аплитуде импульса, но начал греться (видимо, не полностью открывался). Сегодня попробую просто оставить резистор 10 кОм с затвора на землю и поставить в цепь затвора 200 Ом-й резистор - надеюсь, при этих условиях транзистор начнёт закрываться.

Думается, что небольшой последовательный резистор решит проблему.

Но я бы все равно копался, пока не выяснил причину странного поведения транзистора. Могу предположить несколько версий.
- Транзистор тупо перегревается и проводит ток просто как любой полупроводник при температуре 200*С.
- Транзистор временно поджаривается от высоковольтных иголок противоЭДС самоиндукции проводов до свечи. (поможет снаббер)
- МК виснет от импульсных помех.
- Паразитный тиристорный эффект связки МК+полевик.

Возьмите полевик с запасом, ампер на 10-20, с низким Rdson. Если так важен корпус SOT23, то поставьте хотя бы IRLML6244, у него Rds вдвое ниже.

PS. Планары можно сажать параллельно один на другой стопкой, а-ля "нетрадиционные отношения" :)

0

При затворном резисторе 10 кОм ваш транзистор превратился в резистор с хорошим тепловыделением - вот он и горит (буквально)...
ATTiny13 способна прокачать на ноге до 30 мА (в переделе по даташиту 40 мА) - а это значит что резистор должен быть порядка 166 Ом. Для этого сопротивления и транзистора IRLML2502 с ёмкостью затвора порядка 1 нФ постоянная времени 166 наноСек, а до полного заряда 500 наноСек. А это выливается в предельную более менее рабочую частоту переключения 1/(166*1e-9*3)/2 ~~ 1 МГц. Если нужна частота больше - нужен драйвер, способный "продуть"/"слить" затвор большим током.

0

Время включения и вЫклюения от величины затворной емкости не считают.

0

Время в линейном режиме не должно быть более 3-5% от открытого времени. А теперь пересчитайте))

0

Сообщение от Ditto Теперь по току: 4,2 А - это макс. пост. ток транзистора. В импульсном режиме он выдерживает до 33 А (правда, не указана макс. длительность импульса).

Пожалуйста, не выдавайте желаемое за действительное - Вам же хуже будет. Ещё раз повторю - читайте внимательнее - эти 4,2 А указаны при вполне определённых условиях: внешняя температура (окружающей среды) 25 градусов и напряжение исток-затвор 4.5 вольт (т.е. транзистор полностью открыт, а у Вас сколько?). При 70 градусах уже 3.4 А.
Длительность указана - чем ограничена: "putsi width limited by max. junction temperature" т.е. ширина импульса ограничена максимальной температурой кристалла. Можно прикинуть по тепловому сопротивлению и выделяемой на кристалле мощности.

И, не понял - это свеча для 1.2 вольт Ni-Cd, а вы её к литию 4 вольт подключаете? Тогда ток(максимальный) может быть заметно больше 4 А, особенно если литий нормальный, а не с китайским песочком. А в линейном режиме на транзисторе будет выделяться мощность больше чем на самой свече. Потому её сопротивление и хотелось бы узнать.

0

Сообщение от u37 Время включения и вЫклюения от величины затворной емкости не считают.

В данном случае расчёт корректный - именно для оценки времени/скорости нарастания потенциала на затворе.

0