| 906 |
miho |
1 |
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
|
|
2 |
<html> |
|
|
3 |
<head> |
|
|
4 |
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
|
|
5 |
<title> NFET4X01A </title> |
|
|
6 |
<meta name="keywords" content="výkonové spínače NFET MLAB"> |
|
|
7 |
<meta name="description" content="Modul 4 výkonových spínačů NFET do stavebnice MLAB"> |
|
|
8 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
9 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
|
|
10 |
<link rel="StyleSheet" href="../../../../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
|
|
11 |
<link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../../../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
|
|
12 |
<script type="text/javascript" src="../../../../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
|
|
13 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
14 |
</head> |
|
|
15 |
|
|
|
16 |
<body lang="cs"> |
|
|
17 |
|
|
|
18 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
19 |
<!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
|
|
20 |
<div class="Header"> |
|
|
21 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
22 |
<!-- |
|
|
23 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
24 |
DrawHeader(); |
|
|
25 |
// --> |
|
|
26 |
</script> |
|
|
27 |
<noscript> |
|
|
28 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
29 |
</noscript> |
|
|
30 |
</div> |
|
|
31 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
32 |
|
|
|
33 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
34 |
<!-- ============== MENU ============== --> |
|
|
35 |
<div class="Menu"> |
|
|
36 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
37 |
<!-- |
|
|
38 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
39 |
DrawMenu(); |
|
|
40 |
// --> |
|
|
41 |
</script> |
|
|
42 |
<noscript> |
|
|
43 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
44 |
</noscript> |
|
|
45 |
</div> |
|
|
46 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
47 |
|
|
|
48 |
<!-- ============== TEXT ============== --> |
|
|
49 |
<div class="Text"> |
|
|
50 |
<p class="Title"> |
|
|
51 |
Modul výkonových spínačů s tranzistory N-FET |
|
|
52 |
</p> |
|
|
53 |
<p class=Autor> |
|
|
54 |
Milan Horkel |
|
|
55 |
</p> |
|
|
56 |
<p class="Subtitle"> |
|
|
57 |
Ve starých mainboardech počítačů PC bývají pěkné veliké |
|
|
58 |
tranzistory N-FET, které je možné využít. Tranzistory bývají tak asi na |
|
|
59 |
proud 30A při napětí kolem 30V. Modul je osazen čtyřmi |
|
|
60 |
tranzistory zapojenými proti zemi. |
|
|
61 |
</p> |
|
|
62 |
<p class="Subtitle"> |
|
|
63 |
<img width="324" height="322" src="NFET4X01A_Files/image001.jpg" |
|
|
64 |
alt="Pohled ze strany součástek"> |
|
|
65 |
|
|
|
66 |
<img width="331" height="328" src="NFET4X01A_Files/image002.jpg" |
|
|
67 |
alt="Pohled ze strany spojů"> |
|
|
68 |
</p> |
|
|
69 |
<p> |
| 907 |
miho |
70 |
<a href="../NFET4X01A.cs.pdf"><img class="NoBorder" |
| 906 |
miho |
71 |
src="../../../../../Web/PIC/FileIco_PDF.ico" |
|
|
72 |
alt="Acrobat"> PDF verze</a> |
|
|
73 |
</p> |
|
|
74 |
|
|
|
75 |
<h1> Technické parametry </h1> |
|
|
76 |
|
|
|
77 |
<table> |
|
|
78 |
<tr> |
|
|
79 |
<th> Parametr </th> |
|
|
80 |
<th> Hodnota </th> |
|
|
81 |
<th> Poznámka </th> |
|
|
82 |
</tr> |
|
|
83 |
<tr> |
|
|
84 |
<td> Pracovní napětí </td> |
|
|
85 |
<td> do cca. 30V </td> |
|
|
86 |
<td> Podle tranzistorů </td> |
|
|
87 |
</tr> |
|
|
88 |
<tr> |
|
|
89 |
<td> Spínaný proud </td> |
|
|
90 |
<td> do cca. 10A </td> |
|
|
91 |
<td> Omezeno tranzistory, svorkami a plošným spojem </td> |
|
|
92 |
</tr> |
|
|
93 |
<tr> |
|
|
94 |
<td> Rozměry </td> |
|
|
95 |
<td> 61 x 61 x 25mm </td> |
|
|
96 |
<td> Výška nad základnou </td> |
|
|
97 |
</tr> |
|
|
98 |
</table> |
|
|
99 |
|
|
|
100 |
<h1> Popis konstrukce </h1> |
|
|
101 |
|
|
|
102 |
<h2> Úvodem </h2> |
|
|
103 |
|
|
|
104 |
<p> |
|
|
105 |
Na mainboardech asi tak od procesoru Pentium II jsou pomocné |
|
|
106 |
spínané napájecí zdroje pro napájení procesorů. Vzhledem |
|
|
107 |
k proudovým nárokům procesorů jsou používány diskrétní výkonové |
|
|
108 |
tranzistory, které je snadné z mainboardu získat. Tranzistory jsou |
|
|
109 |
to obvykle úctyhodných parametrů. Proudy tak v řádu 30A-50A a |
|
|
110 |
bývají na napětí minimálně 30V. Na jedné desce bývají 2 nebo 4 kusy, |
|
|
111 |
někdy i více. |
|
|
112 |
</p> |
|
|
113 |
|
|
|
114 |
<p> |
|
|
115 |
Tranzistory se nejsnáze odpájí pomocí elektrické horkovzdušné pistole. |
|
|
116 |
Je dobré na jeden modul dát 4 stejné tranzistory. |
|
|
117 |
</p> |
|
|
118 |
|
|
|
119 |
<p> |
|
|
120 |
Modul se dá použít i pro buzení krokových motorů s pěti vývody. |
|
|
121 |
</p> |
|
|
122 |
|
|
|
123 |
<h2> Zapojení modulu </h2> |
|
|
124 |
|
|
|
125 |
<p> |
|
|
126 |
Tranzistory mohou být osazeny až 4 kusy. Všechny jsou pak zapojené |
|
|
127 |
stejně. Na vstupu je hřebínek, na výstupu je hřebínek a šroubovací |
|
|
128 |
svorky. |
|
|
129 |
</p> |
|
|
130 |
|
|
|
131 |
<p> |
|
|
132 |
<img width="125" height="145" src="NFET4X01A_Files/image003.png" |
|
|
133 |
alt="Zapojení - vstupní konektor"> |
|
|
134 |
|
|
|
135 |
<img width="388" height="282" src="NFET4X01A_Files/image004.png" |
|
|
136 |
alt="Zapojení - tranzistor"> |
|
|
137 |
|
|
|
138 |
<img width="140" height="245" src="NFET4X01A_Files/image005.png" |
|
|
139 |
alt="Zapojení - výstupní konektor"> |
|
|
140 |
</p> |
|
|
141 |
|
|
|
142 |
<p> |
|
|
143 |
Napájecí část je doplněna blokovacím kondenzátorem. Konektor je opět |
|
|
144 |
hřebínek a šroubovací svorky. |
|
|
145 |
</p> |
|
|
146 |
|
|
|
147 |
<p> |
|
|
148 |
<img width="202" height="169" src="NFET4X01A_Files/image006.png" |
|
|
149 |
alt="Zapojení - napájení"> |
|
|
150 |
</p> |
|
|
151 |
|
|
|
152 |
<h3> Střídavá vazba na vstupu </h3> |
|
|
153 |
|
|
|
154 |
<p> |
|
|
155 |
Spínače jsou na vstupu opatřeny volitelnou střídavou vazbou. Vazba se |
|
|
156 |
volí přesunem propojky, která buď zkratuje vazební kondenzátor, nebo ho |
|
|
157 |
naopak nechá vřazený a připojí diodu, která zajišťuje, že se bude |
|
|
158 |
napětí na řídící elektrodě tranzistoru upínat k zemnímu potenciálu |
|
|
159 |
(nebude klesat pod nulovou hodnotu a tím omezovat kladou hodnotu pro |
|
|
160 |
sepnutí tranzistoru). |
|
|
161 |
</p> |
|
|
162 |
|
|
|
163 |
<p> |
|
|
164 |
Střídavá vazba se používá pro zamezení zničení zátěže (často cívky) |
|
|
165 |
pokud by se řídící elektronika zasekla zrovna ve stavu, kdy je |
|
|
166 |
tranzistor otevřený. |
|
|
167 |
</p> |
|
|
168 |
|
|
|
169 |
<p> |
|
|
170 |
<i>Procesory PIC tohle umějí a může se stát, že procesor drží výstup |
|
|
171 |
ve stavu H ještě před tím, než proběhne vnitřní reset procesoru. |
|
|
172 |
Nastává to v případě, že poklesne napájecí napětí, ale ně úplně |
|
|
173 |
k nule. Výstupní budiče zůstanou ve stavu H a pokud má spínací |
|
|
174 |
tranzistor prahové napětí nižší než je napětí od kterého zafunguje |
|
|
175 |
reset obvod procesoru, zůstane výkonový tranzistor sepnutý a |
|
|
176 |
v podstatě zkratuje napájecí zdroj. Tranzistor 30A obvykle |
|
|
177 |
napájecí zdroj nepřetlačí a tak se procesor nikdy neresetuje.</i> |
|
|
178 |
</p> |
|
|
179 |
|
|
|
180 |
<p> |
|
|
181 |
Na řídící elektrodě je dále umístěn velký odpor do země aby byl |
|
|
182 |
nepřipojený tranzistor rozpojený. |
|
|
183 |
</p> |
|
|
184 |
|
|
|
185 |
<h3> Dioda v kolektoru </h3> |
|
|
186 |
|
|
|
187 |
<p> |
|
|
188 |
Při rozpínání indukční zátěže se zátěž brání změně protékajícího proudu |
|
|
189 |
tím, že indukuje napětí, které má takovou orientaci, aby se udržel |
|
|
190 |
proud. Může tak vznikat velké napětí na kolektorech tranzistorů. Jeho |
|
|
191 |
hodnota je dána rychlostí rozepnutí tranzistoru a indukčností zátěže. |
|
|
192 |
Aby nedošlo k poškození (průrazu) tranzistorů, jsou v modulu |
|
|
193 |
osazeny záchytné diody. Nezapomeňte horní konec diod připojit ke |
|
|
194 |
kladnému zdroji výkonové části. |
|
|
195 |
</p> |
|
|
196 |
|
|
|
197 |
<p> |
|
|
198 |
Pokud se spíná (pulsně šířkovou modulací) obyčejný kartáčový motor a |
|
|
199 |
dioda se nepřipojí, motor se moc netočí, protože se při rozpojení |
|
|
200 |
energie magnetického obvodu motoru spotřebuje k pokusu o proražení |
|
|
201 |
tranzistoru (velké napětí) místo toho, aby se energie spotřebovala |
|
|
202 |
v zátěži (motoru). |
|
|
203 |
</p> |
|
|
204 |
|
|
|
205 |
<h2> Typické parametry tranzistorů </h2> |
|
|
206 |
|
|
|
207 |
<p> |
|
|
208 |
Pro konkrétní tranzistory je třeba parametry vygooglovat. Zde jsem |
|
|
209 |
vypsal hlavní parametry konkrétního tranzistoru CEB703AL protože jsem |
|
|
210 |
zrovna tento tranzistor použil. Tranzistory bývají tomuto konkrétnímu |
|
|
211 |
typu podobné. |
|
|
212 |
</p> |
|
|
213 |
|
|
|
214 |
<p> |
|
|
215 |
Zvlášť je třeba upozornit na výkon tranzistoru. Výkon 50W je možné |
|
|
216 |
využít pouze pokud je tranzistor dostatečně chlazený. Používá-li se |
|
|
217 |
tranzistor jako spínač nebude využit a skutečný (ztrátový) výkon je pak |
|
|
218 |
řádu 1W což vystačí s minimálním chladičem nebo plochou na plošném |
|
|
219 |
spoji. |
|
|
220 |
</p> |
|
|
221 |
|
|
|
222 |
<p> |
|
|
223 |
Druhý zrádný parametr je kapacita řídící elektrody. Kapacita elektrody |
|
|
224 |
proti zemi (elektrodě S) je značná, mnohem větší než u bipolárních |
|
|
225 |
tranzistorů a navíc se zde projevuje i vliv kapacity s elektrodou |
|
|
226 |
D. Kapacita je navíc nelineární právě v okolí bodu sepnutí. Proto |
|
|
227 |
je třeba tranzistor spínat dost razantně aby sepnutí i rozepnutí |
|
|
228 |
proběhlo tak rychle, aby se tranzistor nepřehřál (velký proud krát |
|
|
229 |
nenulové napětí na tranzistoru po delší dobu). |
|
|
230 |
</p> |
|
|
231 |
|
|
|
232 |
<table> |
|
|
233 |
<tr> |
|
|
234 |
<th colspan="3"> |
|
|
235 |
Tranzistor CEB703AL |
|
|
236 |
</th> |
|
|
237 |
</tr> |
|
|
238 |
<tr> |
|
|
239 |
<th> Parametr </th> |
|
|
240 |
<th> Označení </th> |
|
|
241 |
<th> Hodnota </th> |
|
|
242 |
</tr> |
|
|
243 |
<tr> |
|
|
244 |
<td> Napětí kolektoru </td> |
|
|
245 |
<td> V<sub>DS</sub> </td> |
|
|
246 |
<td> 30V </td> |
|
|
247 |
</tr> |
|
|
248 |
<tr> |
|
|
249 |
<td> Proud kolektorem trvalý </td> |
|
|
250 |
<td> I<sub>D</sub> </td> |
|
|
251 |
<td> 40A </td> |
|
|
252 |
</tr> |
|
|
253 |
<tr> |
|
|
254 |
<td> Proud kolektorem krátkodobý </td> |
|
|
255 |
<td> I<sub>DM</sub> </td> |
|
|
256 |
<td> 120A </td> |
|
|
257 |
</tr> |
|
|
258 |
<tr> |
|
|
259 |
<td> Výkon (při 25ºC) </td> |
|
|
260 |
<td> P<sub>D</sub> </td> |
|
|
261 |
<td> 50W </td> |
|
|
262 |
</tr> |
|
|
263 |
<tr> |
|
|
264 |
<td> Tepelný odpor pouzdra </td> |
|
|
265 |
<td> R<sub>TH(JC)</sub> </td> |
|
|
266 |
<td> 3K/W </td> |
|
|
267 |
</tr> |
|
|
268 |
<tr> |
|
|
269 |
<td> Tepelný odpor bez chladiče </td> |
|
|
270 |
<td> T<sub>TH(JA)</sub> </td> |
|
|
271 |
<td> 63K/W </td> |
|
|
272 |
</tr> |
|
|
273 |
<tr> |
|
|
274 |
<td> Maximální napětí na řídící elektrodě </td> |
|
|
275 |
<td> V<sub>GS</sub> </td> |
|
|
276 |
<td> +/-20V </td> |
|
|
277 |
</tr> |
|
|
278 |
<tr> |
|
|
279 |
<td> Kapacita řídící elektrody </td> |
|
|
280 |
<td> C<sub>ISS</sub> </td> |
|
|
281 |
<td> 1500pF </td> |
|
|
282 |
</tr> |
|
|
283 |
<tr> |
|
|
284 |
<td> Napětí pro sepnutí </td> |
|
|
285 |
<td> V<sub>GS(TH)</sub> </td> |
|
|
286 |
<td> 1.7V (1-3V) </td> |
|
|
287 |
</tr> |
|
|
288 |
<tr> |
|
|
289 |
<td> Odpor v sepnutém stavu, typicky při buzení 4.5/10V </td> |
|
|
290 |
<td> R<sub>DS(ON)</sub> </td> |
|
|
291 |
<td> 14mΩ / 17mΩ </td> |
|
|
292 |
</tr> |
|
|
293 |
<tr> |
|
|
294 |
<td> Rychlost sepnutí / rozepnutí </td> |
|
|
295 |
<td> T<sub>DS(OFF)</sub> </td> |
|
|
296 |
<td> 20ns / 80ns </td> |
|
|
297 |
</tr> |
|
|
298 |
</table> |
|
|
299 |
|
|
|
300 |
<h2> Mechanická konstrukce </h2> |
|
|
301 |
|
|
|
302 |
<p> |
|
|
303 |
Modul je standardní, se šrouby v rozích. |
|
|
304 |
</p> |
|
|
305 |
|
|
|
306 |
<h1> Osazení a oživení </h1> |
|
|
307 |
|
|
|
308 |
<h2> Osazení </h2> |
|
|
309 |
|
|
|
310 |
<p> |
|
|
311 |
Při pájení tranzistorů je třeba použít dostatečně výkonnou páječku. |
|
|
312 |
</p> |
|
|
313 |
|
|
|
314 |
<p> |
|
|
315 |
<img width="708" height="220" src="NFET4X01A_Files/image007.png" |
|
|
316 |
alt="Osazení - strana spojů"> |
|
|
317 |
</P> |
|
|
318 |
|
|
|
319 |
<P> |
|
|
320 |
<img width="705" height="705" src="NFET4X01A_Files/image008.png" |
|
|
321 |
alt="Osazení - strana součástí"> |
|
|
322 |
</p> |
|
|
323 |
|
|
|
324 |
<table class="Soupiska"> |
|
|
325 |
<tr> |
|
|
326 |
<th colspan="2"> Odpory </th> |
|
|
327 |
</tr> |
|
|
328 |
<tr> |
|
|
329 |
<td> R1, R3, R5, R7 </td> |
|
|
330 |
<td> 100 </td> |
|
|
331 |
</tr> |
|
|
332 |
<tr> |
|
|
333 |
<td> R2, R4, R6, R8 </td> |
|
|
334 |
<td> 100k </td> |
|
|
335 |
</tr> |
|
|
336 |
<tr> |
|
|
337 |
<th colspan="2"> Keramické kondenzátory </th> |
|
|
338 |
</tr> |
|
|
339 |
<tr> |
|
|
340 |
<td> C1, C2, C3, C4 </td> |
|
|
341 |
<td> 100nF </td> |
|
|
342 |
</tr> |
|
|
343 |
<tr> |
|
|
344 |
<th colspan="2"> Elektrolytické kondenzátory </th> |
|
|
345 |
</tr> |
|
|
346 |
<tr> |
|
|
347 |
<td> C5 </td> |
|
|
348 |
<td> 470M/35V </td> |
|
|
349 |
</tr> |
|
|
350 |
<tr> |
|
|
351 |
<th colspan="2"> Diody </th> |
|
|
352 |
</tr> |
|
|
353 |
<tr> |
|
|
354 |
<td> D1, D3, D5, D7 </td> |
|
|
355 |
<td> BAT43SMD </td> |
|
|
356 |
</tr> |
|
|
357 |
<tr> |
|
|
358 |
<td> D2, D4, D6, D8 </td> |
|
|
359 |
<td> 1N5818 </td> |
|
|
360 |
</tr> |
|
|
361 |
<tr> |
|
|
362 |
<th colspan="2"> Tranzistory </th> |
|
|
363 |
</tr> |
|
|
364 |
<tr> |
|
|
365 |
<td> Q1, Q2, Q3, Q4 </td> |
|
|
366 |
<td> AP60N03S </td> |
|
|
367 |
</tr> |
|
|
368 |
<tr> |
|
|
369 |
<th colspan="2"> Mechanické součástky </th> |
|
|
370 |
</tr> |
|
|
371 |
<tr> |
|
|
372 |
<td> J1, J3, J5 </td> |
|
|
373 |
<td> JUMP2X4 </td> |
|
|
374 |
</tr> |
|
|
375 |
<tr> |
|
|
376 |
<td> J6, J7, J8, J9 </td> |
|
|
377 |
<td> JUMP3 </td> |
|
|
378 |
</tr> |
|
|
379 |
<tr> |
|
|
380 |
<td> J2 </td> |
|
|
381 |
<td> ARK210/4 </td> |
|
|
382 |
</tr> |
|
|
383 |
<tr> |
|
|
384 |
<td> J4 </td> |
|
|
385 |
<td> ARK210/2 </td> |
|
|
386 |
</tr> |
|
|
387 |
<tr> |
|
|
388 |
<th colspan="2"> Konstrukční součástky </th> |
|
|
389 |
</tr> |
|
|
390 |
<tr> |
|
|
391 |
<td> 4 ks </td> |
|
|
392 |
<td> Šroub M3x12 křížový s válcovou hlavou </td> |
|
|
393 |
</tr> |
|
|
394 |
<tr> |
|
|
395 |
<td> 4 ks </td> |
|
|
396 |
<td> Podložka M3 </td> |
|
|
397 |
</tr> |
|
|
398 |
<tr> |
|
|
399 |
<td> 4 ks </td> |
|
|
400 |
<td> DI5M3X05 distanční sloupek M3x5 </td> |
|
|
401 |
</tr> |
|
|
402 |
</table> |
|
|
403 |
|
|
|
404 |
<h2> Oživení </h2> |
|
|
405 |
|
|
|
406 |
<p> |
|
|
407 |
Stačí vyzkoušet, že tranzistory spínají. Použijeme napájecí zdroj 5 až |
|
|
408 |
10V s omezením proudu a například žárovky. Testujeme v režimu |
|
|
409 |
stejnosměrného buzení (propojky v poloze DC). |
|
|
410 |
</p> |
|
|
411 |
|
|
|
412 |
</div> |
|
|
413 |
|
|
|
414 |
<!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
|
|
415 |
<!-- ============== PATIČKA ============== --> |
|
|
416 |
<div class="Footer"> |
|
|
417 |
<script type="text/javascript"> |
|
|
418 |
<!-- |
|
|
419 |
SetRelativePath("../../../../../"); |
|
|
420 |
DrawFooter(); |
|
|
421 |
// --> |
|
|
422 |
</script> |
|
|
423 |
<noscript> |
|
|
424 |
<p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
|
|
425 |
</noscript> |
|
|
426 |
</div> |
|
|
427 |
<!-- AUTOINCLUDE END --> |
|
|
428 |
|
|
|
429 |
</body> |
|
|
430 |
</html> |