Ir2117 схема включения: Ключ на плечо! – особенности применения высоковольтных драйверов производства IR

Недавно в сообществе «Рожденный с паяльником» проскальзывала тема про управление полевиком с помощью ШИМ-а. Автору дали много практических советов и ноль теории. Так совпало я недавно интересовался этим вопрос и кое-что нарыл.

Правильное управления любым полевиком — это переключение из полность закрытого в полностью открытое состояние за самое короткое время. Обычный MOSFET нельзя нормально управлять с помощью 3в/5в логики. Он просто до конца не откроется и будет сильно греться. Для решения этой проблемы применяют драйвер. Например IR2117. На eBay просят от $0.99 за две штуки. Второй способ использовать Logic-Level Gate Drive MOSFET. Такие полевики полностью открываются от 3в/5в. Недостаток — высокая емкость затвора. Типичный представитель IRLZ44N. Два раза заказывал на eBay и кажды раз получал подделку. Теперь немного скучной теории.

Скоростные характеристики полевого транзистора определяются тем, насколько быстро меняются напряжения на 3-х конденсаторах у модели. Емкости между затвор-исток Cgs и затвор-сток Cgd зависят от физических размеров кристала. Емкость между сток-исток Cds зависит от паразитной емкости диода. Cgs стабильна в большом диапазоне токов и напряжений. Cgd не линейна и зависит от напряжения между питанием и стоком. Cds тоже не линейна и зависит от напряжения между питанием и затвором.

Открываем IRLZ44N datasheet на странице 4, график 5 — зависимость напряжения затвора и емкости затвора. Самый интересный параметр — суммарная емкость затвора Ciss = Cgs + Cgd.

У ESP8266 цифровые порты выдают 3.3в. При напряжении на затворе (Vgs) 3.2в, его емкость Ciss = 2100pF. Вот так процесс заряда Ciss выглядит на графике:

Ну а теперь как я рассчитываю Rgate. В большинстве случаев при расчете Rgate напряжение на затворе (G) не является главным. Самый важный параметр — это время за которое напряжение на затворе полностью откроет/закроет транзистор. Пусть наш Rgate = 300Ohm и на нем будет падать 0.1в, тогда напряжении на затворе Vgs = 3.2в.

Заряд затвора:
Qiss = Ciss * Vgs = 2100pF * 3.2v = 6.73nC

Скрость нарастания:
S = Rgate * Qiss = 300Ohm * 6.73nC = 0.002mV*sec

Время на открытие или закрытие транзистора:
t=S / Vgs = 0.002mV*sec * 3.2v = 0.63uSec

Период  — это открытие + закрытие:
T = t + t = ;0.63uSec + 0.63uSec = 1.26uSec

Максимальная частота переключения:
F < 1 / T = 1 / 1.26uSec = 793.7KHz

Ток через затвор (G) и цифровой выход ESP8266:
I = Qiss / t = 10.67mA

Максимальный выходной ток GPIO у ESP8266 12.0mA
10.67mA < 12.0mA

Не пыхнет.

UDP1: Выбор Vgs = 3.2в для IRLZ44N не есть хорошо, см. график «процесс заряда затвора IRLZ44N». Напряжение на грани открытия-закрытия. Обычно Vgs для IRLZ44N выбирают минимум 5в или выше помехи. Для 3в/5в логики хорошо подходит IRL3705N. У него полное открытие — это прямая в районе 3.3в.

UDP2: Чтоб транзистор случайно не открылся от помехи пока GPIO закрыт, затвор — исток (G) (S) шунтируют резистором R2

Управление нагрузкой при малом напряжении. Управление мощной нагрузкой переменного тока

Симистор («триак» по терминологии, принятой в США) — это двунаправленный симметричный тиристор. Симисторы очень удобны для систем ключевого регулирования в цепях переменного тока. Как следствие, они практически вытеснили тиристоры из бытовой техники (стиральные машины, пылесосы и т.д.).

У симистора нет анода и катода. Его три вывода называются: УЭ (управляющий электрод), СЭУ (силовой электрод, расположенный ближе к УЭ), СЭ (силовой электрод у основания прибора) . Существуют также аналогичные зарубежные названия, принятые в триаках, соответственно, «G» (Gate — затвор), «Т1» (Main Terminal 1) и «Т2» (Main Terminal 2).

Симистор, в зависимости от конструкции, может открываться как положительными, так и отрицательными импульсами на выводе УЭ. Ветви ВАХ симметричные, поэтому ток через силовые электроды может быть и втекающим, и вытекающим. Итого, различают четыре режима работы в квадрантах 1…4 (Рис. 2.105).

Рис. 2.105. Режимы работы симисторов (триаков).

Первыми были разработаны четырёх квадрантные симисторы или, по-другому, 4Q-TpnaKM. Они требуют для нормальной работы введения в схему демпферных ЛС-цепочек (100 Ом, 0.1 МК Ф), которые устанавливаются параллельно силовым электродам СЭУ и СЭ. Таким нехитрым способом снижается скорость нарастания напряжения через симистор и устраняются ложные срабатывания при повышенной температуре и значительной индуктивной или ёмкостной нагрузке.

Технологические достижения последнего времени позволили создать трёхквадрантные симисторы или, по-другому, 3Q триаки. Они, в отличие от симисторов «4Q», работают в трёх из четырёх квадрантов и не требуют ЯС-цепочек. Типовые параметры 3Q-TpnaKOB Hi-Com BTA208…225 фирмы Philips: максимальное коммутируемое напряжение 600…800 В, ток силовой части 8…25 А, ток отпирания затвора (УЭ) 2…50 мА, малогабаритный SMD-корпус.

Схемы подключения симисторов к MK можно условно разделить на две группы: без развязки от сети 220 В (Рис. 2.106, a…r) и с гальванической изоляцией (Рис. 2.107, а…л).

Некоторые замечания. Типы указанных на схемах симисторов однообразны, в основном КУ208х, BTxxx, MACxxx. Это сделано специально, чтобы заострить внимание на схемотехнике низковольтной управляющей части, поскольку она ближе всего к MK. На практике можно использовать и другие типы симисторов, следя за их выходной мощностью и амплитудой управляющего тока.

Демпферные цепочки в силовой части на схемах, как правило, отсутствуют. Это упрощение, чтобы не загромождать рисунки, поскольку предполагается, что сопротивление нагрузки R H носит чисто активный характер. В реальной жизни демпфирование необходимо для 4Q-триаков, если нагрузка имеет значительную индуктивную или ёмкостную составляющую.

а) ВЫСОКИЙ уровень на выходе МК открывает транзистор VT1, через который включается симистор VS1. Варистор RU1 защищает симистор от всплесков напряжения, начиная с порога 470 В (разброс 423…517 В). Это актуально при индуктивном характере нагрузки jR H ;

б) аналогично Рис. 2.106, а, но с другой полярностью сигнала на выходе MK и с транзистором VT1 другой структуры, который выполняет функцию инвертора напряжения. Благодаря низкому сопротивлению резистора R2, повышается помехоусточивость. Сопротивление резистора R2 выбирается по тем же критериям, что и для схем на тиристорах;

Рис. 2.106. Схемы подключения симисторов к MK без гальванической изоляции.

в) высоковольтный транзистор ГУ2замыкаетдиагональдиодного моста VD1 при НИЗКОМ уровне на линии MK. Транзистор VT1 в момент рестарта MK находится в открытом состоянии из-за резистора R1, при этом симистор VS1 закрывается и ток через нагрузку R H не протекает;

г) прямое управление симистором VS1 с одного или нескольких выходов MK. Запараллеливание линий применяется при недостаточном токе управления (показано пунктиром). Ток через нагрузку R H не более 150 мА. Возможные замены: VS1 — MAC97A8, VD2— KC147A.

а) симистор VS1 включается/выключается при наличии/отсутствии импульсов 50…100 кГц, генерируемых с выхода MK. Изолирующий трансформатор T1 наматывается на кольце из феррита N30 и содержит в обмотке I — 15 витков, в обмотке II — 45 витков провода ПЭВ-0.2;

б) простая схема трансформаторной развязки. Симистор VS1 включается короткими импульсами с выхода MK. Ток управления зависит от коэффициента трансформации 77;

Рис. 2.107. Схемы гальванической изоляции МК от симисторов.

в) разделительный трансформатор T1 наматывается на ферритовом кольце M1000HM размерами K20xl2x6 и содержит в обмотке I — 60 витков, в обмотке II — 120 витков провода ПЭВ-0.2. Цепочка R3, C1 накапливает энергию для импульсной коммутации транзистора K77;

г) если не требуется частое включение/выключение нагрузки, то для гальванической развязки можно использовать реле K1. Его контакты должны выдерживать без пробоя переменное напряжение 220 В. В некоторых схемах токоограничивающий резистор R3 закорачивают;

д) контакты геркона SF1 замыкаются при протекании тока через катушку индуктивности L1, которая намотана на его корпус. Достоинство — сверхбольшое сопротивление изоляции;

е) гальваническая развязка на транзисторной оптопаре VU1. Резистор R3 повышает помехоустойчивость, но может отсутствовать. Резистор Я2определяет порог открывания транзистора VT1. При использовании симисторов КУ208, TC106-10 сопротивление резистора Я2уменьшают до 30…75 кОм;

ж) симистором VS1 управляет драйвер DA1 (по-старому, КР1182ПМ1), который обеспечивает плавное изменение тока в нагрузке R H в зависимости от напряжения на конденсаторе C1. Если транзистор оптопары W/закрыт, то конденсатор С1 заряжается от внутреннего ИОН микросхемы DA1 и в нагрузке устанавливается максимальное напряжение. Резистор R4 может отсутствовать при наличии резистора R3. Резистор R3 можно закоротить при наличии резистора R4\

з) гальваническая развязка на опторезисторе VU1. Резистором R1 подбирается ток через своизлучатель VU1 и, соответственно, ток управления симистором VS1;

и) применение двух оптотиристоров VU1, УУ2щ\я коммутации симистора VS1 в любой пупериод сетевого напряжения. Резистор Л2ограничивает ток управления симистора;

к) питание входа УЭ симистора VS1 осуществляется от отдельной низковольтной обмотки промышленного трансформатора T1ТПП235-220/110-50;

л) применение оптотиристора VU1 для управления симистором VS1 (замена КУ208Д1). Из двух токоограничивающих резисторов R2, R3 обычно оставляют один, второй замыкают перемычкой. Замена VD1 — мост КЦ407А или четыре отдельных диода КД226.

Источник :
Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2, :ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите:). Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить – буду только рад).
Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Начнем.

Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

1.1 Подключение нагрузки через резистор.
Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА . Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн

Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ . При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся.

Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
— Даташит на биполярный транзистор BC547

1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
— так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.
— транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
— Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.
Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

2. 2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.

Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления.

Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138.

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи.

Условно можно выделить 3 группы методов:

1. Управление нагрузкой постоянного тока.
   • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
   • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
   • Транзисторный ключ на IGBT.
2. Управление нагрузкой переменного тока.
   • Тиристорный ключ.
   • Симисторный ключ.
3. Универсальный метод.

Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Для тока $I_{LED} = 0{,}075\,А$ управляющий ток должен быть в $\beta = 50$ раз меньше:

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным $V_{EB} = 0{,}7\,В$.

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент $\beta$ может быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов. Первый транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты $\beta$ двух транзисторов умножаются, что позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить эмиттер и базу резистором.

Сопротивления должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на ток база — эмиттер. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры таких транзисторов приведены в таблице.

В остальном работа ключа остаётся такой же.

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET, то есть полевые транзисторы с изолированным затвором (они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше порогового, то транзистор открывается. При этом управляющий ток через транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё время, пока открыт транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET (даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что n-канальные транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку. Если подключить её «снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что транзистор открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает пороговое. При подключении «снизу» нагрузка будет давать дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или открыться не полностью.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует, фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

где $V$ — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как постоянная времени $\tau = RC$ увеличится. Это важно, если транзистор часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это пороговое напряжение $V_{th}$, максимальный ток через сток $I_D$ и сопротивление сток — исток $R_{DS}$ у открытого транзистора.

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Для $V_{th}$ приведены максимальные значения. Дело в том, что у разных транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной мощности в виде тепла.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя.

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор сверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например, IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включения нагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять «висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболее эффективно использовать транзистор.

IGBT

Ещё один интересный класс полупроводниковых приборов, которые можно использовать в качестве ключа — это биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Они сочетают в себе преимущества как МОП-, так и биполярных транзисторов: управляются напряжением, имеют большие значения предельно допустимых напряжений и токов.

Управлять ключом на IGBT можно так же, как и ключом на MOSFET. Из-за того, что IGBT применяются больше в силовой электронике, они обычно используются вместе с драйверами.

Например, согласно даташиту, IR2117 можно использовать для управления IGBT.

Пример IGBT — IRG4BC30F.

Все предыдущие схемы отличало то, что нагрузка хоть и была мощной, но работала от постоянного тока. В схемах была чётко выраженные земля и линия питания (или две линии — для контроллера и нагрузки).

Для цепей переменного тока нужно использовать другие подходы. Самые распространённые — это использование тиристоров, симисторов и реле. Реле рассмотрим чуть позже, а пока поговорим о первых двух.

Тиристоры и симисторы

Тиристор — это полупроводниковый прибор, который может находится в двух состояниях:

• открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания ($I_H$). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не откроется.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например, MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА, поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до 1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они переключаются только в начале периода, что снижает помехи в электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое — симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 230 В в электросети (текущий стандарт для России, Украины и многих других стран) — это значение действующего напряжения. Пиковое напряжение равно $\sqrt2 \cdot 230 \approx 325\,В$.

Управление индуктивной нагрузкой

При управлении индуктивной нагрузкой, такой как электродвигатель, или при наличии помех в сети напряжение может стать достаточно большим, чтобы симистор самопроизвольно открылся. Для борьбы с этим явлением в схему необходимо добавить снаббер — это сглаживающий конденсатор и резистор параллельно симистору.

Снаббер не сильно улучшает ситуацию с выбросами, но с ним лучше, чем без него.

Керамический конденсатор должен быть рассчитан на напряжение, большее пикового в сети питания. Ещё раз вспомним, что для 230 В — это 325 В. Лучше брать с запасом.

Типичные значения: $C_1 = 0{,}01\,мкФ$, $R_4 = 33\,Ом$.

Есть также модели симисторов, которым не требуется снаббер. Например, BTA06-600C.

Примеры симисторов

Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь $I_H$ — ток удержания, $\max\ I_{T(RMS)}$ — максимальный ток, $\max\ V_{DRM}$ — максимальное напряжение, $I_{GT}$ — отпирающий ток.

Электромагнитные реле

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой, причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать нагрузку, потребляющую ток до 15 А.

Твердотельные реле

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается несколькими недостатками:

• это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
• меньшая скорость переключения,
• сравнительно большие токи для переключения,
• контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных реле . Это, фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой, содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может возникнуть перед радиолюбителем.

Все схемы нарисованы в KiCAD . В последнее время для своих проектов использую именно его, очень удобно, рекомендую. С его помощью можно не только чертить схемы, но и проектировать печатные платы.

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома . Первое что приходит на ум — реле . Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры . Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139
Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод , даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход .
Если на управляющий вход не подать ток открытия , то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется . Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора , то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный , работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку . То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение . Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041 . Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

МОП (по буржуйски MOSFET ) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной , по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314 , способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или I D выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это V GS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость I D от V DS при разных значениях V GS . И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или t on ,t off , в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора C iss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО . Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги:).

Управление мощной нагрузкой постоянного тока – мос3041 схема включения

Полевой транзистор схема: эффективная регулировка нагрузки постоянного тока

Полевой транзистор схема, которого представлена в этой публикации способна управлять мощной постоянной нагрузкой также эффективно как и сборки Дарлингтона или биполярные транзисторы.

Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.

Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.

Тут вариантов три:

• На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением

• применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных.

Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

• • Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10.

Следующий важный для тебя параметр это VGS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4. 5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие.

Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков

Простейший ключ

Простейший ключ на биполярном транзисторе проводимости n-p-n выглядит следующим образом.

Вход слева подключается к цифровой схеме. Если у нас цифровая схема построена на основе КМОП-логики с двухтактным («push-pull») выходом, то логическая «1» фактически означает подключение этого входа к питанию, а логический «0» — к земле.

Таким образом, при подаче «1» на вход нашей схемы ток от источника питания потечёт через резистор R1, базу и эмиттер на землю. При этом транзистор откроется (если, конечно, ток достаточно большой), и ток сможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и через нагрузку.

Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переход база — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен и просто испортил бы управляющую микросхему (ведь именно она связывает линию питания с транзистором).

Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничен значением около 25 мА (для STM32). В интернете можно встретить утверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в 200 мА, но это относится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение тока на один вывод примерно такое же — 20-40 мА.

Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводам нельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, а с ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.

Обратите внимание, что нагрузка (LOAD) подключена к коллектору, то есть «сверху». Если подключить её «снизу», у нас возникнет несколько проблем.

Допустим, мы хотим при помощи 5 В (типичное значение для цифровых схем) управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можем получить максимум 5 В. А с учётом падения напряжения на переходе база — эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если падение напряжения на переходе равно 0,7 В,то получаем, что на нагрузку остаётся только 4,3 В, чего явно недостаточно. Если это, например, реле, оно просто не сработает. Напряжение не может быть выше, иначе тока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения на нагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу.

Для расчёта сопротивления R1 нужно вспомнить соотношение для упрощённой модели транзистора:

Коэффициент $\beta$ — это коэффициент усиления по току. Его ещё обозначают $h_{21э}$ или $h_{FE}$. У разных транзисторов он разный.

Зная мощность нагрузки $P$ и напряжение питания $V$, можно найти ток коллектора, а из него и ток базы:

По закону Ома получаем:

Коэффициент $\beta$ не фиксированная величина, он может меняться даже для одного транзистора в зависимости от режима работы, поэтому лучше брать значение тока базы при расчёте чуть больше, чтобы был запас по току коллектора. Главное помнить, что ток базы не должен превышать предельно допустимое для микросхемы.

Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токе коллектора и напряжении коллектор — эмиттер.

Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярных транзисторов с проводимостью n-p-n.

Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найти или откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно, можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам и цене.

Доработка схемы

Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не требуется. Рассмотрим случай, когда вход — это просто выключатель, который либо подтягивает базу к питанию, либо оставляет её «висеть в воздухе». Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером.

Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при отключении ключа. А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или даже повредить её.

Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени относится и к другим видам ключей.

Если нагрузка резистивная, то диод не нужен.

В итоге усовершенствованная схема принимает следующий вид.

Резистор R2 обычно берут с сопротивлением, в 10 раз большим, чем сопротивление R1, чтобы образованный этими резисторами делитель не понижал слишком сильно напряжение между базой и эмиттером.

Для нагрузки в виде реле можно добавить ещё несколько усовершенствований. Оно обычно кратковременно потребляет большой ток только в момент переключения, когда тратится энергия на замыкание контакта. В остальное время ток через него можно (и нужно) ограничить резистором, так как удержание контакта требует меньше энергии.

Для этого можно применить схему, приведённую ниже.

В момент включения реле, пока конденсатор C1 не заряжен, через него идёт основной ток. Когда конденсатор зарядится (а к этому моменту реле перейдёт в режим удержания контакта), ток будет идти через резистор R2. Через него же будет разряжаться конденсатор после отключения реле.

Ёмкость C1 зависит от времени переключения реле. Можно взять, например, 10 мкФ.

С другой стороны, ёмкость будет ограничивать частоту переключения реле, хоть и на незначительную для практических целей величину.

Пример расчёта простой схемы

Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью микроконтроллера. Тогда схема управления будет выглядеть следующим образом.

Пусть напряжение питания равно 5 В.

Характеристики (рабочий ток и падение напряжения) типичных светодиодов диаметром 5 мм можно приблизительно оценить по таблице.

Пусть используется белый светодиод. В качестве транзисторного ключа используем КТ315Г — он подходит по максимальному току (100 мА) и напряжению (35 В). Будем считать, что его коэффициент передачи тока равен $\beta = 50$ (наименьшее значение).

Итак, если падение напряжения на диоде равно $V_{LED} = 3{,}6\,В$, а напряжение насыщения транзистора $V_{CE} = 0{,}4\,В$ то напряжение на резисторе R2 будет равно $V_{R2} = 5{,}0 — 3{,}6 — 0{,}4 = 1\,В$. Для рабочего тока светодиода $I_{LED} = 0{,}075\,А$ получаем

Значение сопротивление было округлено, чтобы попасть в ряд E12.

Для тока $I_{LED} = 0{,}075\,А$ управляющий ток должен быть в $\beta = 50$ раз меньше:

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным $V_{EB} = 0{,}7\,В$.

Отсюда

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент $\beta$ может быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов. Первый транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты $\beta$ двух транзисторов умножаются, что позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить эмиттер и базу резистором.

Сопротивления должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на ток база — эмиттер. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры таких транзисторов приведены в таблице.

В остальном работа ключа остаётся такой же.

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET, то есть полевые транзисторы с изолированным затвором (они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше порогового, то транзистор открывается. При этом управляющий ток через транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё время, пока открыт транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET (даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что n-канальные транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку. Если подключить её «снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что транзистор открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает пороговое. При подключении «снизу» нагрузка будет давать дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или открыться не полностью.

Несмотря на то, что MOSFET управляется только напряжением и ток через затвор не идёт, затвор образует с подложкой паразитный конденсатор. Когда транзистор открывается или закрывается, этот конденсатор заряжается или разряжается через вход ключевой схемы. И если этот вход подключен к push-pull выходу микросхемы, через неё потечёт довольно большой ток, который может вывести её из строя.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует, фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

где $V$ — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как постоянная времени $\tau = RC$ увеличится. Это важно, если транзистор часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это пороговое напряжение $V_{th}$, максимальный ток через сток $I_D$ и сопротивление сток — исток $R_{DS}$ у открытого транзистора.

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Для $V_{th}$ приведены максимальные значения. Дело в том, что у разных транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной мощности в виде тепла.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.

Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов, то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного транзистора.

Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать. Поэтому оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных биполярных транзисторах (можно взять, например, КТ3102 и КТ3107).

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя.

Тиристоры и симисторы

Тиристор — это полупроводниковый прибор, который может находится в двух состояниях:

• открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания ($I_H$). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не откроется.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например, MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА, поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до 1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они переключаются только в начале периода, что снижает помехи в электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое — симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 230 В в электросети (текущий стандарт для России, Украины и многих других стран) — это значение действующего напряжения. Пиковое напряжение равно $\sqrt2 \cdot 230 \approx 325\,В$.

Практические схемы включения датчиков. Отличие полевого транзистора от биполярного. Сфера их применения

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от сети 220 В. Рассмотрим типовые решения этой задачи.

Условно можно выделить 3 группы методов:

1. Управление нагрузкой постоянного тока.
   • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
   • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
   • Транзисторный ключ на IGBT.
2. Управление нагрузкой переменного тока.
   • Тиристорный ключ.
   • Симисторный ключ.
3. Универсальный метод.

Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Для тока $I_{LED} = 0{,}075\,А$ управляющий ток должен быть в $\beta = 50$ раз меньше:

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным $V_{EB} = 0{,}7\,В$.

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент $\beta$ может быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов. Первый транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты $\beta$ двух транзисторов умножаются, что позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить эмиттер и базу резистором.

Сопротивления должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на ток база — эмиттер. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры таких транзисторов приведены в таблице.

В остальном работа ключа остаётся такой же.

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET, то есть полевые транзисторы с изолированным затвором (они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше порогового, то транзистор открывается. При этом управляющий ток через транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё время, пока открыт транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET (даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что n-канальные транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку. Если подключить её «снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что тразистор открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает пороговое. При подключении «снизу» нагрузка будет давать дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или открыться не полностью.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует, фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

где $V$ — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как постоянная времени $\tau = RC$ увеличится. Это важно, если транзистор часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это пороговое напряжение $V_{th}$, максимальный ток через сток $I_D$ и сопротивление сток — исток $R_{DS}$ у открытого транзистора.

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Для $V_{th}$ приведены максимальные значения. Дело в том, что у разных транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной мощности в виде тепла.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя.

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор сверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например, IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включения нагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять «висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболее эффективно использовать транзистор.

IGBT

Ещё один интересный класс полупроводниковых приборов, которые можно использовать в качестве ключа — это биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Они сочетают в себе преимущества как МОП-, так и биполярных транзисторов: управляются напряжением, имеют большие значения предельно допустимых напряжений и токов.

Управлять ключом на IGBT можно так же, как и ключом на MOSFET. Из-за того, что IGBT применяются больше в силовой электронике, они обычно используются вместе с драйверами.

Например, согласно даташиту, IR2117 можно использовать для управления IGBT.

Пример IGBT — IRG4BC30F.

Все предыдущие схемы отличало то, что нагрузка хоть и была мощной, но работала от постоянного тока. В схемах была чётко выраженные земля и линия питания (или две линии — для контроллера и нагрузки).

Для цепей переменного тока нужно использовать другие подходы. Самые распространённые — это использование тиристоров, симисторов и реле. Реле рассмотрим чуть позже, а пока поговорим о первых двух.

Тиристоры и симисторы

Тиристор — это полупроводниковый прибор, который может находится в двух состояниях:

• открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания ($I_H$). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не откроется.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например, MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА, поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до 1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они переключаются только в начале периода, что снижает помехи в электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое — симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 220 В в электросети — это значение действующего напряжения. Пиковое напряжение равно $\sqrt2 \cdot 220 \approx 310\,В$.

Управление индуктивной нагрузкой

При управлении индуктивной нагрузкой, такой как электродвигатель, или при наличии помех в сети напряжение может стать достаточно большим, чтобы симистор самопроизвольно открылся. Для борьбы с этим явлением в схему необходимо добавить снаббер — это сглаживающий конденсатор и резистор параллельно симистору.

Снаббер не сильно улучшает ситуацию с выбросами, но с ним лучше, чем без него.

Керамический конденсатор дожен быть рассчитан на напряжение, большее пикового в сети питания. Ещё раз вспомним, что для 220 В — это 310 В. Лучше брать с запасом.

Типичные значения: $C_1 = 0{,}01\,мкФ$, $R_4 = 33\,Ом$.

Есть также модели симисторов, которым не требуется снаббер. Например, BTA06-600C.

Примеры симисторов

Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь $I_H$ — ток удержания, $\max\ I_{T(RMS)}$ — максимальный ток, $\max\ V_{DRM}$ — максимальное напряжение, $I_{GT}$ — отпирающий ток.

Электромагнитные реле

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой, причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать нагрузку, подтребляющую ток до 15 А.

Твердотельные реле

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается несколькими недостатками:

• это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
• меньшая скорость переключения,
• сравнительно большие токи для переключения,
• контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных реле . Это, фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой, содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может возникнуть перед радиолюбителем.

Все схемы нарисованы в KiCAD . В последнее время для своих проектов использую именно его, очень удобно, рекомендую. С его помощью можно не только чертить схемы, но и проектировать печатные платы.

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим отличие полевого транзистора от биполярного, узнаем в каких сферах применяются и те, и другие транзисторы.

И так, начнём…

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные . Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Биполярные транзисторы

Проводящая область конструкции состоит из трёх «спаянных» полупроводниковых частей, с чередованием по типу проводимости. Полупроводник с донорной (электронной) проводимостью обозначается как n-тип, с акцепторной (дырочной) – p-тип. Таким образом, мы можем наблюдать только два варианта чередования – p-n-p, либо n-p-n. По этому признаку различают биполярные транзисторы с n-p-n и p-n-p структурой.

Общая часть транзисторного кристалла, контактирующая с двумя другими, называется «база». Две другие – «коллектор» и «эмиттер». Степень насыщенности базы носителями заряда (электронами или электронными вакансиями «дырками») определяет степень проводимости всего кристалла транзистора. Таким образом, осуществляется управление проводимостью переходов транзистора, что позволяет использовать его в качестве элемента усиления мощности сигнала, или ключа.

Полевые транзисторы

Проводящая часть конструкции представляет собой полупроводниковый канал p- или n-типа в металле. Ток нагрузки протекает по каналу через электроды, называемые «стоком» и «истоком». Величина сечения проводящего канала и его сопротивление зависит от обратного напряжения на p-n переходе границы металла и полупроводника канала. Управляющий электрод, соединённый с металлической областью называется «затвор».

Канал полевого транзистора может иметь электрическую связь с металлом затвора — неизолированный затвор, а может быть и отделён от него тонким слоем диэлектрика — изолированный затвор.

Какие транзисторы лучше полевые или биполярные?

И так, мы узнали, что главное отличие этих двух видов транзисторов в управление. Давайте рассмотрим прочие преимущества полевых транзисторов по сравнению с биполярными:

• высокое входное сопротивление по постоянному току и на высокой частоте, отсюда и малые потери на управление
• высокое быстродействие (благодаря отсутствию накопления и рассасывания неосновных носителей)
• почти полная электрическая развязка входных и выходных цепей, малая проходная ёмкость поскольку усилительные свойства полевых транзисторов обусловлены переносом основных носителей заряда, их верхняя граница эффективного усиления выше, чем у биполярных
• квадратичность вольт — амперной характеристики (аналогична триоду)
• высокая температурная стабильность
• малый уровень шумов, так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда, которое и делает биполярные транзисторы «шумными»
• малое потребление мощности

Накопление и рассасывание неосновных носителей заряда отсутствует в полевых транзисторах, от того и быстродействие у них очень высокое (что отмечается разработчиками силовой техники). И поскольку за усиление в полевых транзисторах отвечают переносимые основные носители заряда, то верхняя граница эффективного усиления у полевых транзисторов выше чем у биполярных.

Здесь же отметим высокую температурную стабильность, малый уровень помех (в силу отсутствия инжекции неосновных носителей заряда, как то происходит в биполярных), экономичность в плане потребления энергии.

Ток или поле, управление транзисторами

Большинству людей, так или иначе имеющими дело с электроникой, принципиальное устройство полевых и биполярных транзисторов должно быть известно. По крайней мере, из названия «полевой транзистор», очевидно, что управляется он полем, электрическим полем затвора, в то время как биполярный транзистор управляется током базы.

Ток и поле, различие здесь кардинальное. У биполярных транзисторов управление током коллектора осуществляется путем изменения управляющего тока базы, в то время как для управления током стока полевого транзистора, достаточно изменить приложенное между затвором и истоком напряжение, и не нужен уже никакой управляющий ток как таковой.

Разная реакция на нагрев

У биполярных транзисторов температурный коэффициент сопротивления коллектор-эмиттер отрицательный (т. е. с ростом температуры сопротивление уменьшается и ток коллектор — эмиттер растет). У полевых транзисторов все наоборот — температурный коэффициент сток-исток положительный (с ростом температуры сопротивление растет, и ток сток-исток уменьшается).

Важное следствие из этого факта — если биполярные транзисторы нельзя просто так включать параллельно (с целью умощнения), без токовыравнивающих резисторов в цепи эмиттера, то с полевыми все намного проще — благодаря автобалансировке тока сток-исток при изменении нагрузки/нагрева — их можно свободно включать параллельно без выравнивающих резисторов. Это связано с температурными свойствами p-n перехода и простого полупроводника p- или n-типа. По этой причине у полевых транзисторов гораздо реже случается необратимый выходной тепловой пробой, чем у биполярных.

Так для достижения высоких показателей коммутационных токов, можно легко набрать составной ключ из нескольких параллельных полевых транзисторов, что и используется много где на практике, например в инверторах.

А вот биполярные транзисторы нельзя просто так параллелить, им нужны обязательно токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров. Иначе, из-за разбаланса в мощном составном ключе, у одного из биполярных транзисторов рано или поздно случится необратимый тепловой пробой. Полевым составным ключам названная проблема почти не грозит. Эти характерные тепловые особенности связаны со свойствами простого n- и p-канала и p-n перехода, которые кардинально отличаются.

Сферы применения тех и других транзисторов

Различия между полевыми и биполярными транзисторами четко разделяют области их применений. Например в цифровых микросхемах, где необходим минимальный ток потребления в ждущем состоянии, полевые транзисторы применяются сегодня гораздо шире. В аналоговых же микросхемах полевые транзисторы помогают достичь высокой линейности усилительной характеристики в широком диапазоне питающих напряжений и выходных параметров.

Схемы типа reel-to-reel удобно реализуются сегодня с полевыми транзисторами, ведь легко достигается размах напряжений выходов как сигналов для входов, совпадая почти с уровнем напряжения питания схемы. Такие схемы можно просто соединять выход одной с входом другой, и не нужно никаких ограничителей напряжения или делителей на резисторах.

Что касается биполярных транзисторов, то их типичными сферами применения остаются: усилители, их каскады, модуляторы, детекторы, логические инверторы и микросхемы на транзисторной логике.

Полевые побеждают, почему?

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания — батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.

В настоящее время полевые транзисторы находят все более широкое применение в различных радиоустройствах, где уже с успехом заменяют биполярные. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет увеличить частоту несущего сигнала, обеспечивая такие устройства высокой помехоустойчивостью.

Обладая низким сопротивлением в открытом состоянии, находят применение в оконечных каскадах усилителей мощности звуковых частот высокой мощности (Hi-Fi), где опять же с успехом заменяют биполярные транзисторы и даже электронные лампы.

В устройствах большой мощности, например в устройствах плавного пуска двигателей, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) — приборы, сочетающие в себе как биполярные, так и полевые транзисторы, уже успешно вытесняют тиристоры.

Видео, отличие полевого транзистора от биполярного

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера – светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите:). Я кратенько, в рекомендательной форме, покажу наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить – буду только рад).
Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Начнем.

Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

1.1 Подключение нагрузки через резистор.
Самый простой и, наверно, чаще всего используемый способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА . Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн.

Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн

Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно – простота.

1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
Если так случилась, что Ваша нагрузка потребляет более 20мА, то, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ . При таком способе можно подключать нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера. Резистор на базе – ограничительный. Может варьироваться в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой n-p-n транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся.

Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
— Даташит на биполярный транзистор BC547

1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе. Это делает возможным микроскопическим током на затворе управлять большими токами нагрузки.

Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
— так как затвор, фактически, является конденсатором, то в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того чтобы ограничить эти токи в затвор ставиться ограничивающий резистор.
— транзистор управляется малыми токами и если выход микроконтроллера, к которому подключен затвор, окажется в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начнет открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов. Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно включать параллельно для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составит труда.
— Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

Если Вам нужно управлять устройствами переменного тока (чаще всего 220v), то тут все сложней, но не на много.

2. 1 Подключение нагрузки при помощи реле.
Самым простым и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого способа большой коммутируемый ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость/частота включения и механический износ деталей.
Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока а особенно если нужно управлять мощностью выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака). Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия симистора — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора. Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.

Хотя современные симисторы управляются довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их включать через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны требует активного участия микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения. С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество цифрового шума, создаваемого при их работе — нужны цепи подавления.

Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138.

Немного схемотехнических извратов или пара слов о экономии выводов — Студопедия

То что не удается запаять приходится программировать. (С) народная мудрость.

Очень часто бывает так, что вроде бы и памяти контроллера под задачу хватает с лихвой, и быстродействия через край, а ножек не хватает. Вот и приходится ставить избыточный и более дорогой микроконтроллер только потому, что у него банально больше выводов. Покажу парочку примеров как можно за счет усложнения программного кода сэкономить на железе.

Во главу угла такой экономии обычно ставится принцип динамического разделения назначения выводов во времени. То есть, например, вывод может работать на какую-либо шину, а когда шина не активна, то через этот же вывод можно проверить состояние кнопки, или что нибудь передать по другой шине. Быстро (десятки или даже тысячи раз в секунду) переключаясь между двумя разными назначениями можно добиться эффекта “одновременной работы”.

Главное, тут следовать двум правилам:

• Два разных применения не должны мешать друг другу т.е. разделение во времени должно быть построено таким образом, чтобы смежная функция не искажала результат работы проверяемой функции.
• Ни в коем случае нельзя допускать конфликта уровней напряжений.

Приведу пример:

• У есть у нас вывод на который повешан выход с некого датчика и кнопка. Выход с датчика может быть 0, 1 в активном режиме и Hi-Z когда на датчик не приходит сигнал Enable.
• Кнопка же дает на линию жесткий 0, путем короткого замыкания.

Как это должно работать:
Скажем, основную часть времени у нас ввод микроконтроллера настроен на вход Hi-Z и мы снимаем показания с датчика на который подан еще и сигнал Enable. Когда нам надо опросить кнопку, то мы отбираем у датчика Enable и его выходы становятся в режим Hi-Z и нам не мешают. Вывод микроконтроллера мы переводим в режим Pull-Up и проверяем нет ли на входе нуля — сигнал нажатой кнопки. Проверили? Переводим вход МК в Hi-Z вход и подаем Enable на датчик снова. И так много раз в секунду.

Тут у нас возникает два противоречия:

• Логическое противоречие
  0 на линии может быть в двух случаях от датчика или от кнопки. Но в этом случае, пользуясь здравым смыслом и требуемым функционалом, мы логическое противоречие можем не брать во внимание.
  Просто будем знать, что нажатие кнопки искажает показания датчика, а значит когда датчик работает — мы кнопку жать не будем. А чтобы показания датчика не принять за нажатие кнопки мы, в тот момент когда ждем данные с датчика, просто не опрашиваем кнопку. От тупых действий, конечно, это не защитит. Но для упрощения примера защиту от дурака я сейчас во внимания не беру.
• Электрическое противоречие
  Если датчик выставит 1, а мы нажмем кнопку, то очевидно, что GND с Vcc в одном проводе не уживутся и кто нибудь умрет. В данном случае умрет выход датчика, как более слабый — куда там хилому транзистору тягаться с медной кнопкой.
  Организационными методами такое противоречие не решить — на глаз нельзя определить напряжение на линии и решить можно жать кнопку или нет. Да и в каком месте сейчас программа можно тоже только догадываться. Поэтому решать будем схемотехнически.
  Добавим резистор в цепь кнопки, резистор небольшой, рассчитывается исходя из максимального тока самого слабого вывода линии.
  Если у нас, например, вывод датчика может дать не более 10мА, то резистор нужен такой, чтобы ток через него от Vcc до GND не превышал этой величины. При питании 5 вольт это будет 510Ом. Теперь, даже если на линии со стороны датчика будет лог1, высокий уровень, то нажатие на кнопку не вызовет даже искажения логического уровня т. к. резистор рассчитан с учетом максимальной нагрузки порта

Пример получился немного сумбурный, но суть думаю понятна. Я хочу чтобы ты увидел и понял не только как делается, но и зачем это делается 🙂

Ну и несколько примеров нескольких функций на одной ноге:
Во-первых, ISP разьем. Я уже давным давно забыл что такое тыкать микроконтроллер вначале в колодку программатора, потом в плату, потом обратно и так по многу раз, пока прогу не отладишь. У меня на плате торчат 6 выводов ISP разьема и при отладке программатор вечно воткнут в плату, а программу я перешиваю порой по нескольку раз в 10 минут. Прошил — проверил. Не работает? Подправил, перепрошил еще раз… И так до тех пор пока не заработает. Ресурс у МК на перепрошивку исчисляется тысячами раз. Но ISP разьем сжирает выводы. Целых 3 штуки — MOSI, MISO, SCK.
В принципе, на эти выводы можно еще повесить и кнопки. В таком случае никто никому мешать не будет, главное во время прошивки не жать на эти кнопки. Также можно повесить и светодиоды (правда в этом случае простейший программатор Громова может дать сбой, а вот USBasp молодцом!) тогда при прошивке они будут очень жизнерадостно мерцать :)))

На линии под ISP можно повесить и что нибудь другое, главное, чтобы при прошивке это ЧТОТО не начало ВНЕЗАПНО чудить. Например, управление стокилограммовым манипулятором висит на линии ISP и во время прошивки на него пошла куча бредовых данных — так он может свихнуться и кому нибудь бошку разнести. Думать надо, в общем. А вот с каким нибудь LCD вроде HD44780, который работает по шинному интерфейсу прокатит такая схема:

Резисторам в 10к отделяем линии программатора от основной схемы. В таком случае, даже если там будут какие либо другие логические уровни, то программатор их легко пересилит и спокойно прошьет микросхему. А при нормальной работе шины эти 10к резисторы особо влиять не будут.

Ножки можно зажать, например, на светодиодах:

Переключаем выход с 0 на 1 и зажигаем то верхний то нижний диод. Если надо зажечь оба, то мы просто переводим вывод микроконтроллера в режим Hi-Z и словно нет его, а диоды будут гореть сквозным током. Либо быстро быстро переключать диоды между собой, в этом случае на глаз они будут оба гореть. Недостаток схемы очевиден — диоды нельзя погасить. Но если по задумке хотя бы один должен гореть, то почему бы и нет? UPD: Тут подумал, а ведь можно подобрать светодиоды и резисторы так, чтобы их суммарное падение напряжения было на уровне напряжения питания, а суммарные резисторы в таком случае загонят ток в такой мизер, что когда нога в Hi-Z то диоды вообще гореть не будут. По крайней мере на глаз это будет не заметно совсем. Разве что в кромешной тьме.

Следующий вариант он не дает экономию ножек, зато позволяет упростить разводку печатной платы, не таща к двум диодам еще и шину питания или земли:

Тут все просто — превращая один из выводов то в 0 то в 1 гоняем ток то в одну сторону то в другую. В результате горит то один то другой диод. Для погашения обоих — переводим ноги в какое то единое положение 11 или 00. Два диода сразу зажечь не получится, но можно сделать динамическую индикацию — если их быстро быстро переключать, то глаз не заметит подставы, для него они будут оба горящими. А добавив третью линию можно по трем ногам прогнать до 6 светодиодов на том же принципе.

А применив сходную тактику к кнопкам можно либо упростить разводку, либо по трем ножкам развести 6 кнопок.
Тут тоже все просто — одна нога дает подтяг, вторая косит под землю. Нажатие кнопки дает просадку напряжения на подтягивающей ножке. Это чует программа, поочередно опрашивающая каждую кнопку. Потом роли ножек меняются и опрашивается следующая кнопка.
В шестикнопочном режиме ситуация схожая — одна ножка дает подтяг, другая землю, а третья прикидывается ветошью Hi-Z и не отсвечивает. Но тут есть один побочный эффект. Например, опрашиваем мы кнопку “В”. Для этого у нас верхняя линия встает на вход с подтяжкой (PORTxy=1, DDRxy=0), средня дает низкий уровень на выходе (PORTxy=0, DDRxy=1), нижняя не участвует в процессе ибо стоит в Hi-Z (PORTxy=0, DDRxy=0). Если мы нажмем кнопку “В” то верхняя линия в этот момент просядет и программа поймет что нажата кнопка “В”, но если мы не будем жать “В”, а нажмем одновременно “Е” и “Б” то верхняя линия также просядет, а программа подумает что нажата “В”, хотя она там и рядом не валялась. Минусы такой схемы — возможна неправильная обработка нажатий. Так что если девайсом будут пользоваться быдло-операторы, жмущие на все подряд без разбора, то от такой схемы лучше отказаться.

Ну и, напоследок, схема показывающая как можно объединить кнопку и светодиод:

Работает тоже исключительно в динамике. То есть все время мы отображаем состояние светодиода — то есть выдаем в порт либо 0 (диод горит) либо Hi-Z (диод не горит). А когда надо опросить кнопку, то мы временно (на считанные микросекунды) переводим вывод в режим вход с подтягом (DDRxy=0 PORTxy=1) и слушаем кнопку. Режим когда на выводе сильный высокий уровень (DDRxy=1 PORTxy=1) включать ни в коем случае нельзя, т.к. при нажатии на кнопку можно пожечь порт.
Минусы — при нажатии на кнопку зажигается светодиод как ни крути. Впрочем, это может быть не багой, а фичей 🙂

Вот такие пироги. А теперь представьте себе прогу в которой реализованы все эти динамические фичи + куча своего алгоритма. Выходит либо бесконечная череда опросов, либо легион всяких флагов. В таких случаях простейшая диспетчеризация или кооперативная RTOS это то что доктор прописал — каждый опрос гонишь по циклу своей задачи и не паришься. Зато юзаешь везде какую-нибудь ATTiny2313 и ехидно глядишь на тех кто в ту же задачу пихает Mega8 или что пожирней 🙂

Я ничего не знаю и боюсь что либо сжечь, что мне делать???
Не бояться и делать. В конце концов, микроконтроллер не такая уж дорогая вещь чтобы сокрушаться по поводу его смерти. Выкинул в помойку и достал из пакетика новый. На худой конец, если совсем уж страшно, то можно купить готовую демоплату на которой все уже спаяно и разведено как надо. Тебе останется только программировать и смотреть результат.

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и/или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая возникала практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность необходимую для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход контроллера редко превышает 20мА и это еще считается круто — мощный выход. Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два. В общем, куда реле не целуй — везде жопа. Что делать?

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на сотни миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно включать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

Поскольку у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектуры AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку. Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется I_c, в наших I_к. Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применялся практически везде 🙂 Оранжевенький такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов. Где у него коллектор, где база, а где эмиттер. Сделать это лучше всего по даташиту или справочнику. Вот, например, кусок из даташита:

Обратите внимание на коллекторный ток — I_c = 100мА (Нам подоходит!) и маркировку выводов.

Цоколевка нашего КТ315 определяется так

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А базу на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, то через цепь Колектор-Эмиттер сможет пройти ток равный входному, помноженному на коэффициент усиления h_fe.
h_fe для этого транзистора составляет несколько сотен. Что то около 300, точно не помню.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0.7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в базовой цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000=0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет I_c=I_be*h_fe=0.0005*300 = 0.150А. 150мА больше чем чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же в качестве исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытаться сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте. При нулевом токе обрыва, этим местом будет напряжение — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет воздушный пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше раза в три. Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем в цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:

При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в момент его заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места. Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало.
После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытаться реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд.
При размыкании реле энергия магнитного поля стравливается через диод, только вот при этом в катушке продолжает течь ток, а значит она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора.
Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (Collector-Base voltage) для BC549 составляет 30 вольт. Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Profit!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контроллируемый и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) снижаем задержку на выключение.

Вот теперь можно довольно потянуться и начать мучительно чесать репу на предмет того как же весь этот хлам разместить на печатной плате… Приходится искать компромиссы и оставлять только то, что нужно в данной схеме. Но это уже инженерное чутье и приходит с опытом.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением.

МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бываютP и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630(n канальный) иIRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:

• На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением

• применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

· Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

• Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I _Drain или I_D выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это V_GS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость I_D от V_DS при разных значениях V_GS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома,P=I²R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда наIRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или t_on,t_off, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора C_iss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет меньше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал.

Тиристор

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома. Первое что приходит на ум — реле. Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во вторых, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как слабая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а в третьих, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры. Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139

Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод, даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход.
Если на управляющий вход не подать ток открытия, то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется. Полярность управляющего напряжения предпочтительно должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора, то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательной другой. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный, работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку. То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение. Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041. Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере сигнал подается светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Вообще, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с хорошим радиатором данная фиговина легко протащит через себя ток в 16А

Данная статья является продолжением предыдущей о подключении клавиатуры к МК с помощью трех сигнальных проводов. В этой часте я расскажу вам о том, как увеличить число кнопок на клавиатуре до 16, опишу алгоритм обработки нажатий этих кнопок и то, как ассоциировать с каждой кнопкой свою функцию. Итак, приступим.

Аппаратная часть
Как вы уже догадались, чтобы подключить дополнительные кнопки к блоку клавиатуры, нужно добавить дополнительный сдвиговый регистр, который будет захватывать нажатия других восьми кнопок. Ниже приведена блок схема этой конструкции:

Рассмотрим режим работы, когда при каждом клике ногой CLK происходит сдвиг битов влево по направлению к старшему (S0 поднята, S1 опущена). Взглянем на сдвиговый регистр U1. При каждом дрыге ногой CLK, бит, который находится на выводе Qn, перемещается на вывод Qn+1, тоесть сдвигается в сторону старшего бита (влево). Но так как биту, который находится на ноге Q7 уже некуда сдвигаться, то он по идее должен бы был пропасть. Чтобы этого не произошло, мы посылаем его на следующий сдвиговй регистр U2, подключив Q7 регистра U1 к ноге SR SER регистра U2. Объясню, что же это за нога. В рассматриваемом нами режиме работы сдвигового регистра (S0 поднята, S1 опущена) биты смещаются в cторону старшего, а на место младшего становится бит, который в данный момент находится на ноге SR SER. Так как два наших сдвиговых регистра тактируются от одного источка (микроконтроллера), то бит на ноге Q7 сдвигового регистра U1, при сдвиге не теряется, а перескакивает на сдвиговый регистр U2, где продолжает свой путь в микроконтроллер.
Помимо SR SER, существует нога SL SER. Она обладает практически идентичными свойствами, за исключением того, что она используется при сдвигании регистров вправо, а не влево (режим, который мы не используем, S0 опущена, S1 поднята. В данном режиме биты будут двигаться по направлению к младшему байту, т.е вправо).

Таким образом, соеденив два сдвиговых регистра, мы по сути получаем один 16-ти битный, поведение которого абсолютно идентично 8-ми битному, за исключением того, что каждый раз нам необходимо считывать не 8, а 16 бит. Как я уже говорил в первой статье, время на сканирования такой клавиатуры возрастает примерно в 2 раза. Безболезненно к данной схеме можно добавлять все новые и новые сдвиговые регистры, подключая Q7 пин предыдущего к SR SER последующего. В данной статье мы ограничимся лишь двумя.

Ниже представлена схема данного устройства

Тыц крупным планом

Схема упрощенная, показано только подключение клавиатуры и LCD. Питание и прочая обвязка контроллера как обычно.

Повторюсь, немаловажная деталь — подтягивающие резисторы R1 — R16. Если вы не знаете их назначения, прочитайте еще раз пункт “Описание кнопок” в первой части.

Далее переходим к написанию кода, который будет сканировать все 16 кнопок и что-то делать.

Програмная часть
За основу программы я возьму микроядро (простая операционная система), описанное на этом сайте. Подробности его установки и работы с ним вы можете прочитать в соответствующих статьях AVR курса, тут же я не буду подробно останавливаться на тонкостях его работы.

Начинаю программы я всегда с пустого шаблона, в котором данная ОС уже готова к работе, а нам лишь нужно добавить задачи и инициализировать их запуск. Так же у меня есть привычка разбивать программу на отдельные файлы, в каждом из которых находятся разные части нашей программы. Например инициализация, макросы, векторы прерываний, дополнительные функции и т.п. По ходу статьи я буду пояснять отдельные куски кода, показывать что откуда вышло, и для чего мы что-то делаем. Проект вцелом вы можете скачать по ссылке в конце статьи, и по нему отслеживать описание всех функций. В проекте весь код достаточно подробно прокоментирован.

Итак, у нас есть заготовка (ее вы тоже можете скачать вконце статьи), помимо нее мы будем использовать готовые библиотеки, работу которых я пояснять не буду, просто расскажу что они делают. Исходники вы можете посмотреть сами. Переносим все необходимые нам файлы в папку с проектом и инклудим их в соответствующих местах кода.
Файлы с макросами инклудятся в самом начале проекта, а файлы с кодом, я обычно инклудю вконце (см. проект)

• библиотека для работы с LCD (lcd4,asm, lcd4_macro.inc, от DI HALT’a)
• Функция для прекодирования кирилических символов в ANSI кодировке, в символы, которые будут понятны дисплею. (ansi2lcd.asm) Данное решение встретил на форуме. Переписал его с Си на Асм и пользуюсь).
• Функция для сканирования нашей клавиатуры. Собственно ее я опишу в этой статье. Я ее вынес отдельным файлом, для удобства ее последующего использования (keyb_scan_init.asm, keyb_scan.asm)

Сканирование клавиатуры
Принцип сканирования клавиатуры я описал в предыдущей статье. В данном случае у нас будет небольшое отличие, т.к. нам нужно считать не 8, а 16 бит, т.е. 2 байта, со сдвиговых регистров.

Общий план действий

1. Устанавливаем бит T в регистре SREG. (Это пользовательский бит, который можно использовать для любых нужд. В нашем случае установленный бит будет означать, что мы считываем первый байт с нашей клавиатуры, если при проверке этот бит будет сброшен, то будем считать, что действие происходит со считыванием второго байта).
2. В цикле считываем 8 бит из сдвигового регистра.
3. Проверяем бит T:

• Если он установлен, то мы только что считали первый байт, прячем его в закрома, сбрасываем бит T и возвращаемся на пункт 2.
• Если он сброшен, то мы только что считали второй байт. Задача выполнена, выходим.

Код

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041

.equ BTN_PORT = PORTA .equ BTN_DDR = DDRA .equ BTN_PIN = PINA .equ BTN_DATA_IN = 0 .equ BTN_HOLD = 1 .equ BTN_CLK = 2 btn_start: SBI BTN_PORT,BTN_HOLD ; поднимаем S1 SBI BTN_PORT,BTN_CLK ; Кликаем CBI BTN_PORT,BTN_CLK CBI BTN_PORT,BTN_HOLD ; опускаем S1 SET ; устанавливаем бит T в регистре SREG. ; данный бит мы устанавливаем как флаг того, что мы считываем первый байт.btn_again: LDI R17,0 ; в этом регистре будет накапливаться результат. обнуляем его LDI R18,8 ; счетчик. цикл будем проделывать 8 раз btn_loop: LSL R17 ; если мы проходим тут, первый раз, то данная команда с нулем ничего не ; сделает, если же нет, то двигаем все биты влево SBIC BTN_PIN,BTN_DATA_IN ; если к нам на вход пришла 1, INC R17 ; записываем 1 в самый младший разряд регистра R17 SBI BTN_PORT,BTN_CLK ; кликаем CBI BTN_PORT,BTN_CLK DEC R18 ; уменьшаем счетчик BREQ btn_loop_end ; если счетчик досчитал до нуля, то переходим в btn_loop_end Rjmp btn_loop ; иначе повторяем цикл, где первой же командой сдвигаем все биты влево. ;Таким образом старые старшие байты постепенно сдвигаются на свое место. btn_loop_end: BRTC btn_exit ; если бит T сброшен (а это значит, что мы уже приняли второй байт), то выходим из функции CLT ; иначе сбрасываем бит T (это значит что мы закончили прием первого байта, и будем ; принимать второй MOV R16,R17 ; сохраняем первый принятый байт в регистре R16 RJMP btn_again ; и возвращаемся к считыванию байтаbtn_exit: RET

Сохраняем данную функция в файл keyb_scan.asm и кидаем в папку с проектом.
Далее нам необходимо проинициализировать ноги контроллера. Это дело лучше автоматизировать, чтоб потом не заудмываться и не писать руками то, что можно не писать. Создадим файл keyb_scan_init.asm и напишем в нем следующее:

123	SBI BTN_DDR,BTN_HOLD ;выход HOLD SBI BTN_DDR,BTN_CLK ;Выход CLK SBI BTN_PORT,BTN_DATA_IN ;вход DATA_IN

Этот файл просто подключаем к проекту в разделе инициализации, ничего в нем не меняя.

12	.include «init.asm» ; в данном файле хранится общая инициализация .include «keyb_scan_init.asm» ; инициализация ног для сканирования клавиатуры

Итак, функция сканирования клавиатуры у нас готова, далее нужно обрабатывать приходящие данные. Но прежде я добавлю две задачи, которые будут служить индикацией работы нашей ОС. Ибо в процессе отладки кода, контроллер может уходить в ребут, и дабы это сразу замечать и не тратить время на локализацию проблемы, я делаю моргалку диодом. Диод моргает — ОС работает.
Создаем две задачи. Одна зажигает диод, другая гасит. Причем обе вызывают друг друга с задержкой 500 мс.

1234567

SysLedOn: SetTimerTask TS_SysLedOff,500 SBI PORTD,5 RET;——————————————————————————SysLedOff: SetTimerTask TS_SysLedOn,500 CBI PORTD,5 RET

И запустим их во время старта в области Background

Я не буду полностью описывать как добавить задачу в микроядро. Это достаточно подробно описано в соответствующих статьях, ссылки на которые я дал выше.

Далее перейдем в сканированию клавиатуры. Создадим задачу KeyScan и запустим ее в области Background

12	Background: RCALL SysLedOn RCALL KeyScan

Функция KeyScan будет обрабатывать два байта последовательно, пришедших с клавиатуры, используя аналогичный метод с битом T. Так же для перехода по необходимым нам функнциям в зависимости от нажатой кнопки, мы будем использовать таблицу с адресами переходов.

12	Code_Table: .dw Key1, Key2, Key3, Key4, Key5, Key6, Key7, Key8Code_Table2: .dw Key9, Key10, Key11, Key12, Key13, Key14, Key15, Key16

Это две таблицы, одна для клавиш с 1 по 8, другая — с 9 по 16. В ней последовательно расположены адреса на функции, которые мы будем выполнять в зависимости от того, какая кнопка нажата.
Для этого мы заранее загрузим адрес начала таблицы в регистровую пару Z, и затем, вычислив, какая же по счету кнопка была нажата, прибавим это смещение к адресу начала таблицы. Получим адрес с ячейкой, в которой содержится адрес функции, которую нужно выполнить. Звучит немного сложно, но на самом деле, все достаточно просто и понятно. Главно вчитаться в предыдущее предложение.

Обратите внимание, что в таблице адреса занимают по 2 байта, а смещение у нас будет увеличиваться на один, поэтому нам необходимо будет умножить смещение на два. Вы увидете это в коде. Знайте, что это из за того, что адрес занимает два байта, и нам нужно перепрыгнуть через оба.

Другая особенность:
При отсутствии нажатий с клавиатуры приходит 0b11111111. Тоесть ненажатая кнопка — высокий уровень. К примеру нажмем кнопку 3, и к нам придет число 0b11110111 (соответствующий бит сброшен). Поэтому выведем алгоритм: пришедший байт мы сначала будем сравнивать с маской 0b11111110, потом с 0b11111101, затем 0b11111011 и т.д. Мы просто будем в цикле сдвигать биты в маске влево, каждый раз сверяя ее с пришедшим байтом и увеличивая счетчик. В тот момент, когда будет совпадение — в счетчике будет номер нажатой кнопки. Что нам собственно и требуется.
В функции будет использоваться один байт из оперативной памяти.

123	; RAM =========================================== .DSEGKeyFlag: .byte 1

В нем будет храниться последнее зарегестрированное нажатие. После записи туда номера кнопки, мы будем ставить функцию очистки этого байта через 200 мс. Это сделано для того, чтобы повторная обработка нажатия этой кнопки не производилась ранее этого времени, т.е. только до того, как KeyFlag будет сброшен. Это делается для защиты от случайных двойных нажатий.
Итак, код сканирования:

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081

KeyScan: SetTimerTask TS_KeyScan,50 RCALL btn_start ; сканируем клавиатуру. результат приходит в регистрах R16 и R17 SET ; ставим флаг T в регистре SREG. Он будет означать, что мы обрабатываем первый принятный с клавиатуры байт LDI ZL,low(Code_Table*2) ; берем адрес первой таблицы с переходами ; (для кнопок 1-8) LDI ZH,high(Code_Table*2) KS_loop: CPI R16,0xFF ; если байт равен 0xFF, то нажатия не было, BREQ KS_loop_exit ; переходим на обработку следующего байта с клавиатуры LDS R18,KeyFlag ; берем последнее зарегестрированное нажатие CP R16, R18 ; сравниваем с текущим BREQ KS_loop_exit ; если одинаковы, переходим на обработку следующего ; байта с клавиатуры STS KeyFlag,R16 ; иначе сохраняем в RAM текущее нажатие ; как последнее зарегестрированное PUSH R16 PUSH R17 SetTimerTask TS_ClearFlag, 200 ; ставим на запуск через 200 мс функцию очистки ; последнего зарегестрированного нажатия POP R17 ; данная функция использует R16 и POP R16 ; R17, поэтому сохраняем их в стеке RJMP KS_got_smth ; если мы дошли до этого места, то у нас ; есть нажатие, которое нужно обработать. идем на обработку KS_loop_exit: BRTC KS_exit ; проверяем флаг T в регистре SREG. Если он ; не сброшен, а значит мы считали только ; один байт с клавиатуры, то идем ; дальше, иначе выходим CLT ; сбрасываем флаг T.Это означает что мы считали ; первый байт с клавиатуры, и готовы ; ко второму. LDI ZL,low(Code_Table2*2) ; берем адрес второй таблицы с LDI ZH,high(Code_Table2*2) ; переходами (для кнопок 9-16) MOV R16,R17 ; второй принятый байт перекидываем в R16 RJMP KS_loop ; и возвращаемся в цикл ; тут мы оказываемся, когда нам нужно обработать нажатие.; KS_got_smth: CLR R18 ; R18 будет счетчиком. Нужно сравнить 8 возможных состояний пришедшего байта, ; поэтому будем считать до 8 LDI R19,0b11111110 ; первоначальная маска для сравнения ее с пришедшим битом, и дальнейшего сдвигания влево KS_loop2: CP R16,R19 ; сравниваем маску с пришедшим байтом BREQ KS_equal ; если равны, то переходим на действие INC R18 ; иначе увеличиваем счетчик CPI R18,8 ; сравниваем его с восьмеркой BREQ KS_exit ; если досчитали до 8, то выходим SEC ; тут двигаем нашу маску влево. так как младшие байты нам нужно заполнять ; единицами, а функция ROL устанавливаем эту единицу только при наличии флага C, ;то устанавливаем этот флаг ROL R19 ; двигаем биты в маске RJMP KS_loop2 ; и переходим опять на цикл KS_equal: LSL R18 ; R18 хранится число, до которого мы успели досчитать, ; пока ждали совпадения байта ; с клавиатуры с маской.В нем по сути находится номер нажатой кнопки. ; умножаем его на 2, так как в талице переходов адреса ; хранятся по 2 байта ADD ZL,R18 ; складываем смещение с заранее сохраненным адресом таблицы переходов ADC ZH,R0 ; в R0 я всегда храню ноль LPM R16,Z+ ;загружаю необходимый адрес из таблицы LPM R17,Z MOV ZL,R16 ; перекидываем его в адресный регистр Z MOV ZH,R17 ICALL ; и вызываем функцию по этому адресуKS_exit: RET

Вместо ICALL можно в данном случае применить IJMP будет примерно тот же эффект, но выход из KeyScan будет через RET в вызваной функции. Не так очевидно, зато сэкономим два байта стека 🙂 Формально это можно представить как то, что наша функция KeyScan это этакий многозадый кащей. Вошли в одну голову, а вывались через одну из задниц определенных нажатием клавиши.

Наверняка вы заметили следующуюю строчку:

1	SetTimerTask TS_ClearFlag,200

Данный макрос устанавливает на выполнение функцию ClearFlag через 200 мс. Данная функция должна удалить из ячейки KeyFlag в оперативной памяти информацию о прошлом нажатии. Так как при отсутствии нажатий с клавиатуры приходит байт 0b11111111, то в функции ClearFlag и будем записывать в ячейку KeyFlag это число:

123	ClearFlag: SER R16 ; R16 = 0xFF STS KeyFlag,R16 ; сохраняем это в RAM RET

Теперь рассмотрим таблицу с адресами переходов повнимательнее.

1	Code_Table: .dw Key1, Key2, Key3, Key4, Key5, Key6, Key7, Key8

Code_Table — адрес начала таблицы. Прибавляя к этому адресу необходимое нам смещение, мы будем получать адрес ячейки, в которой хранится адрес перехода (Key1, Key2, Key3 и т.д) на нужную нам функцию. Директива .dw означает что для каждого элемента, описанного далее в строке выделяется по 2 байта. Выделяем столько, ибо адреса у нас двухбайтовые.

Итак, переходы на нужные нам функции при нажатии клавишь у нас есть. Теперь, чтоб выполнить какой-либо код, при нажатии на кнопку 1, нам нужно в любом месте программы добавить следующую функцию:

12345

Key1: LDI R16,0x02 ; просто какой-то случайный код. не несет в себе смысла. ; Тут вы подставите то, что нужно будет выполнить вам при нажатии на кнопку 1 LDI R17,0x03 SUB R16,R17 RET ; обязательно выход из этой функции по RET, иначе будет переполнение стека

Тут собственно можно было бы и остановиться. Я рассказал принцип действия данной клавиатуры, рассказал о функциях сканирования и перехода по заданным адресам в зависимости от нажатой клавиши, но все же я расскажу вам, как данную клавиатуру можно применить. Сделаем ввод текста на дисплей. Так как кнопок у нас немного, то полноразмерную QWERTY клаву сделать не получится, поэтому обойдемся тем что есть. Будем делать ввод текста как на телефоне. Т9 я реализовывать не буду, ибо это достаточно трудоемко в качестве примера. Поэтому на каждую кнопку прикрутим по 4 символа, которые будут поочередно выводиться на дисплей при каждом нажатии. При задержке нажатия на определенное время (например 1 секунда) происходит сдвиг курсора. Так же реализуем команды пробел, стереть символ, очистить дисплей, и перемещение курсора влево, вправо, вверх, вниз.

Начнем с букв и символов. Как я уже говорил, к каждой кнопке мы прикрутим по 4 символа. Для этого создадим таблицы этих символов, по которым мы будем их перебирать:

123456789

Letter_K_Table1: .db 0x2E,0x2C,0x3F,0x21,0, 0 ;»»., «,», «?», «!»Letter_K_Table2: .db 0xE0,0xE1,0xE2,0xE3,0, 0 ;а, б, в, гLetter_K_Table3: .db 0xE4,0xE5,0xE6,0xE7,0, 0 ;д, е, ж, зLetter_K_Table4: .db 0xE8,0xE9,0xEA,0xEB,0, 0 ;и, й, к, лLetter_K_Table5: .db 0xEC,0xED,0xEE,0xEF,0, 0 ;м, н, о, пLetter_K_Table6: .db 0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0, 0 ;р, с, т, уLetter_K_Table7: .db 0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0, 0 ;ф, х, ц, чLetter_K_Table8: .db 0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0, 0 ;ш, щ, ъ, ыLetter_K_Table9: .db 0xfc,0xfd,0xfe,0xff,0, 0 ;ь, э, ю, я

Тут последовательно забиты строчные буквы кирилицы в ANSI кодировке. каждая таблица заканчивается нулем. так как в таблице должно быть четное количество байт, то я добавил еще по нулю вконце. Это немного расточительно с точки зрения использования памяти, но увы и ах — адресация у нас тут словами.

Очевидно предположить, что при нажатии любой из девяти кнопок будет выполняться один и тот же код, но будут использоваться разные данные. А это значит, что мы создадим функцию, в которую будут передаваться номер нажатой кнопки и адрес начала нашей таблицы с символами для этой кнопки. Таблицы были только что описаны выше.

В обработчике нажатия первой кнопки Key1 запишем следующий код:

123456

; символы «.» «,» «?» «!»key1: LDI ZL,low(Letter_K_Table1*2) ; загружаем в Z адрес начала таблицы LDI ZH,high(Letter_K_Table1*2) ; с символами, принадлежащей первой кнопке LDI R16,1 ; загружаем в R16 номер нажатой кнопки RCALL lcd_write_l ; вызов функции вывода символа в видеопамять RET

Аналогичные действия проделываем с восемью другими функциями. Код приводить не буду, если нужно — все есть в проекте.

Как вы уже догалались, все действие будет происходить в функции lcd_write_l. Она будет сверять пришедшее нажатие с предыдущим, и в зависимости от результата брать следующий символ из таблицы символов и помещать его на место последней буквы (если кнопка нажата повторно), либо записывать первый символ из таблицы в новую ячейку видеопамяти (если нажата новая кнопка). Также будет использоваться макрос установки задачи по отчистке последнего нажатия кнопки с отсрочкой на определенное время.
Принцип действия практически аналогичный тому, который использовался для защиты от случайных повторов, при сканировании клавиатуры, только задержка по времени больше.

Символы в LCD мы будем записывать не напрямую, а через промежуточную видеопамять, которая будет находиться в оперативной памяти (Хехехе дается мне на это повлиял алгоритм демопроги, что шел в документации к Pinboard прим. DI HALT 😉 ) . Это сделано для удобства последующего наращивания функционала программы. Набранный текст будет проще сохранять, обрабатывать, посылать на ПК и т.д. Позднее мы создадим задачу обновления дисплея, которая, периодически запускаясь, будет записывать символы из видеопамяти в дисплей. Получается такого рода отвязка основной логики программы от железа.
При необходимости, с легкостью можно будет применить любой другой дисплей, переписал лишь только функцию его обновления. Данную абстракцию логики программы от железа я произвожу в учебных целях. Пусть даже данное решение излишне для нашего задания, но правильно написанная программа впоследствии ползволяет сэкономить кучу времени себе и другим программистам. Поэтому лучше сразу привыкать писать правильно. (Как писать правильно, а как нет, это лишь мое сугубо личное мнение. У кого-то оно может отличаться. Я не навязываю свою точку зрения, я рассказываю то, что знаю сам).

Создаем ячейки для видеопамяти в RAM и кое-какие переменные:

123456

.equ LCD_MEM_WIDTH = 32 ; размер памяти LCD. у меня дисплей 2 строки по 16 символов.LCDMemory: .byte LCD_MEM_WIDTH PushCount: .byte 1 ; счетчик нажатий на кнопкуKeyFlagLong: .byte 1 ; тут хранится номер последней нажатой кнопкиCurrentPos: .byte 1 ; текущее положение курсора

Далее, привожу код всей функции.

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768

.equ delay = 1000 ; задержка перед сдвигом курсора lcd_write_l: LDS R17,KeyFlagLong ; загружаем номер последней нажатой кнопки CP R16,R17 ; сравниваем его с текущей нажатой кнопкой BREQ lwl_match ;—нажата новая кнопка—lwl_not_match: STS KeyFlagLong,R16 ; была нажата другая кнопка. сохраняем ее номер в RAM CLR R17 STS PushCount,R17 ; и обнуляем счетчик нажатий кнопки, ибо эту кнопку мы нажали первый раз RJMP lwl_action ;—повторно нажата кнопка—lwl_match: LDS R17,PushCount ; если же была нажата кнопка повторно INC R17 ; увеличиваем счетчик нажатий LDS R18,CurrentPos DEC R18 ; сдвигаем текущее положение курсора ; влево. так как нам необходимо будет ; заново переписать букву на прежнем месте STS CurrentPos,R18 PUSH R17 ; макрос SetTimerTask использует регистр R17, поэтому заранее сохраняем его в стеке SetTimerTask TS_Reset_KeyFlagLong,delay ; ставим задачу отчистки номера ; о текущей кнопки.по истечению ; этого времени мы сможет повторно ; одной кнопкой вывести вторую букву POP R17 lwl_action: ADD ZL,R17 ;прибавляем смещение к адресу таблицы с ANSI ; символами, принадлежащими данной кнопке ADC ZH,R0 LPM R16,Z ; загружаем нужный нам символ из таблицы CPI R16,0 ; проверка на ноль. Если ноль — то конец таблицы BRNE lwl_next_act ; если не конец таблицы, то продолжаем действие переходом на next_act SUB ZL,R17 ; иначе нам нужно вернуться на начало таблицы, SBCI ZH,0 ; поэтому обратно вычитаем смещение из адреса нашей таблицы CLR R17 ; в R17 у нас лежит счетчик нажатий. Обнуляем его. RJMP lwl_action ; и повторяем все действие заново. но как будто это наше первое нажатие ; на данную кнопку lwl_next_act: STS PushCount,R17 ; прямчем в RAM счетчик нажатий RCALL ansi2lcd ; преобразование ANSI в кодировку, пригодную для LCD. ; Вход и выход — R16. изменяет регистр R17 lwl_wr_mem: LDS R17,CurrentPos ; загуржаем текущее положение курсора LDI ZL,low(LCDMemory*2) ; загружаем адрес таблицы видеопамяти LDI ZH,high(LCDMemory*2) ADD ZL,R17 ; складываем смещение (положение курсора) с началом таблицы ADC ZH,R0 ; R0 я держу всегда нулем ST Z,R16 ; сохраняем символ в видеопамяти INC R17 ; увеличиваем на 1 текущее положение CPI R17,LCD_MEM_WIDTH ; сравниваем, достигло ли текущее положение конца памяти LCD BRNE lwl_not_end CLR R17 ; если да, обнуляем текущее положение lwl_not_end: STS CurrentPos,R17 ; и сохраняем текущее положение в RAM RET

RCALL ansi2lcd — данная строчка вызывает функцию преобразования ANSI символа в кодировку, понятную LCD на базе HD44780. Так как по умолчанию эти дисплеи плохо дружат с кирилицей, приходится немного извращаться, чтоб корректно выводить кирилические символы. Принцип действия данной функции я описывать не буду, можете самостоятельно подсмотреть код в файле ansi2lcd.asm. Скажу лишь, что символ посылаем в регистре R16, и получаем оттуда же. Данная функция также изменяет регистр R17, будьте аккуратны, не оставляйте в нем ничего нужного.

Вообщем, запись необходимого символа в видеопамять у нас реализована. Перейдем к функции отрисовки дисплея из видеопамяти. Она будет в цикле поочередно брать символы из видеопамяти и посылать их в LCD. По сути ничего сложного. Единственно надо будет отследить, когда курсор достигнет конца первой строки, затем перевести его на вторую. Иначе символы запишутся не в видимую часть дисплея. Подробнее об видимых и невидимых областях памяти дисплея можно прочитать в это статье http://easyelectronics.ru/avr-uchebnyj-kurs-podklyuchenie-k-avr-lcd-displeya-hd44780.html

Создадим новую задачу ОС и назовем ее LCD_Reflesh. Поставим ее на первоначальный запуск в области Background

123	Background: RCALL SysLedOn RCALL KeyScan RCALL LCD_Reflesh

и напишем саму функцию:

12345678910111213141516171819202122

LCD_Reflesh: SetTimerTask TS_LCD_Reflesh,100 ; запускаем обновление дисплея каждый 100 мс LDI ZL,low(LCDMemory*2) ; грузим в Z адрес видеопамяти LDI ZH,high(LCDMemory*2) LCD_COORD 0,0 ; устанавливаем текуюю координату курсора в LCD в самое начало LDI R18,LCD_MEM_WIDTH ; грузим в R18 длину видеопамяти. это будет нас счетчик lcd_loop: LD R17,Z+ ; цикл. тут мы берем из видеопамяти один символ в регистр R17 RCALL DATA_WR ; и записываем его в LCD. DEC R18 ; уменьшаем счетчик BREQ lcd_exit ; если достигли конца видеопамяти — выходим CPI R18,LCD_MEM_WIDTH/2 ; достигли ли конца первой строки? brne lcd_next LCD_COORD 0,1 ; если да, устанавливаем текущую координату ; курсора в LCD на вторую строчку lcd_next: RJMP lcd_loop ; и продолжаем циклlcd_exit: RET

Можно считать что минимальный рабочий код написал. Компилируем и прошиваем. Работать будут кнопки с буквами и символами. Подключаем к микроконтроллеру наш блок клавиатуры и LCD дисплей.

Клавиатура:

• 1 пин блока кнопок — PORTA.0
• 2 пин блока кнопок — PORTA.1
• 3 пин блока кнопок — PORTA.2
• 4 пин блока кнопок — +5 V
• 5 пин блока кнопок — Общий провод (Ground)

LCD дисплей:

• Пин E — PORTB.0
• Пин RW — PORTB.1
• Пин RS — PORTB.2
• Пин Data.4 — PORTB.4
• Пин Data.5 — PORTB.5
• Пин Data.6 — PORTB.6
• Пин Data.7 — PORTB.7

N-канальный полевик? В верхнем ключе?

Работа с электроникой (и микроконтроллерами в частности) имеет одно интересное свойство — нередко приходится вдыхать жизнь и разум в устройства, которые мигают, жужжат и пыхтят. Обычно эти процессы требуют больше тока, чем может пропустить через себя умная часть схемы, и тогда между логикой и нагрузкой ставится ключ.

При питании постоянным напряжением можно говорить о двух вариантах ключей. Нижний ключ отрубает от нагрузки минус — подходящая работа для NPN-транзистора или N-канального полевика. Верхний ключ коммутирует плюс — обычно сюда ставят PNP или P-канальный… но не всегда.

 

Открываем даташиты на драйверы IR2101, IR2102 и их 3-фазных братьев — IR2130 и HIP4086. Находим типовые схемы и-и-и что мы там видим?

источник: infineon, IR2101/IR2102 datasheet

В обоих плечах стоят N-канальные полевики. Есть даже одноканальные драйверы верхнего плеча IR2117 и IR2118, так же заточенные под N-MOSFET.

Как такое возможно?

Канал полевого транзистора в открытом состоянии — это, по сути, резистор с очень маленьким сопротивлением. Чтобы перевести канал в такое состояние, нужно вкачать достаточный заряд в затвор — подать на него напряжение относительно истока (V_GS). Для N-канального V_GS — положительная величина, и вот тут с верхним ключом получается засада…

Раз это верхний ключ, то он должен подключать нагрузку к плюсу питания. При этом, раз это N-канальный полевик, то питание будет на стоке (drain), а нагрузка подключена к истоку (source). Значит, при открытом транзисторе мы хотим увидеть на истоке плюс питания, самый высокий доступный потенциал в схеме. Но чтобы транзистор открылся, на затворе требуется потенциал еще больше. Нужен способ прыгнуть выше головы.

Как ни странно, сделать это не слишком-то и сложно. Прием называется bootstrap capacitor, и магия здесь в двух дополнительных компонентах — диоде и конденсаторе (ну и драйвере, который может с ними дружить). В целом, работает это дело в 2 этапа.

Рассмотрим на фрагменте Н-моста. На первом этапе верхний ключ закрыт, нижний открыт и конденсатор «видит землю». Если он разряжен, то через него сквозь диод и сквозь нижний ключ протекает ток. До тех пор, пока конденсатор не зарядится до напряжения питания драйвера.

На втором этапе нижний ключ закрывается и у конденсатора «земля уходит из-под ног». Напряжение на конденсаторе итак не может измениться мгновенно, а уж в присутствии обратно включенного диода — и подавно. Поэтому с точки зрения драйвера он превращается в батарейку, которая подсоединяется минусом к истоку верхнего полевика. Теперь затвор сможет получить нужное ему V_GS выше питания, транзистор откроется и все будут довольны.

С идеальными компонентами верхний ключ можно было бы держать открытым вечно. Но все же конденсатор потихоньку разряжается из-за токов утечки, паразитных сопротивлений и прочих обидных вещей. Поэтому надо периодически повторять первый этап — закрывать верхний ключ и давать конденсатору дозарядиться.

В расчете номинала конденсатора главные роли играют два параметра. Первый из них — Q_g транзистора (total gate charge), измеряемый в кулонах и указанный в даташите. Второй — допустимое уменьшение напряжения на конденсаторе после того, как он отдаст заряд затвору. Эта величина выбирается инженером с опорой на характеристики драйвера, список использованных номиналов и впечатления от обеда в заводской столовой. В итоге остается лишь поделить одно на другое:

C = Q/ΔV

Если время включения верхнего ключа может быть достаточно большим, то при расчете учитываются упомянутые утечки. Более подробные формулы и примеры рассчета можно посмотреть в аппноутах AN-6076 от ON Semiconductor или AN9324 от Intersil. Обычно адекватные номиналы конденсатора лежат в пределах от сотен нФ до единиц мкФ.

Ради чего вся эта макарена? Ну, для начала, N-канальные полевики считаются более дешевыми, надежными и вообще «более лучшими» в сравнении с аналогичными P-канальными. Кроме того, оптимизация перечня элементов — для снабженца один тип транзисторов лучше разных двух. И даже если сделать «по логике» и поставить P-канальный в верхнее плечо, все равно могут потребоваться дополнительные усилия, особенно если напряжение в силовой части выше, чем питание драйвера.

Ключ на плечо! — особенности применения высоковольтных драйверов IR

25 июля 2013

От надежной работы выходных каскадов силовых электронных устройств зависит, в конечном итоге, работа всей производственной линии, где эти устройства применяются. Для надежного и качественного переключения управляющих силовых ключей — высоковольтных MOSFET- и IGBT-транзисторов — необходимо обеспечить выполнение ряда условий:

1) напряжение на затворе должно быть выше напряжения истока транзистора на 5… 10 В для MOSFET и 10… 15 В для IGBT.Задача усложняется тем, что в высоковольтной системе напряжения истока (т.е. в основной шине устройства) может достигать нескольких сот или тысяч вольт;

2) транзистор в составе системы должен иметь возможность управления от логической низковольтной системы, обычно измеряемого относительно общей шины. Таким образом, напряжение низковольтной части должно иметь смещение относительно источника высоковольтной части системы, которая, в свою очередь, часто является двуполярным;

3), мощность потребляемая схемой управления затвором, не мощная максимальная мощность системы коммутации.

Основным требованием драйвера для указанных выше требований является преобразование уровней напряжения и согласование низковольтной части системы управления, имеющей, как правило, однополярное питание, и высоковольтной части, к которой часто приложено двуполярное напряжение с высоким потенциалом.

Второй вариант обеспечения высоких значений токоввора, переключающих силовые транзисторы. Дело в том, что высоковольтные силовые ключи, как правило, имеют большие паразитные емкости, способные накапливать большие заряды в области затвора.Для полноценного переключения таких транзисторов этот заряд необходимо рассосать или накачать, что и обеспечивается с помощью больших выходных токов драйвера.

Кроме того, драйверы силовых ключей, в отличие от простых преобразователей уровня, снабжены множественными механизмами защиты как самого драйвера, так и управляемых ключей, что позволяет выполнять формирование выходных управляющих сигналов согласно определенным алгоритмам, чтобы предотвратить выход системы из строя в аварийной ситуации.

Интегральные драйверы, производимые компанией International Rectifier, имеют широкий набор функций, необходимых для управления силовыми MOSFET- или IGBT-ключами.

Типы драйверов компании IR

В зависимости от функциональной насыщенности и выполняемых функций компании International Rectifier можно разделить на несколько типов:

• драйверы нижнего и драйверы верхнего ключа;
• драйверы, совмещающие управление верхним и нижним ключом;
• полумостовые драйверы;
• трехфазные драйверы.

Познакомимся подробнее с типами драйверов и особенностями их применения.

В зависимости от базового включения силового транзистора в системе, он является верхним или нижним ключом. На рисунке 1 представлена ​​схема, в которой силовой транзистор является верхним ключом. Если нагрузка включена между плюсом силовой шины и стоком силового транзистора, подключенного истоком к общей шине, то в такой схеме транзистор будет являться силовым нижним ключом.

Рис.1. Пример схемы включения силового транзистора в качестве верхнего ключа .

Компания International Rectifier выпускает такие драйверы в одноканальном и двуканальном исполнении, с различными значениями выходных токов (до 4 А) и вариантами конфигураций инвертированных входов. Перечень доступным микросхем представлен в таблице 1.

Таблица 1. Микросхемы драйверов верхнего / нижнего уровня

, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов

Наименование	Кол-во каналов	Напря-жение на шине, В	Io +, мА	Io-, мА	Тон ном., нс	Toff ном., Нс	Инверти-рованные входы	Корпус
Драйверы нижнего ключа
IR2121	1	5	1600	3200	150	200	–	SOIC
IRS44273	1	25	1500	1500	50	50	–	5-выводной SOT23
IR25600	2	25	2300	3300	85	65	IN1 / IN2	SOIC
IRS4426	2	25	2300	3300	50	50	IN1 / IN2	SOIC
IRS4427	2	25	2300	3300	50	50	–	SOIC
IRS44262	2	25	2300	3300	50	50	IN1 / IN2	SOIC
IRS4428	2	25	2300	3300	50	50	IN1	SOIC
Драйверы верхнего ключа
IRS2609D	1	600	200	350	750	250	–	SOIC
IRS2128	1	600	290	600	150	150	В	SOIC
IRS21281	1	600	290	600	150	150	В	SOIC
IR2125	1	500	1000	2000	170	200	–	8 или 16 выводов SOIC
IRS2127	1	600	290	600	150	150	–	SOIC
IRS21271	1	600	290	600	150	150	–	SOIC
IRS2118	1	600	290	600	125	105	В	SOIC
IRS2117	1	600	290	600	125	105	–	SOIC
IRS21850	1	600	4000	4000	160	160	–	SOIC
IRS21858	1	600	290	600	160	160	–	16 выводов SOIC
IRS21962	2	600	500	500	90	90	–	16 выводов SOIC
IRS21853	2	600	2000	2000	170	170	–	16 выводов SOIC

Следует отметить, что любой драйвер верхнего ключа может быть использован в качестве драйвера нижнего ключа, если приложение драйверов нижнего ключа не может обеспечить требуемых рабочих характеристик системы.

Драйверы полумостов

Микросхемы из номенклатуры драйверов компании International Rectifier содержат в одном корпусе два канала для управления верхним и нижним ключом. Эти драйверы управляют входными механизмами независимо, что может быть использовано для одновременного открытия обоих ключей — это подразумевает невозможность одновременного открытия ключей (даже на короткий период за счет встраиваемой паузы между переключением ключей — так называемый Dead-Time (DT)), что обеспечивает принципиальное отсутствие сквозного тока через ключи.Во втором случае драйверы носят название полумостового драйвера ( Half-Bridge driver ).

Механизм встроенного временного промежутка Dead-Time обеспечивает гарантированное закрытие одного силового ключа до начала открытия ключа в противоположном плече. Гарантией надежного закрытия противоположного транзистора является встроенная схема, контролирующая состояние ключей, и наличие задержки, формирующей время промежутка времени, в течение которого закрыты оба транзистора в плечах полумоста.

«Основные драйверы типов имеет структуру», представленную на рисунке 2 на примерной схемы драйвера IRS2110 .

Рис. 2. Внутренняя структурная схема драйвера IRS2110

Как видно из рисунка 2, сигналы управления верхним и нижним ключами поступают через соответствующие входы Hin и Lin на триггеры Шмитта, затем через элемент «3ИЛИ-НЕ» — на преобразователи уровня и формирователи ШИМ.Благодаря наличию элементов логического «ИЛИ» заблокировать работу драйвера с помощью входного сигнала (выключение), существует возможность входа элементов RS-тригеры исключают неопределенное состояние входов после подачи напряжения питания на устройство.

Входные сигналы согласовы по уровню сми микросхем, выполненных по стандартам технологии ТТЛ / КМОП. Некоторые драйверы интерпретируют как логическую единицу входной сигнал, уровень которого составляет не менее 10% от напряжения питания драйвера (например, IRS211x).Другие драйверы (например, серий IRS210x , IRS212x и IRS213x ) имеют фиксированный диапазон напряжений, соответствующий переходному состоянию между логическими уровнями. Для указанных типов драйверов он соответствует интервалу 1,5… 2 В.

Микросхемы одинаковую временную задержку прохождения сигнала для обоих каналов и имеют дополнительный функционал — возможность перехода в неактивное состояние (при наличии входа SD), разделение силовой и сигнальной «земли», предел рабочего тока транзисторов и т.п. Типовые схемы драйвера представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Типовые схемы включения полумостовых драйверов: без Dead-Time (а) и с Dead-Time (б)

Номенклатура полумостовых драйверов в портфеле IR очень широка. В сводных таблицах 2 и 3 следующая информация о микросхемах, представляющих наибольший интерес для пользователя.

Таблица 2. Полумостовые драйверы без встроенной функции Dead-Time

, 8 выводов, 8 выводов, 16 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 16 выводов, 8 выводов, 16 выводов, 16 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 16 выводов

Наименование	Напря-жение на шине, В	Ток Io +, мА	Ток Io-, мА	Время вклю-чения Ton ном., нс	Время выклю-чения Toff ном., Нс	Инверти-рованные входы	Разделены сигнальная и силовая «земли»	Вход отклю-чения (SD)	Корпус
IRS2001M	200	130	270	160	150	–			PQFN 4 x 4
IRS2001	200	290	600	160	150	–			SOIC
IRS2011	200	1000	1000	60	60	–			SOIC
IRS2110	500	2500	2500	130	120	–	Да	Да	SOIC
IR25604	600	200	350	220	200	LIN / HIN			SOIC
IRS2301	600	200	350	220	200	–			SOIC
IRS2302	600	200	350	220	200	–			SOIC
IRS26072D	600	200	350	200	200	–			SOIC
IRS2607D	600	200	350	515	500	–			SOIC
IRS2101	600	290	600	160	150	–			SOIC
IRS2106	600	290	600	220	200	–			SOIC
IRS21064	600	290	600	220	200	–			14-выводной SOIC
IRS2112	600	290	600	135	130	–	Да	Да	SOIC
IRS21856	600	500	500	150	160	LIN / HIN			14-выводной SOIC
IRS2181	600	1900	2300	180	220	–			SOIC
IRS21814	600	1900	2300	180	220	–	Да	Да	14-выводной SOIC
IRS21814M	600	1900	2300	180	220	–	Да	Да	PQFN 4 x 4
IR25607	600	2500	2500	120	94	LIN / HIN			SOIC
IRS2113	600	2500	2500	130	120	–	Да	Да	SOIC
IRS2113M	600	2500	2500	130	120	–	Да	Да	PQFN 4 x 4
IRS2186	600	4000	4000	170	170	–			SOIC
IRS21864	600	4000	4000	170	170	–	Да	Да	14-выводной SOIC
IRS21867	600	4000	4000	170	170	–			SOIC
IR2213	1200	2000	2500	280	225	–	Да	Да	SOIC

Таблица 3. Полноценные полумостовые драйверы (с Dead-Time)

, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов, 8 выводов

Наименование	Напря-жение на шине, В	Ток Io +, мА	Ток Io-, мА	Время задержки переклю-чения плечей полумоста ном., Нс	Время вклю-чения Тон ном., Нс	Время выклю-чения Toff ном., Нс	Инверти-рованные входы	Разделены сигнальная и силовая «земли»	Корпус
IRS2003	200	290	600	520	680	150	LIN		SOIC
IRS2004	200	290	600	520	680	150	–		SOIC
IR25601	600	120	260	100	220	220	LIN / HIN		SOIC
IR25606	600	200	350	540	220	200	LIN / HIN		SOIC
IRS2509S	600	200	350	530	750	250	В		SOIC
IRS2608D	600	200	350	530	250	250	LIN		SOIC
IR25602	600	210	360	520	680	150	LIN		SOIC
IRS2103	600	290	600	520	680	150	LIN		SOIC
IRS2104	600	290	600	520	680	150	–		SOIC
IRS2108	600	290	600	540	220	200	HIN		SOIC
IRS21084	600	290	600	540… 5000	220	200	HIN	Да	14-выводной SOIC
IRS2109	600	290	600	540	750	200	–		SOIC
IRS21091	600	290	600	540… 5000	750	200	–		SOIC
IRS21094	600	290	600	540… 5000	750	200	–	Да	14-выводной SOIC
IRS2111	600	290	600	650	750	150	–		SOIC
IRS2304	600	290	600	100	150	150	–		SOIC
IRS2308	600	290	600	540	220	200	–		SOIC
IRS2183	600	1900	2300	400	180	220	LIN		SOIC
IRS21834	600	1900	2300	400… 5000	180	220	LIN	Да	14-выводной SOIC
IRS2184	600	1900	2300	400	680	270	–		SOIC
IRS21844	600	1900	2300	400… 5000	680	270	–	Да	14-выводной SOIC
IRS21844M	600	1900	2300	400… 5000	680	270	–	Да	PQFN 4 x 4
IR2114	600	2000	3000	330	440	440	–	Да	24 отведения SSOP
IR21141	600	2000	3000	330	440	440	–	Да	24 отведения SSOP
IR2214	1200	2000	3000	330	440	440	–	Да	24 отведения SSOP
IR22141	1200	2000	3000	330	440	440	–	Да	24 отведения SSOP

Трехфазные драйверы

Для управления электродвигателями часто используются трехфазные системы электропривода.Естественно, такую ​​систему управления силовыми транзисторами можно реализовать с помощью трех полумостовых драйверов. При всей своей очевидности, данное решение получается довольно габаритным, различными параметрами некоторых драйверов разных фаз может приводить к «перекосам» системы, снижению эффективности управления и понижению общей КПД системы.

Поэтому компания IR предлагает готовые решения данной задачи, реализованные в виде трехфазных драйверов. Наиболее интересным примером такого драйвера является микросхема IRS26302D , представленная на рисунке 4.Драйвер имеет семь выходных каналов, управляемых независимыми входами. Шесть каналов используются для построения самого трехфазного моста, а седьмой канал может использоваться для коррекции коэффициента мощности (ККМ) или системы защиты и рекуперации.

Рис. 4. Типовая схема включения семиканального трехфазного драйвера

Если с функционалом ККМ вопросов у читателя, вероятно, не возникнет, то описание работы системы защиты может быть полезным.Итак, при управлении мощным мотором с высокой механической инерционностью, при снятии управляющего воздействия с драйвера (для остановки мотора) может возобновиться вращение по инерции, выполняя тем самым роль генератора мощности Если мотор достаточно мощный, то напряжение может вырасти настолько, что превысит все допустимые уровни рабочих напряжений как драйвера, так и транзисторов моста, что приведет к их пробою и выходу из строя.Для предотвращения такой ситуации заговор седьмой канал драйвера. Микросхема отслеживает значение тока на силовой шине с помощью токоизмерительного резистора, и в момент, когда будет детектирован большой обратный ток в шине (ситуация генерации электроэнергии мотором), транзистор, управляемый седьмым каналом, откроется и используется «сливать» избыточную мощность на защитном диоде ( или резисторной сборке). Если же вместо пассивного сжигания энергии в резисторном модуле в виде тепла использовать рекуператор, то можно запасать избыточную энергию в аккумуляторных батареях для ее последующего использования (например, при работе двигателя на повышенной нагрузке).

Естественно, одной микросхемой семейство трехфазных драйверов, производимых компанией IR, не исчерпывается. Более полный перечень используемых микросхем в таблице 4.

Таблица 4. Трехфазные драйверы и их ключевые параметры

, 20 выводов

Наименование	Число каналов	Напря-жение на шине, В	Ток Io +, мА	Ток Io-, мА	Время задержки пере-ключения плечей полумоста ном., нс	Время вклю-чения Тон ном., Нс	Время выклю-чения Toff ном., Нс	Инверти-рованные входы	Корпус
IR3230S	6	65	350	350	–	250	250	LIN / HIN	28 Свинец SOIC
IRS2334M	6	600	120	250	290	530	530	LIN / HIN	28-выводной MLPQ
IRS2334S	6	600	120	250	290	530	530	LIN / HIN	SOIC
IRS23365D	6	600	180	380	275	530	530	LIN / HIN	48 выводов MLPQ
IR21363	6	600	200	350	290	425	400	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR21364	6	600	200	350	290	500	530	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR21365	6	600	200	350	290	425	400	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR21368	6	600	200	350	290	425	400	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS2336	6	600	200	350	275	530	530	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS23364D	6	600	200	350	270	530	530	–	28 или 44 свинца
IRS2336D	6	600	200	350	270	530	530	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS26310DJ	6	600	200	350	290	530	530	–	PLCC, 44 вывода
IR2130	6	600	250	500	2500	675	425	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2131	6	600	250	500	700	1300	600	–	28 или 44 свинца
IR2132	6	600	250	500	800	675	425	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2133	6	600	250	500	250	750	700	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2135	6	600	250	500	250	750	700	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2136	6	600	250	500	290	425	400	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS2330	6	600	250	500	2000	500	500	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS2330D	6	600	250	500	2000	500	500	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS2332	6	600	250	500	700	500	500	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IRS2332D	6	600	250	500	700	500	500	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2233	6	1200	250	500	250	750	700	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2235	6	1200	250	500	250	750	700	LIN / HIN	28 или 44 свинца
IR2238Q	6	1200	350	540	1000	550	550	HIN	64 вывода MQFP
IRS26302DJ	7	600	200	350	290	530	530	LIN / HIN	PLCC, 44 вывода

Драйверы измерения тока

При использовании указанных интегральных драйверов остается открытым вопрос о контроле тока, потребляемого нагрузкой.Если интегральная микросхема драйвера имеет функцию контроля тока, то, как правило, она просто сообщает о возникновении неисправности, используя дополнительный выход сигнализации об ошибке, никак не расшифровывая причину ее возникновения. Одной из причин аварийной ситуации может быть перегрузка по току выходного каскада.

Для контроля тока, потребляемого нагрузкой, компания International Rectifier выпускает интегральные микросхемы, позволяющие установить функцию функции. На рисунке 5 приведены схемы контроля тока, потребляемого нагрузки, на микросхеме, совмещенной драйвером (а), и специализированной микросхеме измерения тока (б).

Рис. 5. Примеры драйверов, контролирующих ток в нагрузке

Микросхемы IR22771 широко применяются при управлении двигателями и включаются индивидуально в каждую фазу. Микросхема не является драйвером в классическом смысле, т.к. не управляет выходными транзисторами, а только обеспечивает измерение тока и вырабатывает узлы управляющие воздействия для центрального управляющего (чаще всего — ЦСП-контроллера).

Расчет параметров цепи вольтодобавки (бутстрап)

Для стабильной работы любой коммутационной схемы важен правильный выбор необходимых элементов обвязки.Для драйверов верхнего плеча и любого типа драйверов одного из важнейших внешних цепей является цепь вольтодобавки, элементы которой содержат диод и конденсатор. Эти два элемента обеспечивают разряжение напряжения «затвор-исток», специальный для гарантированного открывания внешнего выходного транзистора. Расположенные локально развязывающие конденсаторы на силовых и слаботочных шинах питания позволяют уменьшить уровень излучаемых помех, компенсирующая индуктивность проводников.

Выбор номинального напряжения рабочего напряжения конденсатора вольтодобавки C _boot должен основываться на максимальном значении питания микросхемы V _cc . Емкость конденсатора выбирается, исходя из следующих параметров:

• необходимое напряжение для управления транзистором;
• максимальный сквозной ток I _QBS для схем управления верхним ключом;
• токи цепей с нарушением в пределах драйвера;
• ток утечки «затвор-исток» I _QBS транзистора;
• ток утечки самого конденсатора вольтодобавки.

Последнее условие актуально только для электролитических конденсаторов. При использовании конденсаторов других типов им можно пренебречь. Поэтому неэлектролитические конденсаторы более предпочтительны для применения в цепи вольтодобавки.

Минимальная емкость компенсационного конденсатора может быть вычислена по следующей формуле:

[1]

где:

Qg — заряд затвора МДП-транзистора верхнего ключа,

f — частота переключения ключа,

ICbs — ток утечки компенсирующего конденсатора,

Iqbs max — максимальный сквозной ток затвор-исток МДП-транзистора верхнего ключа,

Vcc — напряжение слаботочной, «цифровой» части схемы,

Vf — прямое падение напряжения на компенсационном диоде,

Vls — падение напряжения на нижнем ключе или на нагрузке,

Vmin — минимальное напряжение между шинами VB и VS (рисунок 2),

Qls — заряд, необходимый для создания уровня в каждом цикле переключения (обычно 5 нКл для драйверов, предназначенных для управления MOSFET с максимальным рабочим напряжением 500 В / 600 В, и 20 нКл для драйверов, предназначенных для управления MOSFET на напряжение 1200 В).

Диод вольтодобавки должен выдерживать максимальное напряжение, существующее на силовой шине. Например, такая ситуация возникает, когда верхний ключ открыт, и к диоду оказывается приложено все напряжение шины. Значение прямого тока через диод зависит от частоты переключения силового ключа, то есть, от частоты заряда затворной емкости. Например, для транзистора IRF450 , работающего на частоте 100 кГц, ток через диод составит примерно 12 мА.

Ток потребления при повышенных температурах для этого диода является необходимым критерием в течение длительного времени.Поэтому необходимо, чтобы этот диод быстро восстанавливался с уменьшением заряда, попадающего обратно в цепь питания с конденсатора вольтодобавки.

Борьба с отрицательными выбросами в цепи Vs

При работе с мощной индуктивной нагрузкой (мощные электродвигатели), а также при недостаточно грамотной трассировке выходного каскада мощных систем, на выходе системы можно столкнуться с высоко мощными выбросами обратной полярности. Описанная ситуация на рисунке 6.

Рис. 6. Появление на выходе выброса обратной полярности

Почему возникает такая ситуация и чем она может быть опасна? Рассмотрим случай работы системы на индуктивную нагрузку: когда открыт верхний ключ, через нагрузку протекает некоторый ток. При закрытии ключа до момента открытия первого (мертвого времени) ток в индуктивную нагрузку продолжает течь через диод нижнего транзистора, т.к. ток через индуктивность не может скачком упасть до нуля.Исток нижнего транзистора подключен к общей «земле», поскольку ток течет от точки с большим потенциалом к ​​точке с меньшим, то получается, что выброс напряжения на линии Vs обратную полярность (эпюра напряжения на линии Vs приведена на рисунке 6). Этот обратный выброс через внутреннюю структуру драйвера начинает перезаряжать микросхемы, что может привести к ложному отпиранию верхнего ключа. А исходя из алгоритма управления, по прошествии интервала времени Dead-Time будет открыт нижний транзистор.В этом случае возникнет сквозной ток через оба плеча системы, что наверняка приведет к выходу системы из строя, возможно, и к возгоранию элементов устройства. Опасность отрицательного напряжения значительно возрастает с формированием площади кристалла силового транзистора и повышением плотности тока, коммутируемого транзистора в течение короткого времени.

Интегральные микросхемы-драйверы компании International Rectifier гарантированно выдерживают отрицательные выбросы на шине Vs как минимум, до -5 В относительно общего провода.В случае, если расход указанное значение, выход управления верхнего ключа временно блокируется в текущем состоянии. Оставаясь максимально допустимых значений для Vs, эта ситуация не вызывает повреждения интегральной микросхемы, тем не менее, выходной буферный каскад не будет реагировать на изменения входного сигнала до тех пор, пока отрицательный выброс не завершится.

Для оценки устойчивости схемотехнического решения к экстремальным ситуациям, как короткое замыкание нагрузки или перегрузка по току (в обоих случаях отношения di / dt ® max), необходимо контролировать поведение сигналов в двух точках:

1) смещение верхнего ключа относительно общего провода Vs — COM;

2) напряжения «плавающего» источника питания Vb — Vs.

Измерения следует непосредственно на выводах микросхемы драйвера для того, чтобы были отражены все параметры соединений, включая паразитные воздействия линий связи и взаимного размещения, как указано на рисунке 7.

Рис. 7. Точки измерения критических параметров сигнала при возникновении отрицательных эффектов Vs

Следующие меры меры стабильную работу системы, несмотря на воздействия импульсных помех.

1. Минимизация паразитных влияний:

а) использование коротких проводников максимально возможной толщины между ключами и драйвером, без петель и отклонений;

б) избегание пересечений трасс и межслойных переходов — они добавляют дополнительно существенную паразитную индуктивность в цепи;

в) снижение индуктивности выводов электрорадиоэлементов за счет снижения высоты расположения их корпусов над поверхностью печатной платы;

г) размещение ключей локализовано в «силовой» части в непосредственной близости от драйвера для сокращения длины трассы.

2. Снижение воздействияий на управляющую микросхему драйвера:

а) соединения Vs и COM рекомендуется выполнять так, как изображено на рисунке 8;

Рис. 8. Рекомендуемая топология соединений и силовых ключей

б) минимизация паразитных параметров цепей управления затворами транзисторов путем использования коротких трасс типа «точка-точка»;

в) размещать управляющую микросхему драйвера как можно ближе к силовым ключам с целью минимизации длины трассы.

3. Улучшение развязки:

а) увеличение емкости конденсатора вольтодобавки до величины более 0,47 мкФ наряду с использованием как минимум одного конденсатора с эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС). Это уменьшит степень перезарядки конденсатора в результате значительного повышения Vs при выбросе напряжения;

б) использование второго конденсатора с низким ЭПС в качестве фильтрующего в цепях Vs и COM. Так как этот конденсатор обеспечивает поддержку обоих выходных буферов и перезарядку конденсатора Сboot, то его емкость должна быть как минимум в 10 раз больше емкости конденсатора вольтодобавки;

в) если требуется включение ниже резистора с диодом вольтодобавки, необходимо убедиться, что напряжение VB не будет опускаться значениями общих проводов COM, особенно в момент включения и максимальных значений частоты и скважности.

Следование рекомендациям позволяет сократить уровень помех, возникающих в результате отрицательных выбросов напряжения. Однако, если уровень напряжения остается достаточно велик, то может оказаться падение скорости нарастания выходного dV / dt.

В дополнение к приведенным выше рекомендациям, в целях повышения устойчивости микросхем драйверов компании International Rectifier использует технологию повышения стойкости к отрицательному выбросам напряжения ( NTSOA — Negative Transient Safe Operation Area ).На рисунке 9 приведена диаграмма допустимых мощностей импульсов отрицательного напряжения, для которых IR гарантирует сохранение работоспособности микросхемы драйвера.

Рис. 9. Область безопасной работы драйверов IR при появлении обратной полярности

Устойчивость к выбросам отрицательного напряжения является определяющим фактором при выборе управляющей микросхемы драйвера.

Заключение

Как следует из статьи, выбор драйвера для коммутации силовых MOSFET или IGBT не является трудной проверкой.Достаточно определить требуемые энергетические показатели разрабатываемой системы и выбрать ее топологию. Следование инструкций по схемотехнике и топологии, приводимым в документации микросхему и рекомендациям по применению, избавит от проблем, находящихся при работе системы. Современные интегральные драйверы компании International Rectifier 5-го поколения имеют защитные цепи и не подвержены риску возникновения при возникновении кратковременных отрицательного напряжения.

Широкая номенклатура изделий International Rectifier и их высокое качество позволяют построить надежную силовую систему любого уровня сложности с минимальными затратами на этапе проектирования схемотехники, так и на этапе изготовления конечного устройства.

Литература

1. Материалы семинаров International Rectifier, Сессия 3: HVIC, 2013.

2. AN-978 Ред. D, International Rectifier, 2007.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

Схема включения ir2117 | Главная

Ly2117 схема включения

※ Скачать: tiatipimont.skyrimvr.ru?dl&keyword=%d1%81%d1%85%d0%b5%d0%bc%d0%b0+%d0%b2%d0%ba%d0%bb%d1%8e%d1%87%d0%b5 % d0% bd% d0% b8% d1% 8f + ir2117 & source = bandcamp.com

Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. НЧ-коррекция нужна для реализации сабвуферного усилителя, ВЧ-коррекция нужна для расширения полосы воспроизводимых частот в сторону увеличения до, скажем, 25 кГц включительно. Так выглядит в разобранном виде. Есть еще один нюанс: контакты пускателя могут быть двух типов: нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми.

Устройство магнитного пускателя При отсутствии питания пружины отжимают верхнюю часть магнитопровода, находятся в исходном состоянии. При 15 вольтах и ​​средней бете, на нём будет рассеваться не менее 60 мА, это при максимальном токе в 100ма… По уму, последовательно с коллектором или эмиттером vt2 должен стоять резистор ом в 350 и R3 уменьшен килоом до 5-10 .. Как TL431 проверить схему включения?

Ly2117 схема включения

Схема включения люминесцентных ламп намного сложнее, нежели у ламп накаливания.Их зажигание требует особых пусковых приборов, а от качества исполнения этих приборов зависит срок эксплуатации лампы. Чоб понять, как работают системы запуска, нужно до этого ознакомиться с самим осветительным устройством. Люминесцентная лампа представляет из себя газоразрядный источник света, световой поток которого формируется в главном за счет свечения нанесённого на внутреннюю поверхность колбы слоя люминофора. При включении лампы в парах ртути, заполнена пробирка, случается электронный разряд и возникшее при всем этом уф-излучении воздействие на покрытие из люминофора.При всем этом происходит преобразование частот невидимого уф-излучения 185 и 253,7 нм в излучение видимого света. Е лампы обладают низким потреблением и производством большой популярностью, особенно в помещениях. Схемы При подключении люминесцентных ламп используется особая пуско-регулируемая техника — ПРА. Различают 2 вида ПРА: электронная — ЭПРА электронный балласт и электромагнитная — ЭМПРА стартер и дроссель. Схема подключения с помощью электромагнитного балласта или ЭмПРА дросель и стартер Более подробная схема подключения люминесцентной лампы — с использованием ЭМПРА.Это стартерная схема включения. Принцип работы: при подключении электропитания в стартере возникает разряд и замыкаются накоротко биметаллические электроды, после этого тока в цепи электродов и стартера ограничивается лишь внутренним сопротивлением дросселя, в результате чего же возрастает практически втрое больше рабочего тока в лампе и мгновенно нагреваются электроды люминесцентной лампы. Одновременно с этим остывают биметаллические контакты стартера и цепь размыкается. В то же разрыва дроссель, благодаря самоиндукции запускающий высоковольтный импульс до 1 кВольта, который приводит к разряду в газовой среде и загорается лампа.После чего напряжение на ней станет равняться от сети, которое станет для повторного замыкания электродов стартера. Когда лампа светит стартер не будет участвовать в схеме работы и его контакты будут и останутся разомкнуты. К примеру, зимой в неотапливаемом гараже. Схема включения с двумя лампами но одним дросселем. Следует отметить что индуктивность дросселя должна быть достаточной по мощности етих двух ламп. Следует отметить, что в последовательной схеме включаются двох ламповые стартеры на 127 Вольт, они не будут работать в одноламповой схеме, для которой понадобятся стартеры на 220 Вольт Электронный Пускорегулирующий Аппарат ЭПРА в отличии от электромагнитного подает на лампы напряжение не сетевые частоты, а высокочастотное от 25 до 133 кГц.А это полностью исключает вероятность появления приметного для глаз мерцания ламп. В ЭПРА используется автогенераторная схема, включающая трансформатор и выходной каскад на транзисторах.

А работа такая так же как логарифмического преобразователя основана на логарифмической зависимости между падением напряжения на диоде и током, протекающим через диод. Надеюсь, кому то поможет мой опыт. Также у TL431 имеется отечественный аналог: КР142ЕН19А. В некоторых случаях удобнее задействовать его, а «ноль» подключить к А1.Некоторые товарищи считают, что это невозможно на форумах частенько такое встречал, но, на самом деле, существует довольно простое решение данной проблемы. Но для него еще можно подобрать немало сфер схема включения ir2117. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Используемые N канальные транзисторы обратишь внимание, то увидишь драйвером в верхнем и нижнем плече. При необходимости, резервным питанием может быть запитан специальный домен и, кроме того, отдельное питание для АЦП только у МК в 144-выводных корпусах Второе опциональное напряжение питания предназначено для АЦП.Тут вариантов На более мелких транзисторах сорудить цепочку, обеспечивающую три питалово с высоковольтной схемой включения ir2117 на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением применить специальную микросхему драйвер, которая сама формирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Рисунок 5 — Включение ТТ в звезду Для счетчиков трансформаторного включения требование ПУЭ — их подключение выполняется через испытательную коробку блок. Предназначена для применения в трактах НЧ бытовой радиоаппаратуры.

Расчет ограничительного резистора на затворе MOSFET: elchupanibrei — LiveJournal

UDP: Тема оказалась слишком тяжела для мозга. В статье присутствуют 100500 ошибок. Более менее приличное объяснение дал в комментариях Василий. Заметку удалять не буду, пусть будет как пример мой глупости.

Недавно в сообществе «Рожденный с паяльником» проскальзывала тема про управление полевиком с помощью ШИМ-а. Автору дали много практических советов и ноль теории.Так совпало я недавно интересовался этим и кое-что нарыл.

Правильное управление любым полевиком — это переключение из полности закрытого в полностью открытое состояние за самое короткое время. Обычный MOSFET нельзя нормально управлять с помощью 3в / 5в логики. Он просто до конца не откроется и будет сильно греться. Для решения этой проблемы применяют драйвер. Например IR2117. На eBay просят от 0,99 $ за две штуки. Второй способ использовать MOSFET привод затвора логического уровня.Такие полевики полностью открываются от 3в / 5в. Недостаток — высокая емкость затвора. Типичный представитель IRLZ44N. Два раза заказывал на eBay и каждые раз получал подделку. Теперь немного скучной теории.

упрощенная схема включения MOSFET

Скоростные характеристики полевого транзистора тем, насколько быстро меняются напряжение на 3-х конденсаторах у модели. Емкости между затвор-исток Cgs и затвор-сток Cgd зависят от физических размеров кристала.Емкость между сток-исток Cds зависит от паразитной емкости диода. Cgs стабильная в большом диапазоне токов и напряжений. Cgd не линейна и зависит от напряжения между питанием и стоком. Cds тоже не линейна и зависит от напряжения между питанием и затвором.

модель полевого транзистора

Открываем IRLZ44N техническое описание на странице 4, график 5 — зависимость напряжения затвора и емкости затвора. Самый интересный параметр — суммарная емкость затвора Ciss = Cgs + Cgd .

зависимость напряжения через затвор емкости затвора

У ESP8266 цифровые порты выдают 3.3в. При напряжении на затворе (Vgs) 3.2в, его емкость Ciss = 2100пФ. Вот так процесс заряда Ciss выглядит на графике:

процесс заряда затвора сферического MOSFET в вакууме
процесс заряда затвора IRLZ44N
Время от нуля до t1 называется задержкой включения, потому что транзистор все еще закрыт. Напряжения Vth называется Gate Threshold Voltage и обязательно указывается в таблице данных, смотрите таблицу электрических характеристик.Ток через сток (D) начинает линейно увеличиваться до максимума с t1 до t2 . За этот время транзистор успевает полностью открыться, напряжение на стоке (D) больше не растет. Но есть нюанс. Дальнейшее увеличение заряда на затворе Qgd, в промежутке времени t2 — t3 , уменьшает внутренне сопротивление перехода сток-исток до паспортного значения Rds (on) . Это феномен называют эффектом Миллера.

Ну а теперь как я рассчитываю Rgate .В большинстве случаев при расчете Rgate напряжение на затворе (G) не является главным. Самый важный параметр — это время за которое напряжение на затворе полностью откроет / закроет транзистор. Пусть наш Rgate = 300 Ом и на нем будет падать 0.1в, тогда напряжении на затворе Vgs = 3.2в.

Заряд затвора:
Qiss = Ciss * Vgs = 2100pF * 3.2v = 6.73nC

Скрость нарастания:
S = Rgate * Qiss = 300Ohm * 6.73nC = 0.002mV * sec

Время на открытие или закрытие транзистора:
t = S / Vgs = 0.002 мВ * сек * 3.2v = 0.63uSec

Период — это открытие + закрытие:
T = t + t =; 0.63uSec + 0.63uSec = 1.26uSec

Максимальная частота переключения:
F <1 / T = 1 / 1.26 uSec = 793,7 кГц

Ток через затвор (G) и цифровой выход ESP8266:
I = Qiss / t = 10,67 мА

Максимальный выходной ток GPIO у ESP8266 12,0 мА
10,67 мА <12,0 мА

Не пыхнет.

UDP1: Выбор Vgs = 3.2в для IRLZ44N не есть хорошо, см. график «процесс заряда затвора IRLZ44N».Напряжение на грани открытия-закрытия. Обычно Vgs для IRLZ44N выбирают минимум 5в или выше помехи. Для 3в / 5в логики хорошо подходит IRL3705N. У него полное открытие — это прямая в районе 3.3в.

UDP2: Чтоб транзистор случайно не открылся от помехи, пока GPIO закрыт, затвор — исток (G) (S) шунтируют резистор R2

список лучших ir2117 и бесплатная доставка

Микроконтроллер и силовая электроникаPagesIndex — Просмотреть все сообщения Автор: DateTotal Просмотры страниц Воскресенье, 24 февраля 2013 г. Привод с N-канальным MOSFET-транзистором: когда, почему и как? Ранее я уже показал, как управлять N-канальным MOSFET-транзистором с внутренней стороны.Вы можете найти руководство здесь: http: //tahmidmc.blogspot.com/2012/12/low-side-mosfet-drive-circuits-and_23.html Меня попросили написать руководство / статью, посвященную высокоскоростному MOSFET-накопителю. . Итак, здесь я расскажу о N-канальном MOSFET-приводе верхнего плеча. Давайте сначала посмотрим на распространенную конфигурацию нижнего плеча. Рис. 1 — N-канальный полевой МОП-транзистор, сконфигурированный как переключатель нижнего плеча Теперь давайте посмотрим на полевой МОП-транзистор, сконфигурированный как переключатель верхнего плеча. 2 — N-канальный полевой МОП-транзистор, сконфигурированный как переключатель верхнего плеча Вы можете довольно легко увидеть разницу между конфигурацией верхнего и нижнего плеча.В конфигурации со стороны низкого напряжения нагрузка подключается между стоком и V, а исток подключается к земле. Таким образом, привод затвора связан с землей. Таким образом, подав напряжение> 7 В (для силовых полевых МОП-транзисторов) или> 4 В (для полевых МОП-транзисторов логического уровня), можно полностью включить полевой МОП-транзистор. Теперь давайте поговорим о конфигурации верхнего плеча. Нагрузка подключена между истоком и землей, а сток подключен к V. Таким образом, привод затвора не привязан к земле, поскольку исток не подключен к земле, а привод затвора связан с VGS (напряжение на затворе относительно истока).Я расскажу об этом через некоторое время. Разница в работе переключателя высокого уровня, настроенного на полевом МОП-транзисторе, в отличие от полевого МОП-транзистора, настроенного как переключатель низкого уровня, заключается в том, что он действует как источник тока, тогда как полевой МОП-транзистор, настроенный как переключатель низкого уровня, действует как текущий сток. А теперь вернемся к верхнему приводу. Допустим, вы подаете напряжение 12 В (относительно земли) на затвор MOSFET. Однако, когда полевой МОП-транзистор включен, напряжение на источнике равно V. Предположим, что V равно 15 В. Теперь проблема в том, что привод затвора 12 В (относительно земли) не удерживает MOSFET включенным.Когда MOSFET включен, источник MOSFET будет иметь потенциал 15 В. Чтобы быть включенным, МОП-транзистор должен иметь напряжение не менее 8 В. Таким образом, если источник находится на 15 В, напряжение на затворе относительно земли должно быть не менее 23 В. Например, если бы источник был на 300 В, для привода затвора потребовалось бы минимум 308 В относительно земли. Это если привод ворот связан с землей. Если у вас есть отдельный изолированный источник питания, у которого земля и земля схемы на основе MOSFET изолированы, то вы можете использовать его также для управления MOSFET.Есть довольно много способов управлять MOSFET в конфигурации высокого напряжения. Первое, что может прийти в голову многим из вас, — это схема повышающего преобразователя или схема накачки заряда для использования в качестве управляющего напряжения для управления затвором. Эта концепция иногда используется и не ошибочна, однако обычно она используется, когда промежуток между напряжением цепи управления и требованиями к управлению затвором небольшой. Например, если вам нужно было повысить напряжение с 12 В до 40 В, вы могли бы сделать это довольно легко.Однако проблема возникает, когда необходимо повысить напряжение с 12 В до, скажем, 300 В. В таких ситуациях необходимо искать другие решения. Простое решение — использовать трансформатор привода затвора. Я не предпочитаю этот метод, поэтому я не буду говорить об этом здесь. Если вам интересно, я мог бы написать еще одну статью только для трансформаторов управления затвором. Другое решение — использовать отдельный / изолированный источник питания, земля которого отделена от земли схемы на основе MOSFET. См. Рис. 3 ниже. Другой популярный метод — использовать диск с начальной загрузкой.В этом методе управления конденсатор заряжается до требуемого напряжения VGS, скажем, 10 В, когда полевой МОП-транзистор выключен. Затем этот конденсатор используется во время возбуждения полевого МОП-транзистора, чтобы обеспечить дополнительное напряжение источника 10 В. Сначала я расскажу об использовании отдельного / изолированного источника питания. Вот принципиальная схема, иллюстрирующая это: Рис. 3 — Питание N-канального полевого МОП-транзистора верхнего плеча от отдельного / изолированного источника питания (щелкните изображение, чтобы увеличить). Когда высокий логический уровень выдается на «Управляющий сигнал», потенциал на выводе 4 топтопары (эмиттер транзистора оптопары) составляет около 12 В относительно к земле / минусовой клемме / точке BAT1 — отдельный / изолированный источник питания.Эта точка подключена к источнику Q1. Таким образом Q2 включается. На затвор Q1 подается около 12 В относительно источника Q1. Таким образом, Q1 включается. Когда низкий логический уровень подается на «Управляющий сигнал», вывод 4 оптопары (эмиттер транзистора оптопары) имеет тот же потенциал, что и земля / отрицательный вывод / точка BAT1 — отдельного / изолированного источника питания. Таким образом, Q3 включается и опускает ворота Q1 на низкий уровень. Таким образом, MOSFET Q1 отключен. Обратите внимание, что земля оптопары совпадает с землей схемы на основе MOSFET.Вот текущий поток, когда «Управляющий сигнал» имеет высокий логический уровень. Рис. 4 — Поток тока при включении N-канального MOSFET верхнего плеча от отдельного / изолированного источника питания (щелкните изображение, чтобы увеличить). Этот драйвер можно использовать для любого рабочего цикла — от 0% до 100%. Частота возбуждения ограничена скоростью оптопары. Для высоких частот можно использовать драйверы MOSFET с оптической развязкой вместо двух транзисторов и оптопары — драйвер MOSFET с оптической изоляцией будет всем, что потребуется.Вот некоторые из таких драйверов: TLP250, TLP350, HCPL3120 и т. Д. Теперь поговорим о приводе на основе ускорения. Здесь, когда полевой МОП-транзистор верхнего плеча выключен, конденсатор заряжается от управляющего напряжения. Конденсатор заряжается через нагрузку или поддерживающий MOFSET низкого напряжения. Когда полевой МОП-транзистор верхнего плеча должен быть включен / приведен в действие, напряжение на конденсаторе используется для управления полевым МОП-транзистором верхнего плеча. Таким образом, ограничения этого метода вполне очевидны. Следует использовать достаточно большой конденсатор для хранения необходимой энергии / заряда для удержания полевого МОП-транзистора на стороне высокого напряжения в течение необходимого времени.В то же время конденсатор должен быть достаточно большим, чтобы в течение всего времени работы напряжение не падало ниже примерно 8 В, чтобы предотвратить только частичное включение полевого МОП-транзистора. Таким образом, накопитель на основе начальной загрузки не может использоваться для 100% или близкого к 100% рабочего цикла. И чем ниже рабочая частота, тем больше необходимая емкость. Самый простой способ управлять полевым МОП-транзистором с помощью привода на основе ускоряющего импульса — использовать специальный драйвер полевого МОП-транзистора высокого напряжения. Некоторые драйверы поставляются только с драйвером высокой стороны, в то время как многие поставляются с драйверами как высокой, так и низкой стороны.IR2117, например, является одним драйвером, который содержит один драйвер, который можно использовать для управления драйвером MOSFET верхнего уровня. IR2110, который, возможно, является самым популярным драйвером MOSFET на стороне высокого и низкого уровня, имеет драйверы верхнего и нижнего плеча в одном устройстве. Я написал подробное руководство по использованию IR2110. Вот руководство: http: //tahmidmc.blogspot.com/2013/01/using-high-low-side-driver-ir2110-with.html Помимо IR2110, доступно множество драйверов со стороны высокого и низкого уровня. L6385E и NCP2181 — мои личные фавориты.Вы можете выбирать из широкого диапазона драйверов высокой стороны и высокой-низкой стороны. Независимо от того, какой метод вы выберете, если вы знаете, как справиться с требованиями привода, это действительно просто. В большинстве случаев я использую драйверы на основе начальной загрузки, хотя иногда я использую диск с изолированным источником питания. Ни один из этих методов не является слишком сложным, и я надеюсь, что мне удалось дать вам четкий ответ на ваш вопрос: «Почему N-канальные МОП-транзисторы высокого напряжения должны управляться иначе, чем N-канальные МОП-транзисторы низкого уровня, и как это сделать? мы управляем N-канальным MOSFET верхнего плеча? Дайте мне знать ваши комментарии и отзывы.Автор: Тахмидат1: 41После этого напишите в блоге! Опубликовать в TwitterОпубликовать в FacebookОпубликовать в Pinterest117 комментариев: ismailpp200826 февраля 2013 г., 3:34 утра У меня нет никаких сомнений, потому что ваше исследование охватило всю территорию. Но у меня есть два запроса. 1-Можете ли вы объяснить драйвер трансформатора? 2-Можете дать подробный метод расчета для определения тока затвора, тогда только мы сможем выбрать правильный драйвер для каждой нагрузки / частоты [pwm]. Ответить Удалить ОтветыТахмид 27 февраля 2013 г., 7:31 Привет, я рад, что вы нашли мой учебник полезным.Я буду работать над этими упомянутыми темами и опубликую их в ближайшем будущем.С уважением, Тахмид.DeleteRepliesReplyUnknownИюль 25, 2018 в 6:34 Спасибо за то, что поделились этим сообщением. Информация, которую вы предоставили, очень хороша. Производитель реле уровня, установленный сбокуDeleteRepliesReplyUnknownJuly 25, 2018 at 7:17 AM Спасибо, что поделились этим постом. Информация, которую вы предоставили, очень хороша. Продолжайте в том же духе. Солнечные светодиодные лампы постоянного токаУдалитьОтветыОтветитьОтветитьАнонимноМарт 24, 2013 в 1:36 AMWorking great friend Я получаю от вас много информации…. например, IR2110 … трансформатор с ферритовым сердечником и многое другое, спасибо за то, что поделились ………. —regardsReplyDeleteRepliesReplyChandan AdhyapakМай 11, 2013 в 14:01 bro я использую irf 740 и mct 2 e в качестве изолятора схема таймера для производства 75% -ного МОП-транзистора на всех 4 каналах, но они не выдерживают напряжения, они сгорают, пожалуйста, помогите мне в ближайшее времяОтветитьDeleteRepliesTahmidОктябрь 22, 2013, 16:37 Используйте МОП-транзисторы с достаточно высоким номинальным напряжением. Кроме того, убедитесь, что вы позаботились о любых скачках и переходных процессах.Например, если у вас есть двигатель, когда он выключается, если у вас нет диода / схемы свободного хода, выброс двигателя повредит ваш MOSFET. С уважением, Тахмид. Удалить ОтветыОтветитьЧандан АдхьяпакМай 11, 2013 в 2:03 PMi хочу удалить график скорости v / s двигателя постоянного тока до 220 в. Я получаю правильный сигнал LO относительно LIn.Но в HO я получаю постоянные 12 В для прямоугольной волны Hin 6 В на 1 кГц. где я делаю ошибки ??? ReplyDeleteRepliesTahmid 22 октября 2013 г., 16:38 Чтобы измерить сигнал в HO, что вам нужно сделать, это удалить соединения привода с полевыми МОП-транзисторами и подключить VS к земле. Затем проверьте сигнал в HO. Если вы видите правильный сигнал, отключите соединение от VS к земле, а затем подключите полевые МОП-транзисторы. Из-за виртуальной земли (VS) ваш осциллограф неправильно обнаруживает / отображает сигнал.С уважением, Тахмид. Удалить ответы земля 2 — вход 3 — батарея 4 — состояние 5 — нагрузка, пожалуйста, помогите мне с этим …: ReplyDeleteRepliesTahmid 22 октября 2013 г., 4:39 PMI не совсем понял ваш вопрос. Не могли бы вы пояснить? DeleteRepliesReplyReplyVaibhav Srivastava 8 июня 2013 г., 11:10 AMHI Тахмид, Вы делаете действительно заметную работу.У меня вопрос: мне нужно генерировать 600 В постоянного тока от батареи 12 В. Поэтому я хочу использовать прямоугольный MOSFET-инвертор для преобразования 12 В постоянного тока в 12 В переменного тока. Я не использую синусоидальный инвертор, потому что мне не нужно запускать какие-либо приборы. После этого я буду использовать высокочастотный ферритовый трансформатор, чтобы получить 600 В переменного тока от 12 В переменного тока. Наконец, я исправлю и отфильтрую его, чтобы получить 600 В постоянного тока. Могу ли я использовать ШИМ для управления напряжением прямоугольного инвертора? Выход инвертора идет на трансформатор. Можно ли трансформатору получить вход ШИМ? Если да, то каким должен быть диапазон рабочего цикла ШИМ? ReplyDeleteRepliesTahmid 22 октября 2013 г., 16:42 Да, вы можете использовать ШИМ для управления напряжением прямоугольного инвертора.Да, трансформатор может получить ШИМ-сигнал. Фактически, это то, что ферритовые трансформаторы получают все время. У вас должно получиться хорошо работать с частотой от 30 кГц до 60 кГц. Рабочий цикл будет варьироваться в зависимости от коэффициента обмотки вашего трансформатора и будет управлять выходным напряжением. Чтобы управлять выходным напряжением с помощью ШИМ, принимайте обратную связь со стороны выхода (не забудьте преобразовать в постоянный ток и уменьшить масштаб). С уважением, Тахмид. Удалить ответы. , 2013 в 00:11 Большое спасибо. Трудно получить хорошо объясненные темы в Интернете, но ваши сообщения в блоге хорошо сделаны.Ответить Удалить Ответы Ответить , мощность около 250 Вт, 28 В при 9 — 10 А для зарядки аккумулятора. Пожалуйста, помогите SuhpreetReplyDeleteRepliesTahmid 22 октября 2013 г., 16:35 Привет, где вы сейчас застряли? С какой конкретной частью вам нужна помощь? DeleteRepliesReplyReplyCspaceunity 10 августа 2013 г., 13:29 Привет Тахмид, я нашел вашу схему очень полезной при разработке схемы для зарядного устройства 48 В.Большое спасибо вам. Удачи в учебе.ReplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeplyDeleteRepliesReplyAnonymousSeply 28, 2013 at 4:20 AM Привет Тахмид, я блуждаю, если у меня есть трансформатор для цепи привода, и я управляю MOSFET, который управляет 300 В не той же землей, можно ли это сделать с оптопрядом с той же землей как аккумулятор 12 В? Ответить Удалить ОтветыTahmid 29 декабря 2013 в 9:59 PMI не совсем понимаю, что вы пытаетесь сказать. Было бы неплохо иметь принципиальную схему, иллюстрирующую то, что вы имеете в виду. С уважением, Tahmid.DeleteRepliesReplyReplyAnonymous, 20 октября 2013 г., 5:08 AM, пожалуйста, можете ли вы добавить поток тока при отключении N-канального MOSFET высокого уровня от отдельного / изолированного источника питания поставка.как на рис. 4ReplyDeleteRepliesTahmid 22 октября 2013 г. в 4:34 PMI добавит диаграмму. Но на данный момент идея состоит в том, что при отключении полевого МОП-транзистора светодиодная сторона оптоизолятора выключена. Q3 включается, опуская ворота Q1 на низкий уровень. Таким образом, MOSFET отключен. С уважением, Tahmid.DeleteRepliesReplyAbdulazeez Yusuf Февраль 12, 2017 в 6:22 AMThabk вы очень благодарны за ваши объяснения о том, как настроить mosfet на низкой и высокой стороне … Да благословит вас Бог: не могли бы вы предоставить мне информацию относительно строительство инвертора 3 кВА с использованием SG3425 и МОП-транзисторов…спасибо 🙂 DeleteRepliesReplyAbdulazeez Yusuf12 февраля 2017 г. в 6:26 AMПожалуйста, предоставьте мне информацию о том, как построить инвертор 3 кВА .. Большое спасибо за ваши усилия. Удалить ОтветыОтветить Большое спасибо ReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 16 ноября 2013 г., 10:01 Отличный материал, лучшее, что я нашел 🙂 Интересно только одна мелочь … На оптоизолированных драйверах, таких как TLP250, о которых вы упомянули, это все, что вам нужно, это источник питания для драйвера а драйвер выполняет внутреннюю загрузку? Или вам дополнительно нужен внешний бутстрап или повышение напряжения? Спасибо. Ответить, Удалить, Ответить, Tahmid, 29 декабря 2013 г., 9:55. PMI. Если у вас изолированный драйвер с изолированным источником питания, никакой «начальной загрузки» не происходит.Начальная загрузка выполняется только тогда, когда нет изолированного источника питания — для обеспечения « нового » или « виртуального » заземления, на которое можно ссылаться (если это помогает). Изолированный источник питания обеспечивает необходимое напряжение затвора (относительно источника) Чтобы управлять MOSFET. Надеюсь, что это поможет. С уважением, Тахмид. Удалить ответы. Ответить. Ответить. Я попытался поставить 3120 с изолированным источником, R2 = 10R, R3 = 1k, и 2 транзистора были пропущены, я использовал МОП-транзистор IRFP460A, VCC для МОП-транзистора — 24 В, а нагрузка — 270 Ом только для демонстрации.К сожалению, напряжение между выводом стока и истока не было прямоугольным, как на входе, оно имело прямой подъем вверх и вниз, но имело кривую, похожую на синусоидальную волну наверху, и не было стабильным. Я думаю, что это результат того, что я не придерживаюсь одной и той же позиции (или я сделал что-то не так). Не могли бы вы мне немного помочь? И что произойдет, если заземление оптопары не совпадает с землей схемы на основе MOSFET? ReplyDeleteRepliesTahmid 29 декабря 2013 г., 21:58 Оптопара НЕ должна иметь такое же заземление, что и земля MOSFET, если вы используете MOSFET в конфигурация с высокой стороны.Каково номинальное напряжение изолированного источника, который вы используете? DeleteRepliesReplyDao duy tungДекабрь 30, 2013 в 2:32 Номинальное напряжение изолированного источника, который я использовал для HCPL3120, составляло 24 В, потому что VCC — VEE должно быть больше или равно 13,5 В. И упомянутая мною земля была землей катода HCPL3120. Может ли он отличаться от земли источника, который подает на сливной терминал? DeleteRepliesReplyDao duy tungДекабрь 30, 2013 в 6:39 Этот комментарий был удален автором.DeleteRepliesReplyDao duy tungДекабрь 30, 2013 в 6:44 AMI протестировал оптопары, такие как 4N35 и TLP521-2, и схема работала нормально с частотой ниже 2 кГц. Но если я подниму частоту вверх, она начнет изгибаться на пути вниз, я хотел бы работать с более высокой частотой, по крайней мере, от 25 кГц до 300 кГц, поэтому я использовал HCPL3120. Но HCPL выдал форму волны с вершиной, похожей на синусоидальную волну и не очень стабильную. DeleteRepliesReplyReplyRatish Ganve 3 января 2014 в 00:41 Этот комментарий был удален автором.Ответить Удалить ответы Пожалуйста, предложите мне точные значения компонентов начальной загрузки или дайте мне расчеты. С уважением, RatishReplyDeleteRepliesReplyUnknown, 18 января 2014 г., 6:17 Привет, большое спасибо за то, что поделились Тахмидом! и очень хорошо объяснил! Я не специалист по электронике, хотя я делаю мелочи с atmegas и тому подобным.Я готов построить и протестировать эту схему (вместе с некоторыми из ваших схем переключения на низком уровне в другом посте), чтобы построить трехфазный мост для управления бесщеточным двигателем фотокопировального аппарата с атмегой (я знаю, что я просто хотел подтвердить, что `BAT1 ‘можно заменить сглаживающими конденсаторами трансформаторного выпрямительного моста 220В-> 12В lm7812, и хотел также спросить, есть ли у` BAT1’s Схема фактически изолирована, так как она подключается к нагрузке под нмосом (разве это не будет заземлено в таком случае подключено к заземлению нагрузки?).В моем случае я сначала протестирую схему на 24 В / 3 А, но также хотел бы использовать ее в будущем с асинхронным двигателем переменного тока (220 В), который у меня есть (очень маленький, вроде 3/8 л.с., я бы скажем), так что просто проверяю, я ничего не буду жарить.Спасибо, и я желаю вам всего наилучшего, и чтобы вы продолжали делиться знаниями, насколько позволяет ваша учеба / жизнь.ReplyDeleteRepliesReplyAnonymousФевраль 22, 2014 в 5:35 AMhii использовал ir2117 для МОП-транзистор привода для понижающего преобразователя постоянного тока. Вход для драйвера — ШИМ от микроконтроллера. Я подключил схему, но есть проблема: выход этого драйвера — чистый постоянный ток 9 В, а не ШИМ, как вход http: // www.edaboard.com/thread310188.html#post1327298 нужна ваша помощь, спасибоReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 12 марта 2014 г., 5:43 AM Привет Тамид, есть какие-нибудь подсказки о том, как использовать конфигурацию моста в h-мосте? ОтветитьDeleteRepliesTahmid 18 июля 2014 г. в 14:08 Два полевых МОП-транзистора с верхней стороны должны иметь отдельные изолированные источники питания, в то время как полевые МОП-транзисторы с нижней стороны могут иметь один и тот же источник питания. В качестве альтернативы вы можете создать драйвер на основе конденсатора для полевых МОП-транзисторов верхнего плеча и только одного источника питания.В качестве альтернативы, вы также можете создать отдельное напряжение с накачкой заряда (повышенное) для использования для управления полевыми МОП-транзисторами — этого легче достичь для низковольтных приводов по сравнению с высоковольтным приводом. и заземления mosFET изолированы, почему ток течет в nMOS … я имею в виду, что « схема не завершена », пожалуйста, объясните мне ответDeleteRepliesTahmid 18 июля 2014 г., 14:06 Цепь завершена.Просто есть разные текущие пути. Помните, что MOSFET — это устройство с изолированным затвором. Итак, есть текущий путь к воротам. И есть еще один путь тока, который является основным путем с высоким током. DeleteRepliesReplyReplyAnonymous 18 марта 2014 г., 2:49 PMhi, я занимаюсь проектированием схемы на Proteus. это схема преобразователя постоянного тока и обратная связь с использованием PIC16f877A для подачи ШИМ на МОП-транзистор. но я действительно сталкиваюсь с трудностями в управлении МОП-транзистором, и я наткнулся на оптопару.Я думаю, что оптопара Mayb может помочь управлять МОП-транзистором. Поскольку я совершенно новичок в оптопарах (я только знал об этом сегодня), могу ли я отправить вам свою схему и очень признателен за вашу помощь в определении того, как мне сделать так, чтобы МОП-транзистор работал идеально для моей схемы. Спасибо! Ответить Удалить ответы для управления ДВИГАТЕЛЕМ постоянного тока с: Val = 12 В Imax = 40 A (бросок тока 150 A) стабилизированный ток заторможенного ротора: 50 AIs Есть ли хорошая комбинация Driver-Mosfet (high-side) для этих спецификаций? Например, если я возьму MOS nchannel STB120N4F6 (Abs Max: Vds 40V, Id 80A, Rds 4mOhm) Знаете ли вы об эффективных (> 95%), надежных и достаточно дешевых решениях? СпасибоReplyDeleteRepliesTahmid 18 июля 2014 г., 13:56 Вы хотите контролировать и скорость, и направление? В таком случае вам понадобится конфигурация с полным мостом.Имейте в виду, что вы не можете перейти в высоконагруженные циклы с драйвером высокого уровня на основе начальной загрузки. В этом случае для его управления лучше использовать изолированный источник питания или источник питания с более высоким напряжением с накачкой заряда. Если все, что вам нужно, это контроль скорости, вы можете просто настроить полевой МОП-транзистор в конфигурации низкого напряжения с двигатель между стоком и напряжением питания. Помните антипараллельный диод на двигателе. Удалить Ответы Ответить Ответить Анонимно 7 апреля 2014 г., 11:47 AM Хай, это Мани, мне нужна схема драйвера затвора для Mosfet для преобразователя BUck, можете помочь мне, пожалуйста…ReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 4 июня 2014 г. в 5:00 Привет, очень информативно, спасибо.ReplyDeleteRepliesReplyUnknown18 июля 2014 г., 13:05 Спасибо Тахмиду за объяснение ур, но я хочу, чтобы вы нарисовали практическую схему с использованием компонента о том, как получить это изолированное питание поставьте Bat1 для запуска драйверов тотема. Спасибо за вашу помощь, потому что этот высокий боковой привод действительно большая проблема для меня, сэр. Спасибо! Ответить ОтветитьТахмид 18 июля 2014 г. в 1:30 PMI. Если у вас отключен основной источник питания, вы можете использовать двухтактный преобразователь с трансформаторной изоляцией для генерации нескольких изолированных напряжений на вторичной обмотке.Исправьте и отфильтруйте их на выходе и при необходимости отрегулируйте. Тогда у вас может быть столько изолированных материалов, сколько вам нужно. DeleteRepliesReplyReplyAnsal V 26 ноября 2014 г., 6:27 Отличная работа. Продолжайте в том же духе. 25, 2014 в 22:29 Привет, дорогой Тахмид! Я отправил тебе письмо по поводу своего вопроса, но ты еще не ответил на него 🙂 В любом случае, у меня есть вопросы к тебе: 1) У меня есть 3-фазный двигатель BLDC на 24 В, 120 Вт Я пытался управлять им с помощью IR2110, но я не понял, когда я подал 1 В на его вывод VDD, он потребляет примерно 500 мА !! Скорее всего, он замкнул где-то в цепи, но не нашел: S Кроме того, мне нужен почти полный диапазон ШИМ для управления скоростью, поэтому следует ли использовать ir2110 для управления этим двигателем? 2) Или у меня tlp250.Стоит ли использовать его для вождения? У меня есть серия msp430f, которая имеет выход 3,3 В, и, как вы сказали в другой теме, для серии IR2110 подходит как минимум 4 В для установки логического порога, но вы не предлагали этот способ. Следовательно, я хочу использовать tlp250, но требуется ли это использование внешнего BJT, как вы использовали на рис. 3.? 3) Когда я буду использовать двигатель 48 В 1,2 кВт, этот метод tlp250 все еще применим? Кроме того, я хочу заменить верхние боковые элементы на IGBT? Заранее спасибоRegardsReplyDeleteRepliesTahmidМай 9, 2015, 01:02 1) У вас, вероятно, короткое замыкание.Если вам нужны высокие рабочие циклы, вы не можете использовать загрузочные драйверы высокого уровня. Изучите возможность использования изолированных источников питания. 2) TLP250 предназначен для управления MOSFET, поэтому вам не нужны внешние BJT 3) Какая частота? DeleteRepliesReplyReplyAnonymous25 декабря 2014 г. в 22:39 Привет Тахмид с резистором 10 Ом, установленным в затвор, как вы использовали в своем приложении IR2110? 5) Следует ли мне использовать обратный диод, демпферную схему или диод, я точно не знаю, для чего он используется с моей схемой H-моста bldc? 6) Следует ли мне использовать параллельный электролитический конденсатор или конденсатор другого типа между стоком N-вывода на стороне высокого напряжения и источником N-вывода на стороне низкого напряжения на самом деле между источником питания vcc и заземлением Если да, следует ли мне использовать его для каждого столбца (3 столбца 1 высокий 1 низкий для управления 3 фазами)? Я хочу кратко объяснить каждый вопрос, извините, если я преувеличил объяснения: S Заранее спасибо.Я также владелец верхних вопросов, забыл задать их:) С наилучшими пожеланиямиReplyDeleteRepliesTahmid, 9 мая 2015 г., 1:04 4) Вы можете использовать его, если хотите более быструю разрядку. 5) МОП-транзисторы имеют корпусные диоды, которые будут служить этой цели. Вы захотите использовать внешние диоды, если хотите более низкие потери проводимости, чем внутренние диоды. Вам может понадобиться демпферная цепь. 6) Один должен быть в порядке. Убедитесь, что он может справиться с током пульсаций. Удалить ОтветыОтветитьОтветитьАнонимус 22 февраля 2015 г., 14:25 Привет, я использую IR2110 для управления мощным МОП-транзистором для питания трехфазного бесщеточного двигателя.Мне для начала нужно запустить двигатель. Я установил зарядную помпу, которая обеспечивает напряжение 30В на VB. VCC = 15 = Vmot = 24 Каждый раз, когда я включаю цепь, двигатель не запускается: я слегка касаюсь дерева, чтобы начать работу. Кто-нибудь может помочь? спасибо LucianoReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 15 марта 2015 г. в 5:18 Привет, схема работает, но есть проблема, Q3 не включается. У вас нет действительного -Vbe. Затвор Q1 будет разряжаться через R3, но недостаточно быстро. Вы тестировали эту схему? CheersReplyDeleteRepliesReplyabdelrahman.t muhammad 21 апреля 2015 г., 18:11 Эй, парень, просто вопрос: D, я строю эту схему: http://www.lammertbies.nl/electronics/PI_metal_detector.htmland, я планировал использовать mcp1407, но мне не повезло найдя его, я смог найти только ir2110, но понятия не имел, использовать ли его в конфигурации с высокой или низкой стороной. ты хоть представляешь, что такое config. будет работать, глядя на схему? драйвер ворот должен быть подключен к ардуино, спасибо! ОтветитьУдалить ответыОтветитьРайво ФишМай 7, 2015 в 10:06 PMI я новичок в электронике и мосфетах.N-канал для переключателя высокого уровня возможен, как вы описали, но разве MOSFET с P-каналом не более подходит для этой задачи? В этом случае меньшая сложность и меньшее количество компонентов. По каким причинам я должен выбрать использование N-канального МОП-транзистора для переключения на высокой стороне? ReplyDeleteRepliesTahmidМай 9, 2015 в 12:59 AM Одно огромное преимущество в использовании N-канальных MOSFET по сравнению с P- Канальные полевые МОП-транзисторы заключаются в том, что потери проводимости намного ниже для устройств с аналогичной ценой. Еще одним недостатком полевых МОП-транзисторов с P-каналом является гораздо меньшая доступность и более высокая стоимость при высоких напряжениях.Удалить ОтветыОтветитьРайво ФишМай 20, 2015 в 9:48 Спасибо! Приятно знать разные аспекты. DeleteRepliesReplyReplyThomas JMay 17, 2015 at 23:35 PM Привет Тахмид, Ваша статья уже очень помогла мне, я бы хотел использовать двухканальные MOSFET-транзисторы в качестве переключателя переменного тока с высокой стороны. Могу я спросить, может ли источник питания BAT1 быть импульсным источником питания 230VAC -> 12VDC, который питается от основного источника питания, который будет переключаться. (то есть обеспечивает ли импульсный источник питания достаточную изоляцию от основного источника питания для переключения) Заранее спасибо! ReplyDeleteRepliesReplyAnonymousMay 23, 2015 at 6:52 AM Привет Тахмиди хочет использовать n-ch mosfet в качестве переключателя на высокой стороне, я хочу быть включенным в течение длительного времени или выключено в течение длительного времени (ручное переключение, а не импульсы), могу ли я его использовать? Ответить , в моих преобразователях есть два МОП-транзистора, один с высокой стороны и один с низкой стороны.Мне нужно одновременно включить два МОП-транзистора с одинаковой нагрузкой — это возможно с помощью IR2110. Я генерирую импульсы от TL494 и передаю импульсы, аналогичные Lin и Hin. Будет ли у меня такой же пульс у Ло и Хо.ReplyDeleteRepliesReplyAnonymousМай 27, 2015 в 4:16 Отличная статья. ОтветитьDeleteRepliesReplyRam U4 июня 2015 г., 2:39 AM Я хочу использовать IR 2110 для управления одной MOS низкой стороны и одной MOS высокой стороны. Однако сигнал стробирования для обоих переключателей будет одинаковым. Это означает, что когда МОП низкой стороны находится в состоянии «ВКЛ», МОП верхней стороны также будет «ВКЛ», и наоборот.Не могли бы вы помочь мне в этом отношении? Может ли кто-нибудь помочь мне в этом? Ответить? Удалить? Ответить? Ответить? сторона без использования драйвера Ic..ReplyDeleteRepliesReplyArnab GhoshСентябрь 30, 2015 в 16:05 Привет, есть ли на рынке ИС, которая включает в себя как оптопару, так и драйвер затвора на стороне высокого и низкого уровня? Ответить Удалить Ответы Насколько я понимаю, ваше объяснение означает, что все они являются драйверами mosfet, но TLP250 лучше всего подходит для транзистора IGBT.ОтветитьDeleteRepliesReplyGadogbe Джерри 24 октября 2015 г. в 3:24 AM Насколько я понимаю вашего объяснения, это означает, что все они являются драйверами mosfet, но TLP250 будет лучше всего для транзистора IGBT. Задержка 10 мс. пожалуйста, может ли кто-нибудь прислать мне исходный файл … он будет очень полезен для меня …. ОтветитьУдалитьОтветыОтветитьПауло Сильва, 5 января 2016, 10:20 Тахмид, ты парень. Поздравляю с твоей работой, мои знания об аналоговой электронике есть не очень хорошо, но вы даете мне многое, делясь своими знаниями.Я рад познакомиться с вами и вашей работой, это большая честь для меня. Продолжайте. С уважениемPauloReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 7 января 2016 в 6:12 Вай, онек упокар хойло, джибоне протом адж буджхлам — наземная изоляция, субидха! , ami nijeo bujhi nai! Aj shiklam- Спасибо! Chare dawat roilo apner jonno! ОтветитьУдалить ответыОтветитьРахул Шарма 31 января 2016 г. в 7:36 утра Привет, Тахмид, у меня одна проблема с выводом HO: амплитуда моего вывода постоянно уменьшается, что мне для этого делать.ОтветитьУдалить ответыОтветитьOladipo SegunФевраль 7, 2016, 21:56 Привет Тахмид, теперь у меня проблемы с этим дизайном: я не хочу использовать изолированный источник питания, потому что я использую схему в качестве зарядного устройства Solar MPPT. пожалуйста, помогите с неизолированным драйвером высокой стороны. спасибоReplyDeleteRepliesReplyAnonymous 9 февраля 2016 г., 11:45 Привет, Тахмид, как бы вы подошли к разработке понижающего преобразователя с Vin = 1170V и Vout = 370V. Я использую полевой транзистор SiC high side FET, и у меня возникают проблемы с поиском хорошей комбинации с драйвером затвора.что вы предлагаете? DonnaReplyDeleteRepliesReplykamalesh logu23 февраля 2016 в 1:18 AM У меня есть некоторые сомнения в раздельной / изолированной цепи питания, какое максимальное напряжение питания может подаваться в сеть. Можно ли переключить 220 В постоянного тока с помощью этой схемы.ReplyDeleteRepliesReplyRamanjaneya reddy uМарт 6, 2016 в 00:03 Привет, могу ли я использовать драйвер HPCL 3120 для управления MOSFET с частотой 200 кГц? пожалуйста, помогите мне в этом отношении.Спасибо AdvanceReplyDeleteRepliesReplysridharan sМарт 11, 2016 в 23:44 Какие еще драйверы высокой и низкой стороны, кроме ir2110, для управления простым инвертором h-мост (полный мост) ??Мои подробности схемы: входное напряжение 36 В. Сопротивление нагрузки 20 Ом Значения фильтра LC 200 мкГенри и 10 мкФ переключатели. Поскольку я новичок в электронике, у меня действительно беспокоит создание этой схемы конденсатора начальной загрузки. Нет ли более раннего варианта? Как будто я не могу, но схема самонастройки полностью с прикрепленным к ней конденсатором, чтобы я мог подключить ее до моего Power mosfet? Нужна серьезная помощь, и срочно.Необходимо снять и показать показания в течение 3 дней .. Любая помощь приветствуется. ОтветитьУдалить ответыSufiyan Adhikari 5 апреля, 2016 в 13:23 Не могу я найти готовую схему для конденсаторной цепи? Слишком много ошибок опечатки, извините Удалить Ответы Я понимаю, как работает эта схема начальной загрузки, но у меня есть некоторые проблемы с практической реализацией, поэтому я надеюсь, что вы поможете мне, ответив на эти вопросы. В частности, я использую L6385e, который, по вашему мнению, является вашим любимым выбором: 1) Могу ли я использовать его для управления одноканальным N-канальным MOS понижающего преобразователя, который приводит в движение ротор и статор (два доллара) двигателя постоянного тока? 2) Я читал на вашем другое сообщение на форуме, но я не уверен, что понял, что может быть проблемой в этой конфигурации, в частности, в связи с тем, что нагрузка должна быть замкнута на нулевой потенциал, чтобы позволить зарядку конденсатора, поэтому я должен кое-что знать? вы очень много Ответить полностью включается для Vgs около 8 В для всех напряжений питания, но когда напряжение на стороне питания увеличивается выше 12 В, мы обнаруживаем, что Vgs составляет всего 5 В, и даже тогда импульс является прерывистым, когда мы увеличиваем Vcc оптопары, Vgs увеличивается, но оптопара Макс Vcc составляет 20 В, поэтому можете ли вы предложить, необходима ли схема начальной загрузки, даже если мы используем изолированное питание для привода затвора с высокой стороны, и как выбрать конденсатор начальной загрузки, это просто зависит от значения Qgate из таблицы данных MOSFETReplyDeleteRepliesReplyUnknownMay 17, 2016 at 1: 41 ПМ привет, ребята, у меня есть вопрос, с которым мне нужна помощь.У меня есть инвертор, который выводит сигнал 240 В. Мне нужно отобразить выходную мощность на ЖК-дисплее. нужно ли мне использовать датчики тока и напряжения, и если да, то как и где их использовать и к чему их подключать. заранее спасибо ReplyDeleteRepliesReplySemicon Technologies 20 мая 2016 г., 8:01 Это очень полезно и информативно. Спасибо, что поделился. Учебный институт СБИС в Бангалоре | Курсы обучения СБИС в БангалореОтветитьУдалитьОтветыОтветитьРуди Рей Беллено 3 июня 2016 г., 12:43 ПМхи, сэр тахмид.Я работаю над своей программой для управления однофазным асинхронным двигателем, но моя проблема в том, что я не могу генерировать синусоидальную волну на выходе инвертора. Я использую оптрон в качестве схемы драйвера и n-канальный МОП-транзистор. Можете ли вы помочь мне со схемой? Ответить Удалить Ответы Я новичок в этом, поэтому я, скорее всего, что-то пропустил. Подскажите пожалуйста как включается Q3.Мне кажется, что если сигнал слабый, то оптопорт открыт. Как тогда будет вести Q3. Спасибо Ответить Удалить ответ на выводе 7 или 6 нет выхода .. в чем может быть возможная проблема ??? ReplyDeleteRepliesReplyRahul Sharma 28 августа 2016 в 14:21 Привет, Тахмиди У меня одна проблема при реализации той же схемы.Схема работает хорошо, когда я использую батарею 12 В для питания VDD, но схема не работает, когда я подключил 220 В постоянного тока к mosfet vdd. Почему мы должны привязать нейтраль переменного тока к выпрямленному напряжению, но в случае мостового выпрямителя это невозможно . Помогите мне, пожалуйста, у меня большие проблемы, или поделитесь своим идентификатором электронной почты, чтобы я мог отправить вам свою проблему. СпасибоReplyDeleteRepliesReplyShreddy KarnamСентябрь 16, 2016 в 1:22 AMD, Дорогой Тахмид, я использую TL250 для управления модулем iGBT 1200 В в моем бак-конвертере для батареи на 360 В зарядное устройство, но некоторые сбои IGBT, и я вижу, что TL250 нагревается немного больше, что вы предлагаете, мистер Тахмид, ваше предложение будет высоко оцененоReplyDeleteRepliesReplyChandradhar KonetiСентябрь 27, 2016 в 9:54 Этот комментарий был удален автором.ОтветитьУдалить ответыОтветитьЧандрадхар КонетиСентябрь 27, 2016 в 9:54 Привет, Тахмид. Могу ли я использовать L7812 вместо BAT-1 в изолированном источнике питания ?? Ответить Удалить ответыОтветить анонимноСентябрь 29, 2016 в 16:20 Хи Тахмид, меня зовут Марко Петролеси из Италии У меня проблема с драйвером mosfet. Я использую IR2117 для управления N mosfet (IRF540N), чтобы построить свой понижающий преобразователь. На выводе 2 я дал прямоугольную волну 100 кГц от генератора сигналов ШИМ с 9 вольт от пика до пика. На контакте 7 нет выхода. Преобразователь питается от Источник питания 48 В на стоке mosfet, в то время как исток подключен к выводу 6 ir2117, на диоде быстрого восстановления и индуктивности, и т. Д.ecc. нечего делать! нет выхода сигнала! Иногда только на 1/4 секунды я вижу сигнал … после, ничего. Вы можете мне помочь, пожалуйста! Я прошу, можете ли вы написать на мой адрес электронной почты: [email protected] PetrolesiReplyDeleteRepliesReplyMohammad Nadeem 29 октября, 2016 в 9:46 AM Я все еще не понимаю, как использовать эти драйверы, как любое реальное приложение? ReplyDeleteRepliesReplyYogesh Khapekar15 декабря 2016 г., 12:14 Мистер Тамид … Я сформировал полный мост, используя IC драйвера IR2110 и Mosfet IRF840, чтобы Управляйте двигателем 24 В постоянного тока при частоте ШИМ 1 кГц для рабочего цикла от 10 до 90%, он работает нормально даже при 72 В постоянного тока, но я сталкиваюсь с проблемой, каждый раз, когда сгорает полевой транзистор High Side, и все 3 МОП-транзистора также повреждаются, когда я подаю 320 В постоянного тока .Я подключаю лампу накаливания 2x220v в качестве нагрузки через полный мостовой выход. ШИМ генерируется PIC 16F886. Пожалуйста, помогите мне решить проблему. ОтветитьУдалить ОтветыОтветитьМаюр Туммар3 января 2017 г., 23:44 Здравствуйте …. пожалуйста, помогите мне управлять IRF840, ИСПОЛЬЗУЯ 4N33 OPTO. Можете ли вы отправить изображение проверенной круговой диаграммы.Ответить Удалить Ответы в неделю на управление трехфазным мостом переменного тока с использованием шести N-канальных МОП-транзисторов (IRF1404) и 3-х драйверов IR2111, мои ворота МОП-транзисторов с верхней стороны подключены к напряжению 12 В, а драйверы Vcc также на 12 В.Я использую микрокроллер pic 18F1330 с тремя выходами ШИМ с фазовым углом 120 градусов. Я использовал транзистор NPN, чтобы поднять выход PWM до 12 вольт, поскольку порог IR2111 превышает 6,5 вольт, однако я думаю, что часть начальной загрузки является основной проблемой, с которой я сталкиваюсь, поскольку я очень мало знаю о начальной загрузке. Я использую керамический конденсатор 0,1 мкФ для Vcc и gnd и керамический 0,1 мкФ между Vb и Vs параллельно с 1 мкФ (я также пробовал 10 мкФ) и диод 1N4007 между Vcc и Vb. Моя частота переключения ШИМ варьируется от 50 Гц до 3 кГц.. Я также подключаю резисторы 1 кОм между источником и затвором для всех функций. Я уверен в схеме подключения моего драйвера, но не могу заставить ее работать. Вы хоть понимаете, что может быть не так? Ответить Удалить ответы А. Гоффар Аль Мубарок 24 июля 2017 г., 00:45 продолжать публикацию. фазовые преобразователиОтветитьУдалениеОтветыОтветитьДжо Семаан 28 апреля 2017 г., 4:03 Привет Тахмид, У вас есть учетная запись в скайпе или вы можете поделиться со мной своим адресом электронной почты.У меня есть несколько вопросов, спасибо за вашу поддержку. ОтветитьУдалитьОтветыОтветитьДжон Самуэль 19 мая 2017 г., 7:30 Отличное объяснение. Мне нужно ваше предложение, я использую H-мост для отключения 5 В постоянного тока, если я использую источник питания 12 В относительно земли для ворот, этого должно быть достаточно, чтобы ехать как его более 5 4 (пороговое напряжение vgs), пожалуйста, ответьтеReplyDeleteRepliesReplyCorey Cooper 15 июня 2017 г., 12:42 AM Я понимаю, что копирование встроенного высокопроизводительного драйвера кажется лучшим способом реализовать этот тип схемы, но для многих, если не для большинства реализаций, можно исключить биполярные транзисторы и несколько резисторов.Затвор на полевом МОП-транзисторе потребляет лишь небольшое количество тока. Если вы хотите это доказать, оставьте затвор MOSFET открытым, положите одну руку на GND вашей схемы, а другой коснитесь затвора, MOSFET выключится, теперь переключитесь с GND на положительную сторону, коснитесь затвора , и он включится (возможно, медленно, если есть остаточная емкость). Для этого удалите Q2, Q3, R4, R5, R6. Теперь подключите вывод 4 U1 напрямую к R2. Когда светодиод на входе U1 выключен, выходной транзистор U1 неактивен, а R3 подтягивает затвор Q1 к низкому уровню.Включите оптопару, R2 поднимется высоко, и MOSFET включится. Les частей, и очень надежный, я использовал его таким образом в нескольких проектах.ReplyDeleteRepliesReplyAnonomys 27 июня 2017 г. в 13:39Этот комментарий был удален автором.ReplyDeleteRepliesReplyAnonomys 27 июня 2017 г. в 13:43 Вы получили 8V Vgs от, таблицы данных показывают от минимум 2 до максимум 4 В для VgsReplyDeleteRepliesReplyIliah BorgAugust 22, 2017 at 4:04 PMA Небольшой комментарий для (LT) пользователей Spice: при моделировании цепей с разделенными заземлениями полезно разместить конденсатор, например C1 ниже, между основаниями для запуска моделирования без проблем сходимости.В реальной жизни, если заземление остается изолированным, вы можете использовать конденсатор Y-номинала 4,7 нФ для развязки синфазного шума. 4.02.03 PM.pngReplyDeleteRepliesReplyHüseyin Bakışlı24 августа 2017 г., 3:37 AM У меня есть вопрос по Рис. 3 — Схема подключения N-канального МОП-транзистора высокого напряжения от отдельного / изолированного источника питания … Можем ли мы соединить все 3 заземления вместе ( Оптопара, нагрузка и источник)? ReplyDeleteRepliesReplyB.tulsyan 29 августа 2017 г., 12:59 PMI Если я не хочу использовать микросхему драйвера MOSFET, то есть ли какой-либо другой метод управления n-канальным MOSFET высокого уровня с помощью простых компонентов, таких как диод, резистор , cap, BJT и т. д. (без драйвера IC) ReplyDeleteRepliesReplyAquazone AmravatiwalaОктябрь 1, 2017 в 12:56 PMSir Я использую Arduino uno — atmega328p-pu для генерации прямоугольных переменных частот на контакте 17.СЕЙЧАС мне нужен инвертированный импульс на контакте 5, и я хочу включить мертвое время для инвертора H Bridge HIGH, пожалуйста, помогите с кодом для инвертированного импульса на Pine 5 и мертвого времени. Я использую быструю импульсную широкую модуляцию. : 51 PMОчень красиво;) Спасибо !!! Это вызывает другой вопрос => Зачем использовать ir2110, если у вас есть генератор функций? Я просто хотел спросить, когда мы используем в H-мосту модуляцию low-side, high-side или обе и почему? ReplyDeleteRepliesReplyBURUGULA RAMA KRISHNA PradeepИюль 20, 2018 в 2:37 AM Я использую МОП-транзистор irf150n последовательно с током шунтировать 75 мВ / 50 ампер, я буду тестировать емкость свинцово-кислотных аккумуляторов с этой установкой.Но без подачи напряжения на затвор включается МОП-транзистор, и в шунте протекает много тока. В чем может быть причина? ОтветитьУдалить ответы в 1:17 напряжение моего звена постоянного тока составляет 325 В, могу ли я использовать ir2110ic для запуска цепи инвертора Ответить Удалить Ответы Ответить Маргу Маргу 17 марта 2019 г., 6:32 Отлично! огромное спасибо! Я просто переверну сторону МОП-транзистора моей схемы …ОтветитьУдалитьОтветыОтветитьДобавить комментарийЗагрузить больше … Более поздняя записьПредыдущая записьДом и пример: принципиальная схема / схема двухтактного преобразователя с использованием изолированного драйвера полевого МОП-транзистора TLP250 — объяснение и примеры схем Привод высокого напряжения на полевом МОП-транзисторе с N-каналом: когда, почему и как? Боковые схемы и методы привода MOSFET — 7 практических схем Расчет оборотов ферритового трансформатора для автономного SMPS-полумостового преобразователя Генерация синусоидальной волны с использованием SPWM в PIC16F684 Создание собственного ТВ-тюнера ИК-пульт с PIC16F684 Последние сообщения Ваш браузер не поддерживает JavaScript! МеТахмид Я Сайед Тахмид Махбуб из Дакки, Бангладеш, b orn 1 августа 1994 г.Электроника — моя страсть, и с V класса я изучал электронику. Я изучал и работал в основном над SMPS, силовой электроникой, микроконтроллерами и интеграцией микроконтроллеров с SMPS и силовой электроникой. Я использовал микроконтроллеры PIC и AVR — PIC 10F, 12F, 16F, 18F, 24F, dsPIC 30F, 33F, PIC32, ATmega и ATtiny, интегрируя их с различными SMPS и схемами силовой электроники. Я получил степень бакалавра Корнельского университета. (Выпуск 2017 г.) в Итаке, Нью-Йорк, США, по специальности «Электротехника и компьютерная инженерия» (ECE).Я являюсь участником форума www.edaboard.com, где я «Продвинутый членский уровень 5» (наивысший достижимый уровень), а также форума allaboutcircuits.com, где я являюсь «Старшим участником». Я пишу, чтобы помочь инженерам и студентам-инженерам со всего мира решать связанные с электроникой проблемы. Я люблю смотреть и играть в крикет и футбол (футбол), а также слушать музыку. Сейчас я инженер по аппаратному обеспечению в Apple в Кремниевой долине, Калифорния. , США.Посмотреть мой полный профильАрхив блога ► 2017 (1) ► Июнь (1) ► 2016 (2) ► Декабрь (1) ► Февраль (1) ► 2015 (3) ► Декабрь (1) ► Август (1) ► Январь (1) ► 2014 (12) ► октябрь (3) ► июнь (2) ► май (2) ► апрель (1) ► февраль (3) ► январь (1) ▼ 2013 (16) ► ноябрь (1) ► сентябрь (1) ► июль (2) ► июнь (2) ► май (1) ► апрель (1) ► март (1) ▼ февраль (5) N-канальный MOSFET-привод высокого уровня: когда, почему и как…Ферритовый трансформатор превращает вычисление в автономный режим … Генерация синусоидальной волны с «быстрым режимом ШИМ» AVR -… Генерация синусоидальной волны без ECCP — Использование одного C … Демистификация использования указателя таблицы в SPWM — Ap .. . ► январь (2) ► 2012 (23) ► декабрь (4) ► ноябрь (4) ► октябрь (9) ► сентябрь (5) ► март (1) ► 2011 (7) ► июнь (3) ► январь (4) ) ► 2010 (4) ► Декабрь (4) Подписка на ToPosts Сообщения Atom Комментарии Atom КомментарииAwesome Inc. theme. Powered by Blogger.Драйвер Мощный Mosfet Схема Включения — bookarticle Блог bookarticle Драйвер Мощный Mosfet Схема Включения 20.11.2017 0 Комментарии Управление мощной нагрузкой постоянного тока.Часть 3. Кроме того, есть один хороший способ рулить мощной транзисторной нагрузкой полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает обычным транзистору слабым сигналом на затворе управляемым мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. МОП по буржуйски MOSFET расшифровывается как Метал Оксид Полупроводник из этого сокращения становится понятной структурой транзистора. Металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком, служит для одной обкладкой конденсатора и второй обкладка металлический электрод.Когда на затворное сопротивление возникает напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сток исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в результате, сопротивление может снизиться до мизерных значений сотые доли ома, что произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана. Таким транзистором будет мизерная мощность, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и напряжение. разряд конденсатора.Недостаток же вытекает из его емкостных свойств наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутке времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться от постоянной времени RC цепи никуда не денешься. МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего и напряжения в цепи.Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарный пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру. Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору, без разницы, что считать у него истоком, а что стоком разницы между ними нет. На практике есть конструкция в корпусе, что для улучшения характеристик конструкции и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод еще называют паразитным, т.Обладая не сильно габаритным корпусом ТО 9. А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0. Ома. Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7. А, но при этом он умещается в корпусе SO8 размером с тетрадную клеточку. Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера или цифровой схемы является то, что для полноценного открытия до полного насыщения транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжения. Обычно это около 1.МК может выдать максимум 5. Разберем поподробнее и разных драйверов. Nканальный MOSFET Для управления Nканальным полевиком необходимо приложить положительное. Я же хочу показать какие есть схемы управления полевиками. Сложно достать мощные Pch полевики в какойнить деревню. Транзисторный ключ на МОПтранзисторе MOSFET. Если у нас цифровая схема построена на основе КМОПлогики с двухтактным. Рассмотрим схему верхнего плеча на примере IR2117. Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной.Давайте рассмотрим простейшую схему включения транзистора NPN. Силовые транзисторы IGBT и MOSFET стали новыми элементами. Включение транзистора при коротком замыкании в цепи нагрузки. 5 типовая схема подключения драйвера IR2125 с использованием. Резистор RSENSE должен быть достаточно мощным и иметь сверхмалую индуктивность. Всем хороши мощные полевые транзисторы MOSFET, кроме одного. мкость между Vcc и Out символизирует подключение Pканального полевика ,. К сожалению, мощные транзисторы MOSFET пока невозможно изготовить с.Драйверы MOSFET и IGBT компании International Rectifier. В зависимости от типа кристаллов время включения и выключения от микросхем IR. 1 схема полумостового драйвера IR2110 показывает основные схемные. Гальваническая развязка бывает необходима в схемах, где мощный силовой. Драйвер мощных полевых транзисторов MOSFET для. Одна из самых эффективных управления мощной нагрузкой постоянного тока. Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и. Та же ситуация нужно открывать мощный MOSFET в схеме торможения.Тут более мелких транзисторов сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением применить специальную микросхему драйвер, которая сама формирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные драйверы это, например, IR2. Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча или совмещенные, полумостовые. Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора.Используемые N канальные транзисторы обратишь внимание, то увидишь драйвером в верхнем и нижнем плече. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL6. A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток их порой сложно достать. Проблема заключается в том, что обычные мощные полевики уже не являются проблемой, управляющими логическим уровнем бывают далеко не всегда. Дополнительные фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В очередь тебя должен волновать значение тока I Сток или выбирающий транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 1. Следующий важный для тебя параметр это VGS напряжение насыщения Исток Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится приходить из графиков. И ищете график выходные характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS.И прикидыываешь какой у тебя будет режим. Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 1. А. Вольтовый управляющий сигнал На драйвер пожмотился и имеешь только 5. Первое что пришло на ум после этой статьи IRF6. По току подходит с запасом 9. А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8. А падение напряжения на транзисторе составляет около 4. По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4. Ом. А теперь посчитаем потери мощности твой движок жрет 5.А. PIU или, если применить тот же закон Ома, PI2. R. При 8 амперах и 0. Оме потери составят 3. Вт. Больно дофига, не кажется Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим на тогда IRL6. При 8 амперах и 5 вольтах на затвор напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0. 3. Ом и 2. 3Вт потерь, что заметно меньше. Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен.Зовется эта величина Switch Delay или ton, toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1т. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет меньше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватсязакрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что они статического электричества боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги. А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило ни в коем случае нельзя оставить висеть затвор полевика просто иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется.Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 1. Gate до GND для N канального или на V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков. 0 комментариев Оставить комментарий. Автор Напишите что-нибудь о себе. Не нужно придумывать, просто обзор. Архив Ноябрь 2017 Категории Все RSS Feed Powered by Создайте свой собственный уникальный веб-сайт с настраиваемыми шаблонами. Начать блогNB1000 帖 — 网 您好 ， 登录 |注册 |导航 电源 综合 LED 照明 逆变 光伏 拆机 DIY 焊接 专区 单片机 二手 交易 充电 桩 去 论坛> Dianyuan.com Elecinfo.com Elecshop.com 技术 技术 / 电源 管理 测试 / 仿真 / 认证 电子 元器件 电池 / 新 能源 电源 EMC / EMI LED 中小 功率 开关 大功率 与 特种 电源 功率 与 磁 技术处理器 / 单片机 快 充 技术 应用 物 电子 充电 桩 消费 电子 人工智能 移动 通信 热点 二次 召回 ， 这颗 的 的 祸？ … 为什么 大 疆 源 代码 泄露？什么 原因 引起 的？ … AI 修复 的 林青霞 帅气 、 英 气 加 美丽 … 没 买车 的 恭喜 了 华为 刚刚 正式 宣布 … 技术 专题 5G 光速 连接 现在 与 未来 专题 会名 企 要闻 、 技术 研发 、 发展 以及 刚 的 2019MW … 2019 年 慕尼黑 上海 电子 展 电源 网 直播 报道 和 电源 网 一起 “趣” 看 慕 展 ， 共同 见证 电子 产业 发展 趋势 。… B PCB 技巧 与 电路图 本期 专题 是 PCB 板 的 设计 过程 中 会 遇到 什么 问题 什么 样 的 … 公开 课 电源 技术 单片机 测量 热门 应用 设计 工具 -EDA 编程 语言 企业 专区 查看> / 课 / 信号 链接 课程 / 课程 / 课 直播 间 / 下载 热门 LED 逆变 电源 车载 电源 电池 DSP Builder Matlab Active-HDL 9.1 ModleSim PSpice AD ​​CAM350 может быть использован в LLC, если он используется для светодиодных индикаторов.的 … LED 的 设计 及 应用 电解 LED 驱动 电路 的 设计 SG3525 逆变 器 电路图 排行榜 1. 特克 程控 电源 子 【第一 部分】 … 2. Конструкция DC / DC, которая используется для CUK, 3. Нажатие на -24 RC и 4. STC, на котором находится EMI.二手 交易 单片机 逆变 区 综合 热门 热 帖 【2 个 惠普 台式 机 电源 拆机 应急 ， 请求 帮助 【北京】 电源 研讨会 —— 资料 分享 环路 补偿 验证 及 优化 设计 牛逼1000 Вт R4850G6 6 变压器 设计 5000W 高频 隔离 180W LLC 适配器 惊艳 亮相 LLC 拓扑 ， 36V5.2A, LED 恒流 电源 打 打排名 переход | ymyangyong | 417zhouge | zz052025 |心如刀割 | yaojinc1962 | boy59 | qinzutaim |热 推 活动 是 德 DSOX1204G 实战 LLC 瞬态 分析 回帖 活动… 福禄 克 红外 技术 分享 参与 有奖 … 大 华 电子 超值 团购 ， 意向 得 礼 … 金 升阳 «找 你 妹» 游戏 ， 闯关 得 抽奖 … 招聘 热门 职位 电源 研发 工程师 软件 工程师 测试 工程师 PE工程师 助理工程师 子质 工程师 工艺 工程师 生产 FAE 工程师 销售 工程师 硬件 工程师 查看 更多 职位> 热门 地区 深圳 广州 杭州 成都 更多 名 企 技术 (深圳) 有限公司 （首席） 电子 工程师 Electronic Engineer (Разговорный Корея) 电子 测试 工程师 深圳 市 联运 达 电子 有限公司 高薪 诚聘 电源 高级工程师 维修 技术员 助理工程师 子 站 TI 电源 管理 热门 子 TI PI 技术 子 站 TI 汽车 月 PI 技术 论坛 TI 技术 支持 社区 华子 中 茂 IC 方案 Eco Mode 的 高效 14A 降压 、 8A 3D方案 TI 设计 关于 组 充电器 的 解决 TI 参考 设计 关于 伺服 驱动 器 功率 解决 的 方案 TI 参考 设计 最新 技术 TMS570BMS 设计 ds90ub947 和 ds94ub940 之间.速率 和 封装 DS90LV004 和 DS90LV804 的 区别 是 什么？ 活动 重点 推荐 PI 在线 研讨会 兼容 适配器 设计 实现 及 认证 ； 2019.03.08 |活动 历年 活动 2012 2013 2014 2015 2016 2017 务 抽奖 … 赫 联 电子 找答案 抽奖 活 … 泰克 测试 答题 抽奖 活动 2019.03.22 泰克 看 漫画 填表 单 抽奖 活动 2019.03.13全新 CoolGaN ™ 抽奖 活动 2019.02.25 艾 睿 解决 方案 展示会 展示会 2019.02.18 论坛 活动 9102 慕 展 大 揭秘！ 带 你 … 有奖 试用 | 40 Вт 准 谐振 反 … 超 经典 电源 免费 试用2019.02.28 投票 有 好礼 ， 你 就是 锦鲤！ 2019.02.25 最新 无人机 套件 LARIX 免费 试用 招募 中 2018.07.11 BUCK 变换器 免费 试用 征集 中 赠 教程 2017.10.31 会议 直播 进行 时 会议 主题 ： 开关 电源的 分析 和 判定 时间 ： 2019-01-23 主讲 嘉宾 ： 朱华朋 黄 亭 报名 人数 ： 600 回放 USB PD3.0 PPS 兼容 适配器 设计 实现 认证 Jason Yan 08.03.2019 Genesys 系列 可编程 直流 电源 产子， 为 测 丁 炼 2018-11-29 兆瓦 级 电池 包 的 性能 检测 及 模拟 吴丹宁 2018-10-18 线 下 会议 会议 主题 ： 艾 睿 人工智能 & 物 联网 展示会 会议 时间 ： 2019-3-20 会议： 君悦 大 人数 ： 519 报名 西安 深圳 佛山 上海 查看> 上海 务 务 askFAE 您好 登录 |注册 |课.币 煞气 小 刚刚 的 帖子 反 激 整流 MOS Vds 波形 震荡 ， 帮忙 看看 是 什么 原因 被 打 赏 2 电源 chenhuaiji OR子 ORcad ji LLC 帖 电路 被 赏 2 电源的 帖子 拆解 5V / 2A 输出 纹波 波形 被 打 赏 10 电源 币 cjw318 的 帖子 血压计 原理 ， 有 个 请 赐教 ， 谢谢 3 币 tvro 帖子 拆KM100 被 打 赏 10 币 lingyan 的 帖子 超级 电容 的 测试 被 打 5 hk45_0 的 帖子 超级 的 打 赏 5 电源 币 hmy123456 子 变频器 开关 总是打 赏 5 币 ymyangyong 的 帖子 变频器 开关 电源 总是 坏 请 高手 指教！ 被 赏 5 电源 币 十年 封神 路 的 帖子 BOOST 开关 管 发烫 被 打 赏 5 ymyangyong 帖子 爱国者 600gv开关 电源 电压 输出 打 赏 5 zz052025 的 子 求助 全 的 的 赏 5 电源 币 ymyangyong 的 帖子 SD4843 电源 导致 的 交换机 被 5 ymyang的 电源 的 一个 疑问 打 赏 5 FQCAD 的 帖子 逆变 器 输出 被 打 电源 5 电源 币 xzszrs 的 帖子 逆变 器 输出 5 币 ruohan 逆器 输出 波形 削 顶 被 打 赏 5 币 古 通 88 的 帖子 IR2117 无法 输出 高电平 被 打 赏 5 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2010 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003, 001.【DIY 大赛】 半桥 240 Вт 高 功率 密度 LLC 电源 （测试 视频 上 线） 发帖 人 ： 154600 时间 ： 16.08.2018 002. 图解 环路 设计 及 探讨 发帖 人 ： boy59 时间 ： 11.05.2018 003 . 【DIY 大赛】 反 激 再次 挑战 小型 高效 （已 上传 AD9 原 文件） 发帖 人 ： 时间 2018-10-23 004. 【分享】 高 及 应用 发帖 人 ： ceshi- dianyuanwang 时间 ： 2018-07-25 005. 【后羿 DIY】 正弦波 逆变 器 入门 到 精通 —- 300W 300 器 设计 分享 发帖 人 ： 20 年前 时间 ： 2018-03-19 006. 【DIY大赛】 反 6000 Вт PFC 电源 （UCC28070） 原理 图 、 PCB 文件 找 论坛 的 天边 妹妹 要 骄 发帖 人 ： 宛 东 骄子 时间 2018-09-27 007. 高山 云 -DIY 电子 负载 续 此 问题 问题帖 留言 开源 中 程序 已 上传 请 跟帖 有 惊喜 礼子 赠送 发帖 人 ： yueyunno1 时间 ： 2018-12-22 008. LLC 谐振 电路 的 工作 原理 发帖 tangze 时间 ： 2018-03-18 009. 【测试 分享】 60V 12A ， LLC 调 光 LED 驱动 电源 调试 全 过程 发帖 人 ： xd285070 ： 2018-05-04 010.充电 桩 15 кВт 齐全 资料 分享 发帖 人 ： 科技 时间 2018-01-26 011. 【测试 分享 激 开关 发帖 人 ： firefox886 时间 ： 2018-05-08 012. 软件 还是 硬件 ， 这 是 一个 问题？ 发帖 人 ： cjhk 时间 ： 08.10.2018 013. 【DIY 大】 反 激 单 级 PFC 超低 纹波 超低 THD 发帖 人 ： 20 年前 时间 ： 31.10.2018 14. 【DIY 大赛】 正激 现 学 现 做 双 管 正 激 电源 发帖 鱼 崽 时间 ： 23.08.2018 г. 015. 探讨 开关 电源 PID 控制 及 参数 发帖 人 ： boy59 时间 2018-07-09 016. 【DIY 大赛】 正ZCS 管 正 人 ： firefox886 时间 2018-09-02 017. 拆解 明 纬 LLC 拓扑 ， 输出 可调 36V5.2A 的 LED 恒流 电源 发帖 大圣 爱 妖精 2018-12-17 018 . 拆 了 一只 低速 发帖 人 ： yywang 时间 ： 2018-04-04 019. 骄子 说 逆变 《基于 STM8 控制 的 单极性 倍频 SPWM》 发帖 人 ： 宛 东 骄子时间 ： 29.06.2018 020. 【拆机】 kW 级别 的 大功率 电源 欣赏 发帖 人 ： 417zhouge 时间 ： 01.04.2018 21.【我 是 工程师 第四季】 48V-220V 大功率 正弦波 逆变 硬件 实现 过程 发帖 人 ： 逆 时间 ： 2018-01-27 022. 【DIY 大赛】 半桥 180W 全球 LLC 适配器 惊艳 亮相发帖 人 ： Peter01210501 时间 ： 29.09.2018 023. 【DIY 大赛】 正 激 60V / 3000W 推挽 软 开关 正弦波 逆变 器 制作 调试 过程 发帖 ： FQCAD 时间 ： 2018-11-10 024. 【电源 资料】 电源 资料 下载 集合 发帖 人 ： 电源 网 -fqd 时间 ： 31.05.2018 г. 025. 555 时 基 电路 作为 PWM 驱动 在 反 激 中 的 运用 实验 （15V4A） 发帖 人 ： lankejushi 时间 2018- 12-05 026. 5000 Вт 、 高频 、 隔离 、 逆变 器 发帖 人 ： hzx6176 时间 2018-12-14 027. 【测试 分享】 大功率 全 桥 开关 与 调试 （整个 调试 的 各种 波形）发帖 人 ： 心如刀割 时间 ： 2018-05-11 028. 【我 是 工程师 第四季】 图解 法 反 激 设计 boy59 时间 ： 2018-02-05 029. 【测试 分享】 200W 高 密度 LLC电源 测试 发帖 人 ： lf8754321lf 时间 ： 26 мая 2018 г.DSP 试用 DSP 板 试用 中 SPWM 波形 实现 发帖 人 ： yyq0106 2018-10-04 031. 【DIY 大赛】 激 基于 推挽 准 1000W 逆变 器 前 级发帖 人 ： egmicro 时间 ： 08.10.2018 032. PCB 学习 ： 配置 篇 和 快捷 键 篇 从 放弃 ， 从 放弃 到 入门 。。。 发帖 ： s453208 时间 ： 25.05.2018 033. 基于 伏 秒的 同步 整流 方案 探讨 发帖 人 ： boy59 时间 12 декабря 2018 г. 34. 【测试 分享】 很 的 车载 同步 BUCK 电源 设计 发帖 人 ： 154600 2018-06-08 035. 【DIY 大赛】 准 谐振240Вт 电源 （恒压 12V） (更新 EMI 测试 数据) 发帖 人 ： XHH9062 时间 ： 2018-10-17 036. 【拆机】 1600W-12V-131A 电源 拆解 发帖 人 ： 154600 2018-04 -17 037. 【DIY 大赛】 反 激 4 кВт PFC 电源 发帖 人 ： 心如刀割 时间 ： 2018-09-07 038. 浅 试 纳米 晶 12V6000W 正弦波 逆变 器 发帖 婵娟 时间 ： 2018-10- 02 039.反 激 图解 法 （三） 发帖 人 ： boy59 时间 ： 2018-04-04 040. 分享 环路 补偿 TypeⅡ TypeⅢ 参数 设计 法 发帖 人 ： boy59 时间 2018-06-12 041. 华为 R4850G2 和 台 达 4856BC 通信充电器 发帖 人 cy68800665 ： 08.02.2018 042. 求助 UC3842 反 激 电源 的 若干 问题 发帖 人 ： w361 时间 2018-04-28 043. 半桥 驱动 SLM2110S 试用 记 发帖 人 ：萧山 老 寿 时间 ： 2018-11-15 044. 10V-85V 转换 器 5V / 2A 12V / 2A 12V / 8A 效率 95% POE \ 电动 车 发帖 人 ： zhangxuefang 时间 ： 2018-04-24 045. 简约 而不 简单的 PID 人 ： 喔喔 时间 ： 13.11.2018 046. 我 也 组装 3600W0-60V 电源 发帖 人 洋芋 时间 ： 2018-12-24 047. 反 激 斜坡 仿真 验证 发帖 人 boy59 时间 ： 2018-12-19 048. 开源！ EG8011 、 EG1611 、 EG2126 芯片 组 的 的 方案。 的积 很小 ， 推挽 准 egmicro 2018-10-06 049.Печатная плата 学习 ： 原理 图 篇 从 入门 到 放弃 ， 到 入门 。。。 发帖 人 ： s453208 时间 ： 2018-05-31 050. 艾默生 HD4825-3 拆解 与 研究 发帖 人 maijinzhi 时间 ： 2018-04-30 051. DIY 大赛】 反 激 挑战 自己 高 DC-DC 隔离 电源 的 设计 5V20A 发帖 人 ： tanb006 时间 2018-08-22 052. 【DIY 大赛】 反 基于 uc3842 tl494 buck buck 电源 设计 及相关 经验 分享 发帖 人 ： 钢珠 子母弹 时间 ： 01.10.2018 г. 发现 一 台 12V 183A 电源 拆开 大家 研究 研究 发帖 人 ： xujiayu1 时间 ： 16.11.2018 054. 60V / 60A 程控 通讯 稳压 恒流可调 可编程 高精度 大功率 数控 直流 电源 发帖 人 ： mulunliang 时间 ： 13.07.2018 055. 反 激 图解 法 （二） 发帖 人 ： boy59 时间 14.03.2018 056. LLC 电源 那 点 点儿 事发帖 人 ： 初 壹 Chu_yi 时间 ： 30.10.2018 057. 【资料】 参考资料 6 小时 精通 反 电源 及 变压器 设计 发帖 人 ： 大海 的 儿子 时间 ： 26.05.2018 г. 058.【开奖】 测试 分享 大赛！ 示波器 已 备 等 你 了 发帖 人 ： 电源 网 — 天边 时间 ： 04.05.2018 г. 或许 家 的 硬件 工程师 独白 ： 发帖 人 s453208 ： 09.05.2018 060. 【拆机】 拆开 一块 服务器 电源 ， 我 从中 学到 了 什么 发帖 人 ： 雅 兄 时间 ： 2018-04-26 061. 48 кВт 三相 四 线 动力 电 光伏 离 网 市 电 互补 发电开工 ， 现场 直播！ 真诚 欢迎 大家 拍砖 发帖 人 ： heyong163b 时间 09.08.2018 г. 062. 【DIY 大赛】 一款 简易 的 伯德 图 发帖 人 ： boy59 时间 ： 14.09.2018 063.手工 打造 BUCK SR DC-DC 发帖 人 ： 154600 时间 ： 2018-03-20 064. 【竞赛 分享】 大赛 E 题 “变 流 器 负载 试验 中 的 能量 回馈 装置” 发帖 ： 你 真 瞎 时间 ： 2018 -07-28 065. 【DIY 大】 一款 峰值 电流 开关 发帖 人 ： xd285070 时间 ： 2018-08-20 066. 数控 电源 0-60V ， 0-60A ， 3600W 带 串口 通讯 a 发帖 人 ： mulunliang 时间： 09.06.2018 067. 【DIY 大赛】 正 激 双 管 正 激 24V10A 电源 发帖 人 ： hellbaron2008 时间 ： 29.10.2018 068.UC3845 的 一个 DC-DC 同步 整流 ， DC36V-80V ， 12V11.5A 效率 高达 92% 以上 的 电源 测试 板 发帖 forest 李 时间 ： 2018-04-24 069. 【是 科技 感恩 月 征文】的 电源 纹波 测量 方法 (年 后 已 更新) 人 feiyangziwo 时间 ： 2018-01-30 070. 的 98% 并 针对 BOM 和 的 PFC 的 电路图几个 问题 求解。 人 ： 小 圈圈 呀 时间 ： 06.12.2018 071. 拆 华为 R4850G6 发帖 人 ： yywang 时间 ： 26.04.2018 072. 双 管 正 激 波形 异常 请 解答 人 jaybian 时间： 21.12.2018 073. 【DIY 大赛】 探讨 一种 利用 漏 感 储能 的 正反 激 电路 发帖 人 ： boy59 时间 ： 2018-11-08 074. 【DIY 大赛】 全 桥 移 相 全 桥 逆变电源 设计 发帖 人 ： 快乐 的 小 天使 时间 ： 29.10.2018 075. LLC 开 环 测试 的 时候 升压 过程 出现 炸 机 发帖 hust_lilinkai 时间 2018-07-04 076. 【天边 说 事儿】 一个32 岁 入门 的 70 后 程序员 给 我 的 启示 发帖 人 ： 电源 网 — 天边 时间 ： 2018-05-03 077.0 和 1 的 故事 -2 发帖 人 ： cjhk 时间 ： 24 апреля 2018 г. 艾默生 HD4825-3 改 可调 发帖 人 wmx6168 时间 ： 18 января 2018 г. 【DIY 大赛】 激 — 我 的 第开关 电源 发帖 人 ： 吃肉 的 兔子 时间 27.08.2018 080. 100–240 В BUCK-BOOST 500 Вт 隔离 升降 压 PFC 发帖 人 ： 25 января 2018 г. 【我 是第四季】 从小 电源 设计 大 电源 设计 的 漫漫 长 路 发帖 人 ： 417zhouge 时间 ： 2018-01-29 082. 太阳能 控制器 成熟 方案 支持 12V / 24V 锂电池 体 电池 ， 80WLED 光源 发帖 人 ： hheehhaa时间 ： 27.09.2018 083. 【应征 入伍】 （首发） DC-DC / AC-AC 非 隔离 恒流 驱动 IC PWM 线性 调 光 舞台 灯光 LED 电源 内置 方案 发帖 人 ： 一级 代理 SMD802 时间 ： 2018 -03-01 084. 24v-48v 正弦波 逆变 器 2000w 发帖 人 ： 笨猪 的 飞翔 梦 88 ： 2018-08-01 085. KT1100 降压 型 高精度 （6V-55V 8A） 模拟 PWM 调光 方案 入伍 发帖 人 ： SD7530 时间 ： 30 мая 2018 г. 086.【DIY 大】 反 激励 测试 辅助 电源 人 ： 高手 1997 时间 ： 06.09.2018 087. ДИОДЫ 美 台 AL1788 AL8862 全 电压 输入 隔离 原 边 式 高 PF 恒压 30 Вт 智能 调 光 发帖 人 ： yhwy 时间： 28 марта 2018 г. 088. 半桥 140 кГц 高频 焊 台 初步 调试 完成 小小 庆祝 一下 发帖 人 ： yanshengdian 时间 ： 2018-12-06 089. 设计 RCC ， 介绍 为什么 这样 ， 并 给出 saber 仿真 模型 发帖 人： Hihiliu 时间 ： 01.01.2018 090. 【DIY 大赛】 反 激 开关 电源 120W / 24V 发帖 人 ： gxg1122 时间 ： 13.09.2018 091. 如何 PCB 层 设计 让 PCB 的 EMC 效果 最优 呢？发帖 人 ： jinlai2015 时间 ： 25.04.2018 092. 百世 之 师 、 不忘 初 心 —— 泰克 MSO58 示波器 首发 发帖 人 ： javike 时间 ： 12.04.2018 093. 【DIY 原创 大赛】 获奖 名单 公布！ 发帖 人： 电源 网 -fqd 时间 ： 13.08.2018 094. 谁说 单 级 PFC 落伍 发帖 人 ： 20 时间 ： 26.02.2018 095. 亚洲 区 首发 DC-DC5-100V 降压 恒流 调 光 无共 阳极 驱动 H5119 ， 调 光 频率 大 30KHz PWM 调 光 ​​无 频闪 RGBW 调 光 模拟 调 光线 性 光 0-10V LED 景观 照明 ， 洗 墙 灯 户外 照明 ， 景观 光源 ，灯 ， 智能 照明 ， 摄影 补 光 灯 ， 点阵 屏 ： eisen 时间 ： 23 апреля 2018 г. 096.【冰 糖葫芦 娃】 之 电 赛 经验 人 ： 冰 糖葫芦 时间 2018-05-07 097. 【后羿 DIY】 500 Вт 正弦波 逆变 小 ： 绩溪 好 小 官 时间 ： 2018-04- 10 098. 120 Вт 和 200 Вт 单极 PFC ， 隔离 发帖 人 ： 一心 一 时间 ： 27.04.2018 г. 099. 【DIY 大赛】 反 激 单片机 反 激 电源 发帖 人 cjhk 时间 时间 16.10.2018 100. 【DIY大赛】 反 小 体积 5W 多 路 电源 发帖 人 ： 雅 兄 时间 ： 2018-11-09 TI 更多 >> LMR14030 输出 电压 波动 问题 LMR14030 上 电 烧 问题 LMH6502 原理 及 仿真 问题 DAC 这是 什么 意思 SN74LVTh26245A 的 功耗 如何 计算？ 免费 课程 更多 >> DC-DC 的 的 数字 化 控制 手把手教 你 DSP- 基于 TMS320F28335 电子 产子.单片机 ARM-STM32 前沿 更多 >> 张 首 晟 眼中 的 量子 计算 人工智能 和 区块 链 扒 ， 汽车 无线 充电 技术 的 干货 | 的 电路 文 搞懂 高变压器 磁芯 损耗 的 计算！ 中国 能否 跳离 IP 核 另起炉灶？ 精子 文档 更多 >> 下载 单 相 正弦波 逆变 电源 的 设计 【拓扑 结构 电压 模式 与 电流 模式 比较 式 开关 电源 变压器 设计 (AP 法) 【下载】 磁环 电感 精确 计算 电子 表格 社区 活动 更多 >> 全方位 解读 联网 技术 及 上传 优质 资料电源 币 2018 泰克 «馒头» 中国 行 晒 实验室 你 看 电影 Netbroad (网 博 互动) 11006234 增值 电信 业务 经营 许可证 B2-20120058 互联网 违法 不良 信息举报 Сообщение о незаконной и недостоверной информации в Интернете, редактор @ netbroad.com 022-583

Управление нагрузкой при малом напряжении. Управление мощной нагрузкой переменного тока

Симистор («триак» по терминологии, принятой в США) — это двунаправленный симметричный тиристор. Симисторы очень удобны для систем ключевого регулирования в цепях переменного тока. Как следствие, они практически вытеснили тиристоры из бытовой техники (стиральные машины, пылесосы и т.д.).

У симистора нет анода и катода. Его электрод вывода называются: УЭ (управляющий электрод), СЭУ (силовой электрод, расположенный ближе к УЭ), СЭ (силовой у основания прибора).Существуют также аналогичные зарубежные названия, принятые в триаках, соответственно, «G» (ворота — затвор), «Т1» (главный терминал 1) и «Т2» (главный терминал 2).

Симистор, в зависимости от конструкции, может открываться как положительными, так и отрицательными импульсами на выводе УЭ. Ветви ВАХ симметричные, ток через силовые электроды может быть и втекающим, и поэтому вытекающим. Итого, различают четыре режима работы в квадрантах 1… 4 (Рис. 2.105).

Рис. 2.105. Режимы работы симисторов (триаков).

Первыми были разработаны четырёх квадрантные симисторы или, по-другому, 4Q-TpnaKM. Они требуют для нормальной работы введения в схему демпферных ЛС-цепочек (100 Ом, 0,1 МК Ф), которые устанавливаются силовым электродам СЭУ и СЭ. Таким нехитрым способом снижается скорость нарастания напряжения через симистор и устраняются ложные срабатывания при повышенной температуре и индуктивной или ёмкостной нагрузке.

Технологические достижения последнего времени позволили создать трёхквадрантные симисторы или, по-другому, 3Q триаки.Они, в отличие от симисторов «4Q», работают в трёх из четырёх квадрантов и не требуют ЯС-цепочек. Типовые параметры 3Q-TpnaKOB Hi-Com BTA208… 225 Philips: максимальное коммутируемое напряжение 600… 800 В, ток силовой части 8… 25 А, ток отпирания затвора (УЭ) 2… 50 мА, малогабаритный SMD-корпус.

Схемы подключения симисторов к MK можно условно разделить на две группы: без развязки от сети 220 В (Рис. 2.106, a… r) и с гальванической изоляцией (Рис. 2.107, а… л).

Некоторые замечания.Типы указанных на схемах симисторов однообразны, в основном КУ208х, BTxxx, MACxxx. Это сделано специально, чтобы заострить внимание на схемотехнике низковольтной управляющей части, поскольку она ближе всего к MK. На практике можно использовать другие типы симисторов, следя за их выходной мощностью и амплитудой управляющего тока.

Демпферные цепочки в силовой части на схемах, как правило, отсутствуют. Это упрощение, чтобы не загромождать рисунки, устойчивым к нагрузке R H носит чисто активный характер.В реальной жизни демпфирование необходимо для 4Q-триаков, если нагрузка имеет значительную индуктивную или ёмкостную составляющую.

а) ВЫСОКИЙ уровень на выходе МК открывает транзистор VT1, через который включается симистор VS1. Варистор RU1 защищает симистор от всплесков напряжения, начиная с порога 470 В (разброс 423… 517 В). Это актуально при индуктивном режиме нагрузки jR H;

б) аналогично Рис. 2.106, сигнал а, но с другой полярностью на выходе MK и с транзистором VT1 другая структура, функция функции инвертора напряжения.Благодаря низкому сопротивлению резистора R2, повышается помехоусточивость. Сопротивление резистора R2 выбирается по тем же критериям, что и для схем на тиристорах;

Рис. 2.106. Схемы подключения симисторов к МК без гальванической изоляции.

в) высоковольтный транзистор ГУ2замыкаетдиагональдиодного моста VD1 при НИЗКОМ уровне на линии MK. Транзистор VT1 в момент рестарта MK находится в открытом состоянии из-за резистора R1, при этом симистор VS1 закрывается и ток через нагрузку R H не протекает;

г) прямое управление симистором VS1 с одного или нескольких выходов MK.Запараллеливание линии при недостаточном токе управления (показан пунктиром). Ток через нагрузку R H не более 150 мА. Возможные замены: VS1 — MAC97A8, VD2 — KC147A.

а) симистор VS1 включается / выключается при наличии / параметрах импульсов 50… 100 кГц, генерируемых с выхода МК. Изолирующий трансформатор T1 наматывается на кольце из феррита N30 и содержит в обмотке I — 15 витков, в обмотке II — 45 витков провода ПЭВ-0.2;

б) простая схема трансформаторной развязки.Симистор VS1 включается короткими импульсами с выхода МК. Ток управления зависит от коэффициента трансформации 77;

Рис. 2.107. Схемы гальванической изоляции МК от симисторов.

в) разделительный трансформатор T1 наматывается на ферритовом кольце M1000HM размерами K20xl2x6 и содержит в обмотке I — 60 витков, в обмотке II — 120 витков провода ПЭВ-0.2. Цепочка R3, C1 накапливает энергию для импульсной коммутации транзистора K77;

г) если не требуется частое включение / выключение нагрузки, то для гальванической развязки можно использовать реле K1.Его контакты должны выдерживать без пробоя переменное напряжение 220 В. В некоторых токоограничивающий схемор R3 закорачивают;

д) контакты геркона SF1 замыкаются при протекании тока через катушку индуктивности L1, которая намотана на его корпус. Достоинство — сверхбольшое сопротивление изоляции;

е) гальваническая развязка на транзисторной оптопаре ВУ1. Резистор R3 повышает помехоустойчивость, но может отсутствовать. Резистор Я2определяет порог открывания транзистора VT1.При использовании симисторов КУ208, TC106-10 сопротивление резистора Я2уменьшают до 30… 75 кОм;

ж) симистором VS1 управляет драйвер DA1 (по-старому, КР1182ПМ1), обеспечивающий плавное изменение тока в нагрузке R H в зависимости от напряжения на конденсаторе C1. Если транзистор оптопары W / закрыт, то конденсатор С1 заряжается от внутреннего ИОН ​​микросхемы DA1 и в нагрузке устанавливает максимальное напряжение. Резистор R4 может отсутствовать при наличии резистора R3. Резистор R3 можно закоротить при наличии резистора R4 \

з) гальваническая развязка на опторезисторе VU1.Резистором R1 подбирается ток через своизлучатель VU1 и, соответственно, ток управления симистором VS1;

и) применение двух оптотиристоров VU1, УУ2щ \ я коммутации симистора VS1 в любом пупериоде сетевого напряжения. Резистор Л2ограничивает ток управления симистора;

к) питание входа УЭ симистора VS1 осуществляется от отдельной низковольтной обмотки промышленного трансформатора T1ТПП235-220 / 110-50;

л) применение оптотиристора VU1 для управления симистором VS1 (замена КУ208Д1).Из двух токоограничивающих резисторов R2, R3 обычно оставляют один, второй замыкают перемычкой. Замена VD1 — мост КЦ407А или четыре отдельных диода КД226.

Источник :
Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2,: ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с .: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

В следующих устройствах, которые должны стать внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера — светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства… ну Вы поняли.И как бы не была заезжена тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :). Я кратенько, в рекомендательной форме, наиболее распространенные способы подключения нагрузки (если Вы что-то захотите добавить — буду только рад).
Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале (микроконтроллер все-таки цифровое устройство) и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено.Начнем.

Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.д. Такая нагрузка наиболее просто (и наиболее часто) подключается к микроконтроллеру.

1.1 Подключение нагрузки через резистор.
Самый простой и, наверно, чаще всего используется способ, если речь идет о светодиодах.

Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимых 20мА .Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать сопротивление можно зная сопротивление нагрузки Rн.

Rгасящий = (5в / 0,02А) — Rн = 250 — Rн

Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать — ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. Достоинство способа очевидно — простота.

1.2 Подключение нагрузки при помощи биполярного транзистора.
Если так случилась, что нагрузка потребляет более 20мА, ясное дело, резистор тут не поможет. Нужно как-то увеличить (читай усилить) ток. Что применяют для усиления сигнала? Правильно. Транзистор!

Для усиления удобней применять n-p-n транзистор, включенный по схеме ОЭ . При таком способе можно подключить нагрузку с большим напряжением питания, чем питание микроконтроллера.Резистор на базе — ограничительный. Может работать в широких пределах (1-10 кОм), в любом случае транзистор будет работать в режиме насыщения. Транзистор может быть любой н-п-н транзистор. Коэффициент усиления, практически не имеет значения. Выбирается транзистор по току коллектора (нужный нам ток) и напряжению коллектор-эмиттер (напряжение которым запитывается нагрузка). Еще имеет значение рассеиваемая мощность — чтоб не перегрелся.

Из распространенных и легко доступных можно заюзать BC546, BC547, BC548, BC549 с любыми буквами (100мА), да и тот-же КТ315 сойдет (это у кого со старых запасов остались).
— Даташит на биполярный транзистор BC547

1.3 Подключение нагрузки при помощи полевого транзистора.
Ну а если ток нашей нагрузки лежит в пределах десятка ампер? Биполярный транзистор применить не получиться, так как токи управления таким транзистором велики и скорей всего превысят 20мА. Выходом может служить или составной транзистор (читать ниже) или полевой транзистор (он же МОП, он же MOSFET). Полевой транзистор просто замечательная штука, так как он управляется не током, а потенциалом на затворе.Это делает возможным микроскопическим током на затворе управления большими токами нагрузки.

Для нас подойдет любой n-канальный полевой транзистор. Выбираем, как и биполярный, по току, напряжению и рассеиваемой мощности.

При включении полевого транзистора нужно учесть ряд моментов:
— так как затвор, фактически, является конденсатором, в моменты переключения транзистора через него текут большие токи (кратковременно). Для того, чтобы ограничить эти токи в затвор, ставить ограничивающий резистор.
— транзистор управляется малыми токами и выходом микроконтроллера, к которому подключен затвор, установленный в высокоимпедансном Z-состоянии полевик начинает открываться-закрываться непредсказуемо, вылавливая помехи. Для устранения такого поведения ножку микроконтроллера нужно «прижать» к земле резистором порядка 10кОм.
У полевого транзистора на фоне всех его положительных качеств есть недостаток. Платой за управление малым током является медлительность транзистора. ШИМ, конечно, он потянет, но на превышение допустимой частоты он Вам ответит перегревом.

1.4 Подключение нагрузки при помощи составного транзистора Дарлингтона.
Альтернативой применения полевого транзистора при сильноточной нагрузке является применение составного транзистора Дарлингтона. Внешне это такой-же транзистор, как скажем, биполярный, но внутри для управления мощным выходным транзистором используется предварительная усилительная схема. Это позволяет малыми токами управлять мощной нагрузкой. Применение транзистора Дарлингтона не так интересно, как применение сборки таких транзисторов.Есть такая замечательная микросхема как ULN2003. В ее составе аж 7 транзисторов Дарлингтона, причем каждый можно нагрузить током до 500мА, причем их можно выполнять для увеличения тока.

Микросхема очень легко подключается к микроконтроллеру (просто ножка к ножке) имеет удобную разводку (вход напротив выхода) и не требует дополнительной обвязки. В результате такой удачной конструкции ULN2003 широко используется в радиолюбительской практике. Соответственно достать ее не составляет труда.
— Даташит на сборку Дарлингтонов ULN2003

Если Вам нужно настроить устройство переменного тока (чаще всего 220в), то тут все, но не на много.

2.1 Подключение нагрузки при помощи реле.
Самым основным и, наверное, самым надежным есть подключение при помощи реле. Катушка реле, сама собой, является сильноточной нагрузкой, поэтому напрямую к микроконтроллеру ее не включишь. Реле можно подключить через транзистор полевой или биполярный или через туже ULN2003, если нужно несколько каналов.

Достоинства такого большого коммутируемого ток (зависит от выбранного реле), гальваническая развязка. Недостатки: ограниченная скорость / частота включения и механический износ деталей.
Что-то рекомендовать для применения не имеет смысла — реле много, выбирайте по нужным параметрам и цене.

2.2 Подключение нагрузки при помощи симистора (триака).
Если нужно управлять мощной нагрузкой переменного тока, особенно если нужно управлять выдаваемой на нагрузку (димеры), то Вам просто не обойтись без применения симистора (или триака).Симистор открывается коротким импульсом тока через управляющий электрод (причем как для отрицательной, так и для положительной полуволны напряжения). Закрывается симистор сам, в момент отсутствия напряжения на нем (при переходе напряжения через ноль). Вот тут начинаются сложности. Микроконтроллер должен контролировать момент перехода через ноль напряжения и в точно определенный момент подавать импульс для открытия — это постоянная занятость контроллера. Еще одна сложность это отсутствие гальванической развязки у симистора.Приходится ее делать на отдельных элементах усложняя схему.

Хотя современные симисторы управляют довольно малым током и их можно подключить напрямую (через ограничительный резистор) к микроконтроллеру, из соображений безопасности приходится их выполнять через оптические развязывающие приборы. Причем это касается не только цепей управления симистором, но и цепей контроля нуля.

Довольно неоднозначный способ подключения нагрузки. Так как с одной стороны включения микроконтроллера и относительно сложного схемотехнического решения.С другой стороны позволяет очень гибко манипулировать нагрузкой. Еще один недостаток применения симисторов — большое количество их цифрового шума, создаваемое при работе — нужны цепи подавления.

Симисторы довольно широко используются, а в некоторых областях просто незаменимы, поэтому достать их не составляет каких либо проблем. Очень часто в радиолюбительстве применяют симисторы типа BT138.

06 янв 2017

На практике возникает необходимость управления при помощи цифровые схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным электрическим прибором.Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи.

Условно можно выделить 3 группы методов:

1. Управление нагрузкой постоянного тока.
   • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
   • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
   • Транзисторный ключ на IGBT.
2. Управление нагрузкой переменного тока.
   • Тиристорный ключ.
   • Симисторный ключ.
3. Универсальный метод.

Выбор способа управления как зависит от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Для тока $ I_ {LED} = 0 {,} 075 \, А $ управляющий ток должен быть в $ \ beta = 50 $ раз меньше:

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным $ V_ {EB} = 0 {,} 7 \, В $.

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через нее может достигать нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент $ \ beta $ может быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применить каскад из двух транзисторов.Первый транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты $ \ beta $ двух транзисторов умножаются, что позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить эмиттер и базу резистором.

Сопротивление

должно быть достаточно большим, чтобы не влиять на ток база — эмиттер.Типичные значения — 5… 10 кОм для напряжений 5… 12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры таких транзисторов приведены в таблице.

В остальном работа ключа остаётся такой же.

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET, то есть полевые транзисторы с изолированным затвором (они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше порогового, то транзистор открывается.При этом управляющий ток через транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё время, пока транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET (даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что н-канальные транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку.Если подключить её «Снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что транзистор открывается, если напряжение между затвором и истоком большим пороговое. При подключении снизу нагрузка будет давать дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или открыться не полностью.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует, фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

где $ V $ — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как постоянная времени $ \ tau = RC $ увеличится. Это важно, если транзистор часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это пороговое напряжение $ V_ {th} $, максимальный ток через сток $ I_D $ и сопротивление сток — исток $ R_ {DS} $ у открытого транзистора.

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Модель	$ V_ {th} $	$ \ макс \ I_D $	$ \ max \ R_ {DS} $
2N7000	3 В	200 мА	5 Ом
IRFZ44N	4 В	35 А	0,0175 Ом
IRF630	4 В	9 А	0,4 Ом
IRL2505	2 В	74 А	0,008 Ом

Для $ V_ {th} $ максимальные значения.Дело в том, что у разных транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведенных моделей транзисторов достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях нагрузой нагрузки даже оно может привести к выделению правительства мощность в виде тепла.

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока большим пороговое напряжение, то транзистор открывается и сопротивление сток — исток мало.Однако, напряжение при включении не может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится входящее часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и обратно.

Ещё обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального транзистора — она ​​расположена «сверху». Если расположить её между транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется не полностью и может перегреться и выйти из строя.

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору. между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор сверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например, IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включения нагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять «Висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, использование драйвера позволяет наиболее эффективно использовать транзистор.

IGBT

Ещё один интересный класс полупроводниковых приборов, которые можно использовать в качестве ключа — это биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Они сочетают в себе преимущества МОП-, так и биполярных транзисторов: управляются напряжением, имеют большие значения предельно допустимых напряжений и токов.

Управлять ключом на IGBT можно так же, как и ключом на MOSFET. Из-за того, что IGBT применяются больше в силовой электронике, они обычно используются вместе с драйверами.

Например, согласно даташиту, IR2117 можно использовать для управления IGBT.

Пример IGBT — IRG4BC30F.

Все предыдущие схемы отличное то, что нагрузка хоть и была мощной, но работала от постоянного тока. Вах была чётко выраженные схеменные земля и линия питания (или две линии — для контроллера и нагрузки).

Для цепей переменного тока нужно использовать другие подходы. Самые распространённые — это использование тиристоров, симисторов и реле. Реле рассмотрим чуть позже, а пока поговорим о первых двух.

Тиристоры и симисторы

Тиристор — это полупроводниковый прибор, который может находится в двух состояниях:

• открытый — пропускает ток, но только в одном направлении,
• закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо.Половину времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может профессиональных для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек необходимой мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

• подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
• подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв полярность или снизив ток через эту величину, меньше чем так называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно у значение тока удержания ($ I_H $). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не откроется.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например, MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА, поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до 1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера. симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они переключаются только в начале периода, что снижает помехи в электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое — симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 230 В в электросети (текущий стандарт для России, Украины и многих других стран) — это значение действующего напряжения. Пиковое напряжение равно $ \ sqrt2 \ cdot 230 \ ок. 325 \, В $.

Управление индуктивной нагрузкой

При индуктивной нагрузке, такой как электродвигатель, или при наличии помех в сети напряжение может стать достаточно большим, чтобы симистор самопроизвольно открылся. Для борьбы с этим явлением в необходимо добавить снаббер — это сглаживающий конденсатор и резистор параллистору.

Снаббер не сильно улучшает ситуацию с выбросами. без него.

Керамический конденсатор должен быть рассчитан на напряжение, большее пикового в сети питания.Ещё раз вспомним, что для 230 В — это 325 В. Лучше брать с запасом.

Типичные значения: $ C_1 = 0 {,} 01 \, мкФ $, $ R_4 = 33 \, Ом $.

Есть также модели симисторов, которым не требуется снаббер. Например, BTA06-600C.

Примеры симисторов

Примеры симисторов представлены в таблице ниже. Здесь $ I_H $ — ток удержания, $ \ max \ I_ {T (RMS)} $ — максимальное напряжение, $ \ max \ V_ {DRM} $ — максимальное напряжение, $ I_ {GT} $ — отпирающий ток.

Модель	$ I_H $	$ \ max \ I_ {T (RMS)} $	$ \ max \ V_ {DRM} $	$ I_ {GT} $
BT134-600D	10 мА	4 А	600 В	5 мА
MAC97A8	10 мА	0,6 А	600 В	5 мА
Z0607	5 мА	0,8 А	600 В	5 мА
BTA06-600C	25 мА	6 А	600 В	50 мА

Электромагнитные реле

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой, причём индуктивной.Поэтому для включения или выключения реле нужно использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать нагрузку, потребляющую ток до 15 А.

Твердотельные реле

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается используя недостатками:

• это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
• меньшая скорость переключения,
• сравнительно большие токи для переключения,
• контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных реле. Это, фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой, содержит внутри полноценную схему мощного ключа.

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может маленький перед радиолюбителем.

Ключ на плечо! — особенности применения высоковольтных драйверов IR

Все схемы нарисованы в KiCAD.В последнее время для своих проектов использую именно его, очень удобно, рекомендую. С его помощью можно не только чертить схемы, но и проектировать печатные платы.

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома . Первое что приходит на ум — реле . Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор. Во первых они дорогие, во втором, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как какая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг.Ну, а третье, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры . Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139
Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод , даже обозначение сходное. Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую.Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход .
Если на управляющий вход не подать ток открытия , то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется . Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора , то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательную другую. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется. Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный , работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку . То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение . Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041 .Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере подается сигнал светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Во, можно и без развязки и тоже будет работать, но за хороший тон считается всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью.Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

МОП (по буржуйски MOSFET ) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал, который служит одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком.Когда на затвор возникает напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые напряжения ома, а если напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной , по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостных свойств — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутке времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего и напряжения в цепи.Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарный пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (н канальный) и IRF9630 (п канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом ТО-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А.Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314 , способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпусе SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровые схемы) является тем, что для полноценного открытия до полного насыщения этого транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжения.Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, кроме основных функций управления сигналами в качестве дополнительных фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя , перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложно, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока — I Drain или I D выбирает транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процента так на 10.Следующий важный для тебя параметр это V GS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, говоря проще, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится приходить из графиков. И ищете график выходные характеристики Зависимость I D от В DS при разных значениях V GS . И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. Вольтовый управляющий сигнал На драйвер пожмотился и имеешь только 5.Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Глянем на выходную характеристику:

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Задержка переключения или тн. , т откл. , в общем, как то так. Ну, а частота это 1 / т. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора C iss исходя из нее, также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянное время заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие.Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открываться / закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно электричества, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО . Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать.Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

Н-канальный полевик? В верхнем ключе?

Работа с электроникой (и микроконтроллерами в частности) имеет одно интересное свойство — нередко приходитсяыхать жизнь и разум в устройстве, которые мигают, жужжат и пыхтят. Обычно эти процессы требуют больше тока, чем может пропустить через себя умная часть схемы, и тогда между логикой и нагрузкой ставится ключ.

При питании постоянным напряжением можно говорить о двух вариантах ключей.Нижний ключ отрубает от нагрузки минус — подходящая работа для NPN-транзистора или N-канального полевика. Верхний ключ коммутирует плюс — обычно сюда ставят PNP или P-канальный … но не всегда.

Открытые даташиты на драйверы IR2101, IR2102 и их 3-фазных братьев — IR2130 и HIP4086. Находим типовые схемы и-и-и что мы там видим?

источник: infineon, IR2101 / IR2102 даташит

В обоих плечах стоят N-канальные полевики. Есть даже одноканальные драйверы верхнего плеча IR2117 и IR2118, так же заточенные под N-MOSFET.

Как такое возможно?

Канал полевого транзистора в открытом состоянии — это, по сути, резистор с очень маленьким сопротивлением. Чтобы перевести канал в такое состояние, нужно вкачать достаточный заряд в затвор — подать на него напряжение относительно истока (V _GS ). Для N-канального V _GS — положительная величина, и вот тут с верхним ключом получается засада …

Раз это верхний ключ, то он должен подключить нагрузку к плюсу питания.При этом, раз это N-канальный полевик, то питание будет на стоке (сток), нагрузка подключена к истоку (источник). Значит, открытый транзисторе мы хотим увидеть на истоке питания, самый высокий доступный потенциал плюс в схеме. Но чтобы транзистор открылся, на затворе требуется потенциал еще больше. Нужен способ прыгнуть выше головы.

Как ни странно, сделать это не слишком-то и сложно. Прием называется загрузочный конденсатор, и магия здесь в двух компонентов компонента — диоде и конденсаторе (ну и драйвере, может с ними дружить).В целом, работает это дело в 2 этапа.

Рассмотрим на фрагменте Н-моста. На первом этапе верхний ключ закрыт, нижний открыт и конденсатор «видит землю». Если он разряжен, то через него сквозь диод и сквозь нижний ключ протекает ток. До тех пор, пока конденсатор не зарядится до напряжения питания драйвера.

На втором этапе нижний ключ закрывается и у конденсатора «земля уходит из-под ног». Напряжение на конденсаторе итак не может измениться мгновенно, а уж в наличии обратно включенного диода — и подавно.Поэтому с точки зрения он превращается в батарейку, которая подключается к минусом к истоку верхнего полевика. Теперь затвор сможет получить нужное ему V _GS выше питания, транзистор откроется и все будут довольны.

С идеальными компонентами верхний ключ можно было бы держать открытым вечно. Но все же конденсатор потихоньку разряжается из-за токов утечки, паразитных сопротивлений и прочих обидных вещей. Поэтому надо периодически повторять первый этап — закрывать верхний ключ и давать конденсатору дозарядиться.

В расчете номинала конденсатора главные роли играют два человека. Первый из них — Q _г транзистора (общий заряд затвора), измеряемый в кулонах и соответствует в даташите. Второй — допустимое уменьшение напряжения на конденсаторе после того, как он отдаст заряд затвору. Эта величина выбирается инженером с опорой на характеристики драйвера, список используемых номиналов и впечатления от обеда в заводской столовой. В итоге остается лишь поделить одно на другое:

C = Q / ΔV

Если время включения верхнего ключа может быть достаточно большим, то при рассмотрении учитываются упомянутые утечки.Более подробные формулы и примеры рассчета можно посмотреть в AN-6076 от ON Semiconductor или AN9324 от Intersil. Обычно адекватные номиналы конденсатора лежат в пределах от сотен нФ до мкФ.

Ради чего вся эта макарена? N-канальные полевики считаются более дешевыми, надежными и вообще «более лучшими» в сравнении с аналогичными P-канальными. Кроме того, оптимизация перечня элементов — для снабженца один тип транзисторов лучше разных двух. И даже если сделать «по логике» и поставить P-канальный в верхнее плечо, все равно могут потребоваться дополнительные усилия, особенно если напряжение в силовой части выше, чем питание драйвера.

Немного схемотехнических извратов или пара слов о экономии выводов — Студопедия

То что не удается запаять приходится программировать. (С) народная мудрость.

Очень часто бывает так, что вроде бы и контроллера под хватает задачу с лихвой, и быстродействия через край, а ножек не хватает. Вот и приходится ставить избыточный и более дорогой микроконтроллер только потому, что у него банально больше выводов. Покажу парочку примеров программного кода сэкономить на железе.

Во главу угла такой экономии обычно ставится принцип динамического разделения назначения выводов во времени. То есть, например, вывод может работать на какую-либо шину, а когда шина не активна, то через этот же вывод можно проверить состояние кнопки, или что нибудь передать на другую шину. Быстро (десятки или даже тысячи раз в секунду) переключаться между разными назначениями можно добиться эффекта одновременной работы.

Главное, тут след двух правил:

• Два разных применения не должны мешать друг другу т.е. разделение во времени должно быть построено таким образом, чтобы эта функция не искажала результат работы проверяемой функции.
• Ни в коем случае нельзя допускать конфликта уровней напряжений.

Приведу пример:

• У есть у нас вывод на который повешан выход с некого датчика и кнопка. Выход с датчика может быть 0, 1 в активном режиме и Hi-Z, когда на датчик не приходит сигнал Включить.
• Кнопка же дает на линию жесткого 0, путем короткого замыкания.

Как это должно работать:
Скажем, основную часть времени в вводе микроконтроллера настроен на вход Hi-Z и мы снимаем показания с датчика на который подан еще и сигнал Enable. Когда нам надо опросить кнопку, то мы отбираем у датчика Включить и его выходы становятся в режим Hi-Z и нам не мешают. Вывод микроконтроллера мы переводим в режим Pull-Up и проверяем нет ли на ввод нуля — сигнал вводой кнопки. Проверили? Переводим вход МК в Hi-Z вход и подаем Включить на датчик снова.И так много раз в секунду.

Тут у нас возникает два противоречия:

• Логическое противоречие
  0 на линии может быть в двух случаях от датчика или от кнопки. В этом случае, пользуясь здравым смыслом и передаваемым функционалом, мы используем логическое сообщение во время разговора.
  Просто будем знать, что кнопка показывает датчик. В тот момент, когда ждем данные с датчика, просто не опрашиваем кнопку.От тупых действий, конечно, это не защитит. Но для упрощения пример от дурака я сейчас во внимание не беру.
• Электрическое противоречие
  Если датчик выставит 1, мы нажмем кнопку, то очевидно, что GND с Vcc в одном проводе не уживутся и кто нибудь умрет. В данном случае умрет выход датчика, как более слабый — куда там хилому транзистору тягаться с медной кнопкой.
  Организационными методами такое противоречие не решить — на глаз нельзя определить напряжение на линии и решить можно жать кнопку или нет.Да и в каком месте сейчас можно тоже только догадываться. Поэтому решать будем схемотехнически.
  Добавим резистор в цепи кнопки, резистор небольшой, рассчитывается из ограничения тока самого слабого вывода линии.
  Если у нас, например, вывод датчика может дать не более 10мА, то резистор нужен такой, чтобы ток через него от Vcc до GND не превышал этой величины. При питании 5 вольт это будет 510Ом. Теперь, даже если на линии со стороны датчика будет ошибка логического уровня т.к. резистор рассчитан с учетом максимальной нагрузки порта

Пример получился немного сумбурный, но суть думаю понятна. Я хочу, чтобы ты увидел и понял не только как делается, но и зачем это делается 🙂

Ну и несколько примеров функций на одной ноге:
Во-первых, ISP разьем . Я уже давным давно забыл, что такое тыкать микроконтроллер вначале в колодку программатора, потом в плату, потом обратно и так по многу раз, пока прогу не отладишь.У меня на плате торчат 6 выводов ISP разьема и при отладке программатора вечно воткну в плату, программу перешиваю порой по нескольку раз в 10 минут. Прошил — проверил. Не работает? Подправил, перепрошил еще раз… И так до тех пор пока не заработает. Ресурс у МК на перепрошивку исчисляется тысячами раз. Но ISP разьем сжирает выводы. Целых 3 штуки — MOSI, MISO, SCK.
В принципе, на эти выводы можно еще повесить и кнопки. В таком случае никто никому мешать не будет, главное во время прошивки не жать на эти кнопки.Также можно повесить и светодиоды (правда в этом случае простейший программатор Громова может дать сбой, а вот USBasp молодцом!) Тогда при прошивке они будут очень жизнерадостно мерцать :)))

На линии под ISP можно повесить и что нибудь другое, главное, , чтобы при прошивке это ЧТОТО не начало ВНЕЗАПНО чудить . Например, управление стокилограммовым манипулятором висит на линии ISP и во время прошивки на него пошла куча бредовых данных — так он может свихнуться и кому нибудь бошку разнести.Думать надо, в общем. А вот с каким нибудь LCD вроде HD44780, который работает по шинному интерфейсу прокатит такая схема:

Резисторам в 10к отделяем линии программатора от основной схемы. В таком случае, даже если там будут какие-либо другие логические уровни, их легко пересилит и спокойно прошьет микросхему. А при нормальной работе шины эти 10к резисторы особо влиять не будут.

Ножки можно зажать, например, на светодиодах:

Переключаем выход с 0 на 1 и зажигаем на верхний то нижний диод.Если надо зажечь оба, то мы просто переводим вывод микроконтроллера в режим Hi-Z и словно нет его, а диоды будут гореть сквозным током. Либо быстро быстро переключать диоды между собой, в этом случае на глаз они будут оба гореть. Недостаток схемы очевиден — диоды нельзя погасить. Но если по задумке хотя бы один должен гореть, то почему бы и нет? UPD: Тут подумал, а ведь можно подобрать светодиоды и резисторы так, чтобы их суммарное падение напряжения было на уровне напряжения питания, а суммарные резисторы в таком случае загонят ток в такой мизер, что когда нога в Hi-Z тооды вообще гореть не будут.По крайней мере на глаз это будет не заметно совсем. Разве что в кромешной тьме.

Следующий вариант он не дает экономию ножек, зато позволяет упростить разводку печатной платы, не таща к двум диодам еще и шину питания или земли:

Тут все просто — превращает один из выводов в 0 в 1 гоняем ток в в одну сторону в другой. В результате горит то один то другой диод. Для погашения обоих — переводим ноги в какое то единое положение 11 или 00.Два диода сразу зажечь не получится, но можно сделать динамическую индикацию — если их быстро быстро переключить, то глаз не заметит подставы. А добавив третью линию можно по трем ногам прогнать до 6 светодиодов на том же принципе.

А применив сходную тактику к кнопкам можно либо упростить разводку, либо по трем ножкам развести 6 кнопок.
Тут тоже все просто — одна нога дает подтяг, вторая косит под землю.Нажатие кнопки дает просадку напряжения на подтягивающей ножке. Это чует программа, поочередно опрашивающая каждую кнопку. Потом роли ножек меняются и опрашивается следующая кнопка.
В шестикнопочном режиме ситуация схожая — одна ножка дает подтяг, другая земля, третья прикидывается ветошью Hi-Z и не отсекает. Но тут есть один побочный эффект. Например, опрашиваем мы кнопку «В». Для этого у нас верхняя линия встает на вход с подтяжкой (PORTxy = 1, DDRxy = 0), средня дает низкий уровень на выходе (PORTxy = 0, DDRxy = 1), нижняя не участвует в процессе потому стоит в Hi-Z (PORTxy = 0, DDRxy = 0).Если мы не будем жать «В», а нажмем одновременно «Е» и «Б» то верхняя линия также просядет, а программа подумает что нажата «В», хотя она там и рядом не валялась. Минусы схемы — возможна неправильная обработка такой такой. Так что если девайсом будут пользоваться быдло-операторы, жмущие на все подряд без разбора, то от такой схемы лучше отказаться.

Ну и напоследок, схема показывающая как можно объединить кнопку и светодиод:

Работает тоже исключительно в динамике.То есть все время мы отображаем состояние светодиода — то есть выдаем в порт либо 0 (диод горит) либо Hi-Z (диод не горит). А когда надо опросить кнопку, то мы временно (на считанные микросекунды) переводим вывод в режим вход с подтягом (DDRxy = 0 PORTxy = 1) и слушаем кнопку. Режим когда на выводе сильный высокий уровень (DDRxy = 1 PORTxy = 1) Переход ни в коем случае нельзя, т.к. при нажатии на кнопку можно пожечь порт.
Минусы — при нажатии на кнопку зажигается светодиод как ни крути. Впрочем, это может быть не багой, а фичей 🙂

Вот такие пироги.А теперь представьте себе прогу в которой реализованы все эти динамические фичи + куча своего алгоритма. Выходит либо бесконечная череда опросов, либо легион всяких флагов. В таких случаях простейшая диспетчеризация или кооперативная RTOS это то что доктор прописал — каждый опрос гонишь по циклу задачам и не паришься. Зато юзаешь везде какую-нибудь ATTiny2313 и ехидно глядишь на тех кто в ту же задачу пихает Mega8 или что пожирней 🙂

Я ничего не знаю и боюсь что либо сжечь, что мне делать ???
Не бояться и делать.В конце концов, микроконтроллер не такая уж дорогая вещь чтобы сокрушаться по поводу его смерти. Выкинул в помойку и достал из пакетика новый. На худой конец, если совсем уж страшно, то можно купить готовую демоплату на которой все уже спаяно и разведено как надо. Тебе останется только программировать и смотреть результат.

О какой нагрузке идет речь? Да о любой — релюшки, лампочки, соленоиды, двигатели, сразу несколько светодиодов или сверхмощный силовой светодиод-прожектор. Короче, все что потребляет больше 15мА и / или требует напряжения питания больше 5 вольт.

Вот взять, например, реле. Пусть это будет BS-115C. Ток обмотки порядка 80мА, напряжение обмотки 12 вольт. Максимальное напряжение контактов 250В и 10А.

Подключение реле к микроконтроллеру это задача которая имеетла практически у каждого. Одна проблема — микроконтроллер не может обеспечить мощность для нормальной работы катушки. Максимальный ток который может пропустить через себя выход обычно 20мА и это еще считается круто — мощный выход.Обычно не более 10мА. Да напряжение у нас тут не выше 5 вольт, а релюшке требуется целых 12. Бывают, конечно, реле и на пять вольт, но тока жрут больше раза в два. В общем, куда реле не целуй — везде жопа. Что делать?

Первое что приходит на ум — поставить транзистор. Верное решение — транзистор можно подобрать на миллиампер, а то и на амперы. Если не хватает одного транзистора, то их можно сделать каскадами, когда слабый открывает более сильный.

у нас принято, что 1 это включено, а 0 выключено (это логично, хотя и противоречит моей давней привычке, пришедшей еще с архитектурой AT89C51), то 1 у нас будет подавать питание, а 0 снимать нагрузку.Возьмем биполярный транзистор. Реле требуется 80мА, поэтому ищем транзистор с коллекторным током более 80мА. В импортных даташитах этот параметр называется I _c , в наших I _к . Первое что пришло на ум — КТ315 — шедевральный совковый транзистор который применяется практически везде 🙂 Оранжевый такой. Стоит не более одного рубля. Также прокатит КТ3107 с любым буквенным индексом или импортный BC546 (а также BC547, BC548, BC549). У транзистора, в первую очередь, надо определить назначение выводов.Где у него коллектор, где база, а где эмиттер. Сделать это лучше всего по даташиту или справочнику. Вот, например, кусок из даташита:

Обратите внимание на коллекторный ток — I _c = 100мА (Нам подоходит!) И маркировку выводов.

Цоколевка нашего КТ315 определяется так

Если смотреть на его лицевую сторону, та что с надписями, и держать ножками вниз, то выводы, слева направо: Эмиттер, Колектор, База.

Берем транзистор и подключаем его по такой схеме:

Коллектор к нагрузке, эмиттер, тот что со стрелочкой, на землю. А база на выход контроллера.

Транзистор это усилитель тока, то есть если мы пропустим через цепь База-Эмиттер ток, через цепь Колектор-Эмиттер пройдет ток равный вход, помноженный на коэффициент усиления h _fe .
ч _fe для этого транзистора составляет несколько сотен.Что то около 300, точно не помню.

Максимальное напряжение вывода микроконтроллера при подаче в порт единицы = 5 вольт (падением напряжения в 0,7 вольт на База-Эмиттерном переходе тут можно пренебречь). Сопротивление в цепи равно 10000 Ом. Значит ток, по закону Ома, будет равен 5/10000 = 0.0005А или 0.5мА — совершенно незначительный ток от которого контроллер даже не вспотеет. А на выходе в этот момент времени будет I _c = I _be * h _fe = 0,0005 * 300 = 0.150А. 150мА больше чем 100мА, но это всего лишь означает, что транзистор откроется нараспашку и выдаст максимум что может. А значит наша релюха получит питание сполна.

Все счастливы, все довольны? А вот нет, есть тут западло. В реле же качестве в исполнительного элемента используется катушка. А катушка имеет неслабую индуктивность, так что резко оборвать ток в ней невозможно. Если это попытка сделать, то потенциальная энергия, накопленная в электромагнитом поле, вылезет в другом месте.При нулевом токе обрыва, этим будет место напряжения — при резком прерывании тока, на катушке будет мощный всплеск напряжения, в сотни вольт. Если ток обрывается механическим контактом, то будет пробой — искра. А если обрывать транзистором, то его просто напросто угробит.

Надо что то делать, куда то девать энергию катушки. Не проблема, замкнм ее на себя же, поставив диод. При нормальной работе диод включен встречно напряжению и ток через него не идет. А при выключении напряжение на индуктивности будет уже в другую сторону и пройдет через диод.

Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабилизации питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации.

Красота! Но можно сделать еще лучше — снизить потребление. У реле довольно большой ток срывания с места, а вот ток удержания якоря меньше в три.Кому как, а меня давит жаба кормить катушку больше чем она того заслуживает. Это ведь и нагрев и энергозатраты и много еще чего. Берем и вставляем цепь еще и полярный конденсатор на десяток другой микрофарад с резистором. Что теперь получается:

При открытии транзистора конденсатор С2 еще не заряжен, а значит в его момент заряда он представляет собой почти короткое замыкание и ток через катушку идет без ограничений. Недолго, но этого хватает для срыва якоря реле с места.Потом конденсатор зарядится и превратится в обрыв. А реле будет питаться через резистор ограничивающий ток. Резистор и конденсатор следует подбирать таким образом, чтобы реле четко срабатывало.
После закрытия транзистора конденсатор разряжается через резистор. Из этого следует встречное западло — если сразу же попытка реле включить, когда конденсатор еще не разрядился, то тока на рывок может и не хватить. Так что тут надо думать с какой скоростью у нас будет щелкать реле. Кондер, конечно, разрядится за доли секунды, но иногда и этого много.

Добавим еще один апгрейд.
При размыкании энергии реле магнитного поля стравливается через диод, только вот при этой катушке продолжает течь ток, а значит, она продолжает держать якорь. Увеличивается время между снятием сигнала управления и отпаданием контактной группы. Западло. Надо сделать препятствие протеканию тока, но такое, чтобы не убило транзистор. Воткнем стабилитрон с напряжением открывания ниже предельного напряжения пробоя транзистора.
Из куска даташита видно, что предельное напряжение Коллектор-База (напряжение коллектор-база) для BC549 составляет 30 вольт.Вкручиваем стабилитрон на 27 вольт — Прибыль!

В итоге, мы обеспечиваем бросок напряжения на катушке, но он контролирует и ниже критической точки пробоя. Тем самым мы значительно (в разы!) Снижаем задержку на выключение.

Вот теперь можно довольно потянуться и начать мучительно чесать репу на предмет того, как весь этот хлам link на печатной плате… Приходится искать компромиссы и оставлять только то, что нужно в данной схеме.Но это уже инженерное чутье и приходит с опытом.

Разумеется вместо реле можно воткнуть и лампочку и соленоид и даже моторчик, если по току проходит. Реле взято как пример. Ну и, естественно, для лампочки не потребуется весь диодно-конденсаторный обвес.

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ мощной рулить постоянной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает слабым сигналом на затворе управляемым потоком через канал.Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением .

МОП (по буржуйски MOSFET ) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятной структурой этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал, который служит одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком.Когда на затвор возникает напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые напряжения ома, а если напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

. когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостных свойств — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутке времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего и напряжения в цепи.Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарный пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору, без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. На практике есть, для улучшения характеристик конструкции и конструкции большого размера плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образует сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630, (n канальный) и IRF9630, (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314 , способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпусе SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этого транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:

• На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением

• применить специальный микросхему драйвер, который сама формирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. .Типичные образцы драйверов это, например, IR2117.

· Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Используемые N канальные транзисторы обратишь внимание, то увидишь драйвером в верхнем и нижнем плече. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных.Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

• Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из IRL630A или им серии подобных серии. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням.У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Проблема заключается в том, что обычные мощные полевики уже не являются проблемой, управляющими логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильная функция управления сигналами в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложно, особенно если не заморачиваться на предельные режимы.В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I _Drain или I _D выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это V _GS — насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится приходить из графиков. И ищете график выходные характеристики Зависимость I _D от V _DS при разных значениях V _GS .И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. Вольтовый управляющий сигнал На драйвер пожмотился и имеешь только 5. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8 = 0,56Ом . А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P = I * U или, если применить тот же закон Ома, P = I ² R . При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630 .

При 8 амперах и 5 вольтах на затворе напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен.Зовется эта величина Switch Delay или t _on , t _off , в общем, как то так. Ну, а частота это 1 / т. Также не лишней будет посмотреть емкость затвора C _iss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную время заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет меньше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся / закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно электричества, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО . Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования нельзя установить еще одно простое правило — ни в коем случае оставить висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется.Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на + V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал.

Тиристор

Иногда нужно слабым сигналом с микроконтроллера включить мощную нагрузку, например лампу в комнате. Особенно эта проблема актуальна перед разработчиками умного дома . Первое что приходит на ум — реле . Но не спешите, есть способ лучше 🙂

В самом деле, реле это же сплошной гемор.Во первых они дорогие, во втором, чтобы запитать обмотку реле нужен усиливающий транзистор, так как какая ножка микроконтроллера не способна на такой подвиг. Ну, а третье, любое реле это весьма громоздкая конструкция, особенно если это силовое реле, расчитанное на большой ток.

Если речь идет о переменном токе, то лучше использовать симисторы или тиристоры . Что это такое? А сейчас расскажу.

Симистор BT139

Схема включения из даташита на MOC3041

Если на пальцах, то тиристор похож на диод , даже обозначение сходное.Пропускает ток в одну сторону и не пускает в другую. Но есть у него одна особенность, отличающая его от диода кардинально — управляющий вход .
Если на управляющий вход не подать ток открытия , то тиристор не пропустит ток даже в прямом направлении. Но стоит подать хоть краткий импульс, как он тотчас открывается и остается открытым до тех пор, пока есть прямое напряжение. Если напряжение снять или поменять полярность, то тиристор закроется .Полярность управляющего напряжения должна совпадать с полярностью напряжения на аноде.

Если соединить встречно параллельно два тиристора , то получится симистор — отличная штука для коммутации нагрузки на переменном токе.

На положительной полуволне синусоиды пропускает один, на отрицательную другую. Причем пропускают только при наличии управляющего сигнала. Если сигнал управления снять, то на следующем же периоде оба тиристора заткнутся и цепь оборвется.Крастота да и только. Вот ее и надо использовать для управления бытовой нагрузкой.

Но тут есть одна тонкость — коммутируем мы силовую высоковольтную цепь, 220 вольт. А контроллер у нас низковольтный , работает на пять вольт. Поэтому во избежание эксцессов нужно произвести потенциальную развязку . То есть сделать так, чтобы между высоковольтной и низковольтной частью не было прямого электрического соединения. Например, сделать оптическое разделение .Для этого существует специальная сборка — симисторный оптодрайвер MOC3041 . Замечательная вещь!
Смотри на схему подключения — всего несколько дополнительных деталек и у тебя силовая и управляющая часть разделены между собой. Главное, чтобы напряжение на которое расчитан конденсатор было раза в полтора два выше напряжения в розетке. Можно не боятся помех по питанию при включении и выключении симистора. В самом оптодрайвере подается сигнал светодиодом, а значит можно смело зажигать его от ножки микроконтроллера без всяких дополнительных ухищрений.

Всегда делать потенциальную развязку между силовой и управляющей частью. Это и надежность и безопасность всей системы. Промышленные решения так просто набиты оптопарами или всякими изолирующими усилителями.

Ну, а в качестве симистора рекомендую BT139 — с радиатором данного фиговина хорошим легко протектором через себя ток в 16А

Данная статья является продолжением предыдущей о подключении клавиатуры к МК с помощью трех сигнальных проводов.В этом я расскажу вам о том, как увеличить число кнопок на клавиатуре до 16, опишу алгоритмы обработки этих кнопок и то, как ассоциировать с каждой кнопкой свою функцию. Итак, приступим.

Аппаратная часть
Как вы уже догадались, чтобы подключить дополнительные кнопки к блоку клавиатуры, нужно добавить дополнительный сдвиговый регистр, который будет захватывать другими восьми кнопками. Ниже приведена блок схема этой конструкции:

Рассмотрим режим работы, когда при каждом клике ногой CLK происходит сдвиг битов влево по направлению к старшему (S0 поднята, S1 опущена).Взглянем на сдвиговый регистр U1. При каждом дрыге ногой CLK, бит, который находится на выводе Qn, перемещается на вывод Qn + 1, тоесть сдвигается в сторону старшего бита (влево). Но так как биту, который находится на ноге Q7 уже некуда сдвигаться, то он по идее должен бы был пропасть. Чтобы этого не произошло, мы посылаем его на следующий сдвиговй регистр U2, подключив Q7 регистратор U1 к ноге SR SER регистра U2. Объясню, что же это за нога. В рассматриваемом режиме работы в режиме работы сдвигового регистратора (S0 поднята, S1 опущена) биты смещаются в cторону старшего, а на место младшего бит становится, который в данный момент находится на ноге SR SER.Так как два наших сдвиговых регистра тактируются от одного источника (микроконтроллера), то бит на ноге Q7 сдвигового регистра U1, при сдвиге не теряется, а перескакивает на сдвиговый регистр U2, где продолжает свой путь в микроконтроллер.
Помимо SR SER, существует нога SL SER. В данном режиме, который мы не используем, S0 опущена, S1, в данном режиме, который используется для движения по младшему байту, т.е вправо).

Таким образом, соеденив два сдвиговых регистратора, мы по сути получаем один 16-ти битный, поведение которого абсолютно идентично 8-ми битному, за исключением того, что раз нам считывать не 8, а 16 бит . Как я уже говорил в первой статье, время на сканирование такой клавиатуры возрастает примерно в 2 раза. Безболезненно к данной схеме можно добавить все новые и новые сдвиговые регистры, подключенная Q7 к предыдущему SR SER последующего.В данной статье мы ограничимся двумя лишь.

Представлена ​​схема данного устройства

Тыц крупным планом

Схема упрощенная, показана только подключение клавиатуры и LCD. Питание и прочая обвязка контроллера как обычно.

юсь, немаловажная деталь — подтягивающие резисторы R1 — R16. Если вы не знаете их назначение, прочитайте еще раз пункт «Описание кнопок» в первой части.

Далее переходим к написанию кода, который будет сканировать все 16 кнопок и что-то делать.

Програмная часть
За основу программы я возьму микроядро (простая операционная система), описанное на этом сайте. Подробности его установки и работы с ним вы прочитать в соответствующих статьях AVR курса, тут же я не буду подробно останавливаться на тонкостях его работы.

Начинаю программу я всегда с пустым шаблоном, в котором текущая ОС уже готова к работе, а нам лишь нужно добавить задачи и инициализировать их запуск.Так же у меня есть привычка разбивать программу на отдельные файлы, в каждом из которых находятся разные части нашей программы. Например инициализация, макросы, прерывания, дополнительные функции и т.п. По ходу статьи я буду пояснять отдельные куски кода, показывать что откуда вышло, и для чего мы что-то делаем. Проект вцелом вы можете скачать по ссылке в конце статьи. В проекте весь код достаточно подробно прокоментирован.

Итак, у нас есть заготовка (ее вы тоже можете скачать вконце статьи), кроме нее мы будем использовать готовые библиотеки, работу я пояснять не буду, просто расскажу что они делают.Исходники вы можете посмотреть сами. Переносим все необходимые файлы в папке с проектом и инклудим в соответствующих местах кода.
Файлы с макросами инклудятся в начале проекта, а файлы с кодом, я обычно инклудю вконце (см. Проект)

• библиотека для работы с LCD (lcd4, asm, lcd4_macro.inc, от DI HALT’a)
• Функция для прекодирования кирилических символов в кодировке ANSI, в символы, которые будут понятны дисплею. (ansi2lcd.asm) Это решение встретил на форуме.Переписал его с Си на Асм и пользуюсь).
• Функция для клавиатуры нашей клавиатуры. Собственно ее я опишу в этой статье. Для удобства ее последующего использования (keyb_scan_init.asm, keyb_scan.asm)

Сканирование клавиатуры
Принцип быстрой клавиатуры я описал в предыдущей статье. В данном случае у нас будет небольшое отличие, т.к. нам нужно считать не 8, а 16 бит, т.е. 2 байта, со сдвиговых регистров.

Общий план действий

1. Устанавливаем бит T в регистре SREG.(Это пользовательский бит, который можно использовать для любых нужд. В нашем случае установленный бит будет означать, что мы считываем первый байт с нашей клавиатуры, если при проверке этот бит будет сброшен, то будем считать, что действие происходит со считыванием второго байта).
2. В цикле считываем 8 бит из сдвигового регистратора.
3. Проверяем бит T:

• Если он установлен, то мы только что считали первый байт, прячем его в закрома, сбрасываем бит T и возвращаемся на пункт 2.
• Если он сброшен, то мы только что считали второй байт. Задача выполнена, выходим.

Код

121314151617181

12345678

222324252627282323334353637383

.equ BTN_PORT = PORTA .equ BTN_DDR = DDRA .equ BTN_PIN = PINA .equ BTN_DATA_IN_OLD_OLD_BTN_DATA_IN_OLD_PIN = 0. поднимаем S1 SBI BTN_PORT, BTN_CLK ; Кликаем CBI BTN_PORT, BTN_CLK CBI BTN_PORT, BTN_HOLD ; опускаем S1 SET ; установить бит T в регистр SREG.; данный бит мы установили как флаг того, что мы считываем первый байт. btn_again: LDI R17,0 ; в этом регистре будет накапливаться результат. обнуляем его LDI R18,8 ; счетчик. цикл будем проделывать 8 раз btn_loop: LSL R17 ; если мы проходим тут, первый раз, то команда с нулем ничего не; сделает, если же нет, то двигаем все биты влево SBIC BTN_PIN, BTN_DATA_IN ; если к нам на вход пришла 1, INC R17 ; записываем 1 в самый младший разряд регистра R17 SBI BTN_PORT, BTN_CLK ; кликаем CBI BTN_PORT, BTN_CLK DEC R18 ; уменьшаем счетчик BREQ btn_loop_end ; если счетчик досчитал до нуля, то переходим в btn_loop_end Rjmp btn_loop ; иначе повторяем цикл, где первой же командой сдвигаем все биты влево.; Таким образом старые старшие байты постепенно сдвигаются на свое место. btn_loop_end: BRTC btn_exit ; если бит T сброшен (а это значит, что мы уже приняли второй байт), то выходим из функций CLT ; сбрасываем бит T (это значит, что мы закончили прием первого байта, и будем принимать второй MOV R16, R17 ; сохраняем первый принятый байт в регистре R16 RJMP btn_again ; и возвращаемся к считыванию байта btn_exit: RET

Сохраня емем функцию в файле keyb_scan.asm и кидаем в папку с проектом.
Далее нам необходимо проинициализировать ноги контроллера. Это потом дело лучше автоматизировать, чтоб не заудмываться и не писать руками то, что можно не писать. Создадим файл keyb_scan_init.asm и напишем в нем следующее:

123	SBI BTN_DDR, BTN_HOLD ; выход HOLD SBI BTN_DDR, BTN_CLK ; Выход CLK SBI BTN_PORT, BTN_DATA_IN ; вход DATA_IN

9ем к2 Этот файл инициализации не меняя.

12	.include «init.asm» ; в данном хранится общая инициализация .include «keyb_scan_init.asm» ; инициализировать ног для клавиатуры клавиатуры

Итак, функция клавиатуры у нас готова, далее нужно обработать приходящие данные. Но прежде я добавлю две, которые будут служить индикацией работы нашей ОС. Ибо в процессе отладки кода, контроллер может сразу замечать и не тратить время на локализацию проблемы, я делаю моргалку диодом.Диод моргает — ОС работает.
Создаем две задачи. Одна зажигает диод, другая гасит. Причем обе вызывают друга с задержкой 500 мс.

1234567

SysLedOn: SetTimerTask TS_SysLedOff, 500 SBI PORTD, 5 RET ; ——————————- ———————————————- SysLedOff: SetTimerTask TS_SysLedOn, 500 CBI PORTD, 5 RET

И запустим их во время старта в области Фон

Я не буду полностью описывать как добавить задачу в микроядро.Это подробно описано в соответствующих статьях, которые я дал выше.

Далее перейдем в сканирование клавиатуры. Создадим задачу KeyScan и запустим ее в области Background

12	Фон: RCALL SysLedOn RCALL KeyScan

Функция KeyScan будет обрабатывать два байта последовательно, пришедших с клавиатурой, используя аналогичный метод с битом T. Так же для перехода по необходимому нам функциям в зависимости от этой кнопки, мы будем использовать таблицу с адресами переходов.

12	Таблица кодов: .dw Key1, Key2, Key3, Key4, Key5, Key6, Key7, Key8Code_Table2: .dw Key9, Key10, Key11, Key12, Key13, Key14, Key15, Key16

Это две страницы , одна для клавиш с 1 по 8, другая — с 9 по 16. В зависимости от того, какая кнопка нажата, мы будем выполнять разные адресации.
Для этого мы заранее загрузим адрес начала таблицы в регистровую пару Z, и затем, вычислив, какая же по счету кнопка была нажата, прибавим это смещение к адресу начала таблицы.Получим адрес с ячейкой, в которой содержится адрес функции, которую нужно выполнить. Звучит немного сложно, но на самом деле, все достаточно просто и понятно. Главно вчитаться в предыдущее предложение.

Обратите внимание, что в этом положении занимают по 2 байта, смещение у нас будет увеличиваться на один, поэтому нам необходимо будет умножить смещение на два. Вы увидете это в коде. Знайте, что это занимает два байта, и нам нужно перепрыгнуть через оба.

Другая особенность:
При этом каждая клавиатура приходит 0b11111111.Тоесть ненажатая кнопка — высокий уровень. К примеру нажмем кнопку 3, и к нам придет число 0b11110111 (соответствующий бит сброшен). Поэтому выведем алгоритм: пришедший байт мы сначала будем сравнивать с маской 0b11111110, потом с 0b11111101, затем 0b11111011 и т.д. Мы просто будем в цикле сдвигать биты в маске влево, каждый раз сверяя ее с пришедшим байтом и увеличивая счетчик. В тот момент, когда будет совпадение — в счетчике будет номерой кнопки. Что нам собственно и требуется.
В функции будет одна байт из оперативной памяти.

123	; RAM =========================================== .DSEGKeyFlag: .byte 1

В нем будет храниться последнее зарегестрированное гнездие. После записи туда номера кнопки, мы будем ставить функцию очистки этого байта через 200 мс. Это сделано для того, чтобы повторная обработка этой кнопки не производилась ранее этого времени, т.е. только до того, как KeyFlag будет сброшен. Это делается для защиты от случайных двойных размеровий.
Итак, код сканирования:

121314151617181

12345678

222324252627282323334353637383

42434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081Scan_All_Skart_ 916 сканируем клавиатуру. результат приходит в регистрах R16 и R17 SET ; ставим флаг T в регистре SREG. Он будет означать, что мы обрабатываем первый принятый байт байт LDI ZL, low (Code_Table * 2) ; берем адрес первой таблицы с переходами; (для кнопок 1-8) LDI ZH, high (Code_Table * 2) KS_loop: CPI R16,0xFF ; если байт равен 0xFF, то не было, BREQ KS_loop_exit ; переходим на обработку следующего байта с клавиатуры LDS R18, KeyFlag ; берем последнее зарегестрированное гнездие CP R16, R18 ; сравниваем с текущим BREQ KS_loop_exit ; если одинаковы, переходим на обработку следующего; байта с клавиатуры STS KeyFlag, R16 ; иначе сохраняем в RAM текущее значение; как последнее зарегестрированное PUSH R16 PUSH R17 SetTimerTask TS_ClearFlag, 200 ; ставим на запуск через 200 мс функцию очистки; последнего зарегестрированного POP R17 ; функция использует R16 и POP R16 ; R17, поэтому сохраняем их в стеке RJMP KS_got_smth ; если мы дошли до этого места, то у нас; есть используемое, которое нужно обработать.идем на обработку KS_loop_exit: BRTC KS_exit ; проверяем флаг T в регистре SREG. Если он; не сброшен, а значит мы считали только; один байт с клавиатуры, то идем; дальше, иначе выходим CLT ; сбрасываем флаг T.Это означает что мы считали; первый байт с клавиатуры, и готовы; ко второму. LDI ZL, низкий (Code_Table2 * 2) ; берем адрес второй таблицы с LDI ZH, high (Code_Table2 * 2) ; переходами (для кнопок 9-16) MOV R16, R17 ; второй принятый байт перекидываем в R16 RJMP KS_loop ; и возвращаемся в цикл; тут мы оказываемся.; КС_гот_смт: CLR R18 ; R18 будет счетчиком. Нужно сравнить 8 состояний пришедшего байта,; поэтому будем считать до 8 LDI R19,0b11111110 ; первоначальная маска для сравнения ее с пришедшим битом, и дальнейшего сдвигания влево KS_loop2: CP R16, R19 ; сравниваем маску с пришедшим байтом BREQ KS_equal ; если равны, то переходим на действие INC R18 ; иначе увеличиваем счетчик ИПЦ 18,8 руб .; сравниваем его с восьмеркой BREQ KS_exit ; если досчитали до 8, то выходим SEC ; тут двигаем нашу маску влево.так как младшие байты нам нужно заполнять; едцами, а функция установить эту единицу только при наличии флага C,; то установить этот флаг ROL R19 ; двигаем биты в маске RJMP KS_loop2 ; и переходим опять на цикл KS_equal: LSL R18 ; R18 хранится число, до которого мы успели досчитать,; пока ждали совпадения байта; с клавиатуры с клавиатуры с маской. ; умножаем его на 2, так как в талице переходов адреса; хранятся по 2 байта ADD ZL, R18 ; складываем смещение с заранее сохраненным адресом таблицы переходов ADC ZH, R0 ; в R0 я всегда храню ноль LPM R16, Z + ; загружаю необходимые адреса из таблицы LPM R17, Z MOV ZL, R16 ; перекидываем его в адресный регистр Z MOV ZH, R17 ICALL ; и вызываем функцию по этому адресу KS_exit: RET

Вместо ICALL можно в данном случае применить IJMP примерно тот же эффект, но выход из KeyScan будет через RET в вызваной функции.Не так очевидно, зато сэкономим два байта стека 🙂 Формально это можно представить как то, что наша функция KeyScan это этакий многозадый кащей. Вошли в одну голову, а вывались через одну из задниц определенных нажатием клавиш.

Наверняка вы заметили следующую строчку:

1	SetTimerTask TS_ClearFlag, 200

Данный макрос устанавливает на выполнение функции ClearFlag через 200 мс. Данная функция должна удалить из памяти KeyFlag в оперативной памяти информацию о прошлом нажатии.Так как при креплении клавиатуры приходит байт 0b11111111, то в функции ClearFlag и будем записывать в ячейку KeyFlag это число:

123	ClearFlag: SER R16 ; R16 = 0xFF STS KeyFlag, R16 ; сохраняем это в RAM RET

Теперь рассмотрим таблицу с адресами переходов повнимательнее.

1	Code_Table: .dw Key1, Key2, Key3, Key4, Key5, Key6, Key7, Key8

Code_Table — адрес начала таблицы.Прибавляя к этому адресу необходимые нам смещения, мы будем получать адресные ячейки, в которых хранится адрес перехода (Key1, Key2, Key3 и т.д) на нужную нам функцию. Директива .dw означает что для каждого элемента, описанного в строке выделяется по 2 байта. Выделяем столько, так как адреса у нас двухбайтовые.

Итак, переходы на нужные нам функции при нажатии клавиши у нас есть. Теперь, чтобы выполнить какой-либо код, при нажатии на кнопку 1, нам нужно в любом месте программы добавить функцию:

12345

Ключ1: LDI R16,0x02 ; просто какой-то случайный код.не несет в себе смысла. ; Тут вы подставите то, что нужно будет выполнить вам при нажатии на кнопку 1 LDI R17,0x03 SUB R16, R17 RET ; обязательно выход из этой функции по RET, иначе будет переполнение стека

Тут собственно можно было бы и остановиться. Я принцип действия данной клавиатуры, рассказал о функциях быстрого перехода по заданным клавишам в разных клавишах.Сделаем ввод текста на дисплей. Так как кнопок у нас немного, то полноразмерную QWERTY клаву сделать не получится, поэтому обойдемся тем что есть. Будем делать ввод текста как на телефоне. Т9 я реализовывать не буду, это достаточно трудоемко в качестве примера. Поэтому на каждую кнопку прикрутим по 4 символа, которые будут поочередно выводиться на дисплей при каждом нажатии. При задержке на определенное время (например 1 секунда) происходит сдвиг курсора. Так же реализуем команды пробел, стереть символ, очистить дисплей, и переместить курсора влево, вправо, вверх, вниз.

Начнем с букв и символов. Как я уже говорил, к каждой кнопке мы прикрутим по 4 символа. Для этого создадим таблицы этих символов, по которому мы будем их перебирать:

123456789

Letter_K_Table1: .db 0x2E, 0x2C, 0x3F, 0x21,0, 0 ; «»., «,», «?», «!» Letter_K_Table2: .db 0xE0,0xE1,0xE2,0xE3,0, 0 ; а, б, в, г Letter_K_Table3: .db 0xE4,0xE5,0xE6,0xE7,0, 0 ; д, е, ж, з Letter_K_Table4: .db 0xE8,0xE9,0xEA, 0xEB, 0, 0 ; и, й, к, л Letter_K_Table5:.db 0xEC, 0xED, 0xEE, 0xEF, 0, 0 ; м, ​​н, о, п Letter_K_Table6: .db 0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0, 0 ; р, с, т, у Letter_K_Table7:. db 0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0, 0 ; ф, х, ц, ч Letter_K_Table8: .db 0xf8,0xf9,0xfa, 0xfb, 0, 0 ; ш, щ, ъ, ы Letter_K_Table9:. db 0xfc, 0xfd, 0xfe, 0xff, 0, 0 ; ь, э, ю, я

Тут последовательно забиты строчные буквы кирилицы в кодировке ANSI. каждая таблица заканчивается нулем. так как в таблице должно быть четное количество байт, то я добавил еще по нулю вконце.Это немного расточительно с точки зрения использования памяти, но увы и ах — адресация у нас тут словами.

предположить, при любом из девяти кнопок что будет один и тот же код «разные данные». Разъёмные кнопки. Таблицы были только что продвигать выше.

В обработчике первой кнопки Key1 запишем следующий код:

123456

; символы «.»», «»? «»! « key1: LDI ZL, low (Letter_K_Table1 * 2) ; загружаем в Z адрес начала таблицы LDI ZH, high (Letter_K_Table1 * 2) ; с символами, принадлежащими первой кнопке LDI R16,1 ; загружаем в R16,1 номерой кнопки RCALL lcd_write_l ; вызов функции вызова символа в видеопамять RET

Аналогичные проделываем с восемью другими функциями Код приводить не буду, если нужно — все есть в проекте.

Как вы уже догалались, все действие будет происходить в функциях lcd_write_l.Она будет сверять пришедшее с предыдущими ячейками, и в зависимости от результата выбрать следующий символ из таблицы символов и поместить его на место последней буквы (если нажата повторно), либо записывать первый символ из таблицы в новую ячейку видеопамяти (если нажата новая кнопка). Также будет установка установки по отчистке последнего приложения с отсрочкой на определенное время.
Принцип действия практически аналогичный тому, который использовался для защиты от случайных повторов, при сканировании клавиатуры, только задержка по времени больше.

Символы в LCD мы будем записывать не напрямую, а через промежуточную видеопамять, которая будет находиться в оперативной памяти (Хехехе дается мне на это повлиял алгоритм демопроги, что шел в документации к Pinboard прим. DI HALT ;)) . Это сделано для удобства последующего наращивания функционала программы. Набранный текст будет проще обрабатывать, обрабатывать, посылать на ПК и т.д. Позднее мы создадим задачу обновления дисплея, которая периодически запускаясь, будет записывать символы из видеопамяти в дисплей.Получается такого рода отвязка основной логики программы от железа.
При необходимости, с легкостью можно применить любой другой дисплей, переписал только функцию его обновления. Данную абстракцию логики программы от железа я произвожу в учебных целях. Пусть даже данное решение излишне для нашего задания, но правильно написанная программа включает ползволяет сэкономить кучу времени себе и другим программистам. Поэтому лучше сразу привыкать писать правильно. (Как писать правильно, а как нет, это лишь мое сугубо личное мнение.У кого-то оно может отличаться. Я не навязываю свою точку зрения, я рассказываю то, что знаю сам).

Создаем ячейки для видеопамяти в RAM и кое-какие переменные:

123456

.equ LCD_MEM_WIDTH = 32 ; размер памяти LCD. у меня дисплей 2 строки по 16 символов. LCDMemory: .byte LCD_MEM_WIDTH PushCount: .byte 1 ; счетчик на кнопку KeyFlagLong: .byte 1 ; тут хранится номер последней последней кнопки CurrentPos:.byte 1 ; текущее положение курсора

Далее, привожу код всей функции.

121314151617181

12345678

222324252627282323334353637383

424344454647484950515253545556575859606162636465666768 .equ delay = 1000 ; задержка перед сдвигом курсора lcd_write_l: LDS R17, KeyFlagLong ; загружаем номер последней разъемой кнопки CP R16, R17 ; сравниваем его с используемой кнопкой BREQ lwl_match ; — нажата новая кнопка — lwl_not_match: STS KeyFlagLong, R16 ; была нажата другая кнопка.сохраняем ее номер в RAM CLR R17 STS PushCount, R17 ; и обнуляем счетчик сжимий кнопки, потому что эту кнопку мы нажали первый раз RJMP lwl_action ; — повторно нажата кнопка — lwl_match: LDS R17, PushCount ; если же была нажата кнопка повторно INC R17 ; увеличиваем счетчик увеличий LDS R18, CurrentPos DEC R18 ; сдвигаем текущее положение курсора; влево. так как нам необходимо будет; заново переписать букву на прежнем месте STS CurrentPos, R18 PUSH R17 ; макрос SetTimerTask использует регистр R17, поэтому заранее сохраняем его в стеке SetTimerTask TS_Reset_KeyFlagLong, delay ; ставим Задача отчистки номера; о текущей кнопки.по истечению; этого времени мы повторно повторно; одной кнопкой вывести вторую букву POP R17 lwl_action: ADD ZL, R17 ; прибавляем смещение к адресу таблицы с ANSI; символами, принадлежащими данной кнопке ADC ZH, R0 LPM R16, Z ; загружаем нужный нам список из таблицы CPI R16,0 ; проверка на ноль. Если ноль — то конец таблицы BRNE lwl_next_act ; если не конец таблицы, то продолжаем действие переходом на next_act SUB ZL, R17 ; иначе нам нужно вернуться на начало таблицы, SBCI ZH, 0 ; поэтому обратно вычитаем смещение из адресов нашей таблицы CLR R17 ; в R17 у нас лежит счетчик счетчик.Обнуляем его. RJMP lwl_action ; и повторяем все заново. но как это наше первое первое гнездие; на службу lwl_next_act: STS PushCount, R17 ; прямчем в RAM счетчик счетий RCALL ansi2lcd ; преобразование ANSI в кодировку, пригодную для LCD. ; Вход и выход — R16. изменяет регистр R17 lwl_wr_mem: LDS R17, CurrentPos ; загуржаем текущее положение курсора LDI ZL, low (LCDMemory * 2) ; загружаем адрес таблицы видеопамяти LDI ZH, high (LCDMemory * 2) ADD ZL, R17 ; складываем смещение (положение курсора) с началом таблицы ADC ZH, R0 ; R0 я держу всегда нулем ST Z, R16 ; сохраняем символ в видеопамяти INC R17 ; увеличиваем на 1 текущее положение CPI R17, LCD_MEM_WIDTH ; сравниваем, достигло текущего положения конца памяти LCD BRNE lwl_not_end CLR R17 ; если да, обнуляем текущее положение lwl_not_end: STS CurrentPos, R17 ; и сохраняем текущее положение в RAM RET

RCALL ansi2lcd — эта строчка вызывает функцию преобразования ANSI символов в кодировку, понятную ЖК-дисплей на базе HD44780.Так как по умолчанию эти дисплеи плохо дружат с кирилицей, приходится немного извращаться, чтоб корректно выводить кирилические символы. Принцип действия данной функции я описывать не буду, самостоятельно подсмотреть код в файле ansi2lcd.asm. Скажу лишь, что символем в регистре R16, и получаем оттуда же. Данная функция также изменяет регистр R17, будьте аккуратны, не оставляйте в нем ничего нужного.

Вообщем, запись необходимого символа в видеопамять у нас реализована.Перейдем к функциям отрисовки дисплея из видеопамяти. Она будет в цикле поочередно брать символы из видеопамяти и посылать их в LCD. По сути ничего сложного. Единственно надо будет отследить, когда курсор достигнет конца первой строки, затем перевести его на вторую. Иначе символы запишутся не в видимую часть дисплея. Подробнее об видимых и невидимых областях памяти дисплея можно прочитать в этой статье http://easyelectronics.ru/avr-uchebnyj-kurs-podklyuchenie-k-avr-lcd-displeya-hd44780.html

Создадим новую задачу ОС и назовем ее LCD_Reflesh.Поставим ее на первоначальный запуск в области Справочная информация

123	Фон: RCALL SysLedOn RCALL KeyScan RCALL LCD_Reflesh

и напишем саму функцию:

121314151617181

12345678

22

LCD_Reflesh: SetTimerTask TS_LCD_Reflesh, 100 ; запускаем обновление дисплея каждый 100 мс LDI ZL, low (LCDMemory * 2) ; грузим в Z адрес видеопамяти LDI ZH, высокий (LCDMemory * 2) LCD_COORD 0,0 ; устанавливаем текущую координату курсора в LCD в самое начало LDI R18, LCD_MEM_WIDTH ; грузим в R18 длину видеопамяти.это будет нас счетчик lcd_loop: LD R17, Z + ; цикл. тут мы берем из видеопамяти один символ в регистр R17 RCALL DATA_WR ; и записываем его в LCD. DEC R18 ; уменьшаем счетчик BREQ lcd_exit ; если достигли конца видеопамяти — выходим CPI R18, LCD_MEM_WIDTH / 2 ; достигли ли конца первой строки? brne lcd_next LCD_COORD 0,1 ; если да, установить текущую координату; курсора в LCD на вторую строчку lcd_next: RJMP lcd_loop ; и продолжаем цикл lcd_exit: RET

Можно считать что минимальный рабочий код написал.