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FORUM: Elettronica Generale
Qui si parla di tutto....dall'analogico al digitale, dal software all'hardware, dal semplice crepuscolare al computer.


Dimensionamento MOSFET
     
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ciberbob1987





postato il:
14.04.2011, alle ore 04:16
Dimensionamento MOSFET 

Salve a tutti,
è la prima volta che scrivo su questo forum e chiedo una cosa che per molti di voi sarà banale ma che per me non lo è.
Utilizzando un MOSFET a canale n, pilotato tramite PIC, dovrei aprire e chiudere il circuito di un led di pochi watt alimentato con generatore di corrente costante (la variazione di luminosità è controllata con PWM).

Mi interesserebbe capire come va dimensionato il MOSFET in modo da avere la corrente voluta tra drain-source, basandosi sui dati presenti in un datasheet.

Ad esempio, se volessi utilizzare il mosfet riportato nel seguente datasheet:

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf3706pbf.p…

quali sarebbero i passi da seguite?
Grazie in anticipo a chi vorrà aitarmi.
harpefalcata





postato il:
14.04.2011, alle ore 10:54
Prima di tutto ti consiglio di scegliere un mosfet un pò più modesto, usare un dispositivo da 56 ampere per pilotare un led da pochi watt come tu stesso hai detto non è una buona idea perchè la regione di regolazione utile al tuo dispositivo è costipata in un pertugio alquanto ristretto.

Prima di tutto devi scegliere la dinamica di pilotaggio se vuoi usarlo in saturazione od in regione di triodo, e comunque un minimo di conoscenza sui mosfet sarebbe utile.

Se rispondi a queste domande ci aiuti intanto: il led hai intenzione di modularlo in intensità, oppure lo vuoi semplicemente accendere e lasciarlo acceso? Per quale motivo intendi usare proprio il PWM, visto che frà l'altro hai una sorgente in corrente ed un dispositivo che anch'esso si pilota in corrente? Io credo che un pilotaggio a bassa impedenza sia da preferire.



Il tempo è il miglior maestro, purtroppo uccide tutti i suoi allievi
ciberbob1987





postato il:
14.04.2011, alle ore 12:46
Grazie per la risposta harpefalcata, vedrò di spiegarmi meglio. Comincio dalla fine:

harpefalcata:
Se rispondi a queste domande ci aiuti intanto: il led hai intenzione di modularlo in intensità, oppure lo vuoi semplicemente accendere e lasciarlo acceso? Per quale motivo intendi usare proprio il PWM, visto che frà l'altro hai una sorgente in corrente ed un dispositivo che anch'esso si pilota in corrente? Io credo che un pilotaggio a bassa impedenza sia da preferire.


Devo pilorate separatamente i canali di un led RGGB da 10W, che nello specifico è questo qua:

http://www.oceanprosystem.com/marco/private/Led_RGGB.pdf

ora, visto che assorbono tutti 1A, per poter variare la luminosità, e quindi ottenere i diversi colori della gamma cromatica, e non potendo avere un'uscita analogica che li potesse pilorate in corrente direttamente da un PIC, ho optato per la modulazione PWM per ottenere lo stesso risultato.

harpefalcata:
Prima di tutto devi scegliere la dinamica di pilotaggio se vuoi usarlo in saturazione od in regione di triodo, e comunque un minimo di conoscenza sui mosfet sarebbe utile.


Conosco il funzionamento in linea di massima perchè l'ho studiato anni fa all'ITIS, ora riprendendo l'elettronica dopo un pò di tempo mi sono dimenticato come si effettuavano i calcoli per questo componente.
Cioè, non ricordo i legami funzionali che permettano di risolvere un circuito, o che permettano di dimensionare un MOSFET ed i componenti ad esso legati al fine di inserirli in un circuito.
In questo caso direi che siano da far funzionare in saturazione, anche se a me interessava capire come si dimensionano anche negli altri casi.
Ho cercato su internet ed ho trovato alcune formule che relazionano le varie grandezze in gioco sui tre piedini, ma non riesco a capire se sono solo teoriche o se si usano nella pratica, ed in questo secondo caso non riesco comunque a capire che informazioni richieste dalle formule vanno prese dal datasheet (es. alcune costanti).

harpefalcata:
Prima di tutto ti consiglio di scegliere un mosfet un pò più modesto, usare un dispositivo da 56 ampere per pilotare un led da pochi watt come tu stesso hai detto non è una buona idea perchè la regione di regolazione utile al tuo dispositivo è costipata in un pertugio alquanto ristretto.


Hai ragione, solo che curiosando su un sito di vendita di componenti ho visto che i MOS che avevano in stroch (tanti!) sono tutti con caratteristiche "corpose", e guardando il datasheet ho visto dai grafici che con questi componenti è difficile ottenere ciò che voglio, ma avendoli visti inseriti in altri progetti simili non sapevo se fossi io a sbagliare qualcosa.
Sarebbe meglio sceglierli in base alla corrente drain-source? Ad esempio cercando tra i transistor con corrente massima di 2A, il primo che ho trovato con la tensione drain-source più bassa è questo:

http://www.oceanprosystem.com/marco/private/57363.pdf

che ha comunque una tensione di brake-down di 600V!
Dunque, avendoli sempre visti sulla carta, come si sceglie un transistor che devo realmente utilizzare?

Grazie ancora per l'aiuto!
harpefalcata





postato il:
14.04.2011, alle ore 15:34
Ora è chiaro, dunque:

ciberbob1987:

Devo pilorate separatamente i canali di un led RGGB da 10W, che nello specifico è questo qua:

che assorbono tutti 1A, per poter variare la luminosità, e quindi ottenere i diversi colori della gamma cromatica,


Tu vuoi modulare con una certa soluzione di continuità la corrente nei tuoi led, quindi data l'esigua potenza dissipata suggerisco di pilotare il mosfet in regione di triodo, in questo modo anche se magari scalda un pò di più la risposta ai comandi sulla variazione di colore sarà molto più pronta se non lo fai entrare in saturazione, ed otterrai colori molto più caldi e fluidi.

Suggerisco per esempio l'uso del mosfet IRF42, se prendi questo datasheet:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/228/283616_DS.pdf

E guardi il terzo schema alla terza pagina, quelle sono le caratteristiche di uscita del tuo dispositivo, è proprio perfetto per un PIC, perchè per una tensione di drain-source stabile a 5 volt, modulando la tensione di gate-source con il tuo PWM ottieni una perfetta regione di triodo esattamente fino ad 1 ampere che è proprio la corrente che passa nel tuo led.

Non sò quanto costano questi mosfet ma secondo me sono ideali per la tua applicazione.

Per il resto lo sai programmare il PIC in modo che generi il PWM come serve a te?



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harpefalcata





postato il:
14.04.2011, alle ore 15:36
ops volevo dire IRF420


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dacolug



[pagine pubblicate]

postato il:
14.04.2011, alle ore 16:12
la premessa era led controllato da generatore di corrente costante, credo un alimentatore già esistente, non dal pic, quindi la cosa si scontra con il mosfet in zona di triodo, poi si parla di pwm, credo che si intenda dal pic, quindi anche questo si scontra col mosfet in condizione diversa dalla saturazione,a ma non col generatore di corrente.
Forse state facendo due discorsi divergenti.
Altra cosa, ho sempre sentito dire che un mos con i 5 volt di un pic in saturaziojner non ci va, dovrei guardarmi qualche curva, non sono pratico, harpe, tu che sei più esperto di me che dici?
harpefalcata





postato il:
14.04.2011, alle ore 16:32
Anche io comincio dalla fine:

dacolug:
ho sempre sentito dire che un mos con i 5 volt di un pic in saturazioner non ci va, dovrei guardarmi qualche curva,


Infatti io ho sempre parlato di regine di triodo che è ben diversa dalla saturazione, e poi le caratteristiche di uscita dipendono dai rispettivi dispositivi, esistono anche i mosfet da uno o due ampere che entrano in saturazione anche con cinque volt, dipende dall'uso e dal tipo di mosfet usato, di solito i depletion mosfet hanno modelli anche un pò più modesti che si accontentano di meno volt per saturare, ma dipende sempre e comunque dal mosfet stesso.

Quello che ho postato ad esempio (IRF420) supponendo di alimentarlo costantemente a 5 volt tra drain e source e poi di modulare il gate lo si inchioda fisso in regione di triodo.

dacolug:
la premessa era led controllato da generatore di corrente costante


In realtà io credo che le cose siano un pò diverse, la premessa del nostro amico era:

ciberbob1987:

generatore di corrente costante (la variazione di luminosità è controllata con PWM).


Questo mi fà supporre che in realtà il PWM è ad alta impedenza, generato da un PIC.

Quello dove non siamo d'accordo è qui:

dacolug:
led controllato da generatore di corrente costante, credo un alimentatore già esistente, non dal pic,


Io invece credo che l'unico PWM di cui parla il nostro amico sia proprio quello del PIC, anche se un chiarimento non guasterebbe.

E' logico che se il nostro amico ha un alimentatore che controlla in corrente invece che in tensione non si potrebbe usare il MOSFET, ma dubito.

Quindi se ciberbob spiega meglio come è fatto questo alimentatore è meglio.



Il tempo è il miglior maestro, purtroppo uccide tutti i suoi allievi
dacolug



[pagine pubblicate]

postato il:
14.04.2011, alle ore 16:43
concordo, sia sul fatto di avere uno schema a blocchi del progetto, sia sul fatto che è meglio che mi guardo un po di documentazione sui mosfet :-)
ciberbob1987





postato il:
14.04.2011, alle ore 18:54
L'alimentatore che intendevo è rappresentato da un LM317 in configurazione di generatore di corrente costante, piazzato su ognuno dei quattro canali RGGB.

La soluzione di harpefalcata mi sembra valida, anche se non sono un esperto. La mia intenzione è fornire ai led la corrente di cui hanno bisogno per la massima resa (1 A) tramite l'LM317, e regolare quindi la luminosità con modulazione PWM effettuata con un PIC. Il segnale del PIC dovrebbe mandare in conduzione il MOSFET che chiude il circuito sui led e quindi realizzare una treno d'onde quadre a corrente costante di 1 A. A quanto ho capito, inoltre, la tensione necessaria a bilanciare la caduta sul led e sul transistor dovrebbe essere regolata automaticamente dall'LM317 per mantenere la corrente costante, giusto?

Per quanto detto sull'IRF420, potrei collegarlo direttamente ad un'out del PIC senza dover adattare niente giusto?
Un'altra domanda: se collego il gate del mosfet ad un'output open.drain del PIC il mosfet funziona? O per la piccola corrente che assorbe il gate devo prelevalra dall'alimentazione?
ciberbob1987





postato il:
15.04.2011, alle ore 05:47
Ragazzi, l'IRF420 non è disponibile da negozio online su cui mi servo; c'è ne sono tanti altri ma nessuno che possa fornire 1A drain-source con 5V al gate.
La mia domanda ora è: se non ne trovo uno che si possa saturare a 5V come risolvo?

Grazie ancora a tutti!
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