/Modules/PowerSW/NFET4X01A/DOC/HTML/NFET4X01A.cs.html
0,0 → 1,430
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
<title> NFET4X01A </title>
<meta name="keywords" content="výkonové spínače NFET MLAB">
<meta name="description" content="Modul 4 výkonových spínačů NFET do stavebnice MLAB">
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl">
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print">
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico">
<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
</head>
 
<body lang="cs">
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== HLAVICKA ============== -->
<div class="Header">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawHeader();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== MENU ============== -->
<div class="Menu">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawMenu();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
<!-- ============== TEXT ============== -->
<div class="Text">
<p class="Title">
Modul výkonových spínačů s&nbsp;tranzistory N-FET
</p>
<p class=Autor>
Milan Horkel
</p>
<p class="Subtitle">
Ve starých&nbsp;mainboardech počítačů PC bývají pěkné veliké
tranzistory N-FET, které je možné využít. Tranzistory bývají tak asi na
proud&nbsp;30A při napětí kolem&nbsp;30V. Modul je osazen čtyřmi
tranzistory zapojenými proti zemi.
</p>
<p class="Subtitle">
<img width="324" height="322" src="NFET4X01A_Files/image001.jpg"
alt="Pohled ze strany součástek">
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<img width="331" height="328" src="NFET4X01A_Files/image002.jpg"
alt="Pohled ze strany spojů">
</p>
<p>
<a href="../XXX.pdf"><img class="NoBorder"
src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico"
alt="Acrobat">&nbsp;PDF verze</a>
</p>
 
<h1> Technické parametry </h1>
<table>
<tr>
<th> Parametr </th>
<th> Hodnota </th>
<th> Poznámka </th>
</tr>
<tr>
<td> Pracovní napětí </td>
<td> do cca.&nbsp;30V </td>
<td> Podle tranzistorů </td>
</tr>
<tr>
<td> Spínaný proud </td>
<td> do cca.&nbsp;10A </td>
<td> Omezeno tranzistory, svorkami a plošným spojem </td>
</tr>
<tr>
<td> Rozměry </td>
<td> 61&nbsp;x&nbsp;61&nbsp;x&nbsp;25mm </td>
<td> Výška nad základnou </td>
</tr>
</table>
<h1> Popis konstrukce </h1>
<h2> Úvodem </h2>
<p>
Na mainboardech asi tak od procesoru Pentium&nbsp;II jsou pomocné
spínané napájecí zdroje pro napájení procesorů. Vzhledem
k&nbsp;proudovým nárokům procesorů jsou používány diskrétní výkonové
tranzistory, které je snadné z&nbsp;mainboardu získat. Tranzistory jsou
to obvykle úctyhodných parametrů. Proudy tak v&nbsp;řádu 30A-50A a
bývají na napětí minimálně 30V. Na jedné desce bývají 2 nebo 4 kusy,
někdy i více.
</p>
<p>
Tranzistory se nejsnáze odpájí pomocí elektrické horkovzdušné pistole.
Je dobré na jeden modul dát 4 stejné tranzistory.
</p>
<p>
Modul se dá použít i pro buzení krokových motorů s&nbsp;pěti vývody.
</p>
<h2> Zapojení modulu </h2>
<p>
Tranzistory mohou být osazeny až 4 kusy. Všechny jsou pak zapojené
stejně. Na vstupu je hřebínek, na výstupu je hřebínek a šroubovací
svorky.
</p>
<p>
<img width="125" height="145" src="NFET4X01A_Files/image003.png"
alt="Zapojení - vstupní konektor">
&nbsp;
<img width="388" height="282" src="NFET4X01A_Files/image004.png"
alt="Zapojení - tranzistor">
&nbsp;
<img width="140" height="245" src="NFET4X01A_Files/image005.png"
alt="Zapojení - výstupní konektor">
</p>
<p>
Napájecí část je doplněna blokovacím kondenzátorem. Konektor je opět
hřebínek a šroubovací svorky.
</p>
<p>
<img width="202" height="169" src="NFET4X01A_Files/image006.png"
alt="Zapojení - napájení">
</p>
<h3> Střídavá vazba na vstupu </h3>
<p>
Spínače jsou na vstupu opatřeny volitelnou střídavou vazbou. Vazba se
volí přesunem propojky, která buď zkratuje vazební kondenzátor, nebo ho
naopak nechá vřazený a připojí diodu, která zajišťuje, že se bude
napětí na řídící elektrodě tranzistoru upínat k&nbsp;zemnímu potenciálu
(nebude klesat pod nulovou hodnotu a tím omezovat kladou hodnotu pro
sepnutí tranzistoru).
</p>
<p>
Střídavá vazba se používá pro zamezení zničení zátěže (často cívky)
pokud by se řídící elektronika zasekla zrovna ve stavu, kdy je
tranzistor otevřený.
</p>
<p>
<i>Procesory PIC tohle umějí a může se stát, že procesor drží výstup
ve stavu H ještě před tím, než proběhne vnitřní reset procesoru.
Nastává to v&nbsp;případě, že poklesne napájecí napětí, ale ně úplně
k&nbsp;nule. Výstupní budiče zůstanou ve stavu H a pokud má spínací
tranzistor prahové napětí nižší než je napětí od kterého zafunguje
reset obvod procesoru, zůstane výkonový tranzistor sepnutý a
v&nbsp;podstatě zkratuje napájecí zdroj. Tranzistor 30A obvykle
napájecí zdroj nepřetlačí a tak se procesor nikdy neresetuje.</i>
</p>
<p>
Na řídící elektrodě je dále umístěn velký odpor do země aby byl
nepřipojený tranzistor rozpojený.
</p>
<h3> Dioda v&nbsp;kolektoru </h3>
<p>
Při rozpínání indukční zátěže se zátěž brání změně protékajícího proudu
tím, že indukuje napětí, které má takovou orientaci, aby se udržel
proud. Může tak vznikat velké napětí na kolektorech tranzistorů. Jeho
hodnota je dána rychlostí rozepnutí tranzistoru a indukčností zátěže.
Aby nedošlo k&nbsp;poškození (průrazu) tranzistorů, jsou v&nbsp;modulu
osazeny záchytné diody. Nezapomeňte horní konec diod připojit ke
kladnému zdroji výkonové části.
</p>
<p>
Pokud se spíná (pulsně šířkovou modulací) obyčejný kartáčový motor a
dioda se nepřipojí, motor se moc netočí, protože se při rozpojení
energie magnetického obvodu motoru spotřebuje k&nbsp;pokusu o proražení
tranzistoru (velké napětí) místo toho, aby se energie spotřebovala
v&nbsp;zátěži (motoru).
</p>
<h2> Typické parametry tranzistorů </h2>
<p>
Pro konkrétní tranzistory je třeba parametry vygooglovat. Zde jsem
vypsal hlavní parametry konkrétního tranzistoru CEB703AL protože jsem
zrovna tento tranzistor použil. Tranzistory bývají tomuto konkrétnímu
typu podobné.
</p>
<p>
Zvlášť je třeba upozornit na výkon tranzistoru. Výkon 50W je možné
využít pouze pokud je tranzistor dostatečně chlazený. Používá-li se
tranzistor jako spínač nebude využit a skutečný (ztrátový) výkon je pak
řádu 1W což vystačí s&nbsp;minimálním chladičem nebo plochou na plošném
spoji.
</p>
<p>
Druhý zrádný parametr je kapacita řídící elektrody. Kapacita elektrody
proti zemi (elektrodě S) je značná, mnohem větší než u bipolárních
tranzistorů a navíc se zde projevuje i vliv kapacity s&nbsp;elektrodou
D. Kapacita je navíc nelineární právě v&nbsp;okolí bodu sepnutí. Proto
je třeba tranzistor spínat dost razantně aby sepnutí i rozepnutí
proběhlo tak rychle, aby se tranzistor nepřehřál (velký proud krát
nenulové napětí na tranzistoru po delší dobu).
</p>
<table>
<tr>
<th colspan="3">
Tranzistor CEB703AL
</th>
</tr>
<tr>
<th> Parametr </th>
<th> Označení </th>
<th> Hodnota </th>
</tr>
<tr>
<td> Napětí kolektoru </td>
<td> V<sub>DS</sub> </td>
<td> 30V </td>
</tr>
<tr>
<td> Proud kolektorem trvalý </td>
<td> I<sub>D</sub> </td>
<td> 40A </td>
</tr>
<tr>
<td> Proud kolektorem krátkodobý </td>
<td> I<sub>DM</sub> </td>
<td> 120A </td>
</tr>
<tr>
<td> Výkon (při 25ºC) </td>
<td> P<sub>D</sub> </td>
<td> 50W </td>
</tr>
<tr>
<td> Tepelný odpor pouzdra </td>
<td> R<sub>TH(JC)</sub> </td>
<td> 3K/W </td>
</tr>
<tr>
<td> Tepelný odpor bez chladiče </td>
<td> T<sub>TH(JA)</sub> </td>
<td> 63K/W </td>
</tr>
<tr>
<td> Maximální napětí na řídící elektrodě </td>
<td> V<sub>GS</sub> </td>
<td> +/-20V </td>
</tr>
<tr>
<td> Kapacita řídící elektrody </td>
<td> C<sub>ISS</sub> </td>
<td> 1500pF </td>
</tr>
<tr>
<td> Napětí pro sepnutí </td>
<td> V<sub>GS(TH)</sub> </td>
<td> 1.7V&nbsp;(1-3V) </td>
</tr>
<tr>
<td> Odpor v&nbsp;sepnutém stavu, typicky při buzení 4.5/10V </td>
<td> R<sub>DS(ON)</sub> </td>
<td> 14mΩ&nbsp;/&nbsp;17mΩ </td>
</tr>
<tr>
<td> Rychlost sepnutí / rozepnutí </td>
<td> T<sub>DS(OFF)</sub> </td>
<td> 20ns&nbsp;/&nbsp;80ns </td>
</tr>
</table>
<h2> Mechanická konstrukce </h2>
<p>
Modul je standardní, se šrouby v&nbsp;rozích.
</p>
<h1> Osazení a oživení </h1>
<h2> Osazení </h2>
<p>
Při pájení tranzistorů je třeba použít dostatečně výkonnou páječku.
</p>
<p>
<img width="708" height="220" src="NFET4X01A_Files/image007.png"
alt="Osazení - strana spojů">
</P>
<P>
<img width="705" height="705" src="NFET4X01A_Files/image008.png"
alt="Osazení - strana součástí">
</p>
<table class="Soupiska">
<tr>
<th colspan="2"> Odpory </th>
</tr>
<tr>
<td> R1, R3, R5, R7 </td>
<td> 100 </td>
</tr>
<tr>
<td> R2, R4, R6, R8 </td>
<td> 100k </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Keramické kondenzátory </th>
</tr>
<tr>
<td> C1, C2, C3, C4 </td>
<td> 100nF </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Elektrolytické kondenzátory </th>
</tr>
<tr>
<td> C5 </td>
<td> 470M/35V </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Diody </th>
</tr>
<tr>
<td> D1, D3, D5, D7 </td>
<td> BAT43SMD </td>
</tr>
<tr>
<td> D2, D4, D6, D8 </td>
<td> 1N5818 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Tranzistory </th>
</tr>
<tr>
<td> Q1, Q2, Q3, Q4 </td>
<td> AP60N03S </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Mechanické součástky </th>
</tr>
<tr>
<td> J1, J3, J5 </td>
<td> JUMP2X4 </td>
</tr>
<tr>
<td> J6, J7, J8, J9 </td>
<td> JUMP3 </td>
</tr>
<tr>
<td> J2 </td>
<td> ARK210/4 </td>
</tr>
<tr>
<td> J4 </td>
<td> ARK210/2 </td>
</tr>
<tr>
<th colspan="2"> Konstrukční součástky </th>
</tr>
<tr>
<td> 4 ks </td>
<td> Šroub M3x12 křížový s&nbsp;válcovou hlavou </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 ks </td>
<td> Podložka M3 </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 ks </td>
<td> DI5M3X05 distanční sloupek M3x5 </td>
</tr>
</table>
<h2> Oživení </h2>
<p>
Stačí vyzkoušet, že tranzistory spínají. Použijeme napájecí zdroj 5 až
10V s&nbsp;omezením proudu a například žárovky. Testujeme v&nbsp;režimu
stejnosměrného buzení (propojky v&nbsp;poloze DC).
</p>
</div>
 
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE -->
<!-- ============== PATIČKA ============== -->
<div class="Footer">
<script type="text/javascript">
<!--
SetRelativePath("../../../../../");
DrawFooter();
// -->
</script>
<noscript>
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p>
</noscript>
</div>
<!-- AUTOINCLUDE END -->
 
</body>
</html>