मैं MOSFETs क्यों बना रहा हूं?


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मैंने एक बहुत ही सरल MOSFET LED ड्राइवर बनाया है जो MOSFET को स्विच करने के लिए एक Arduino नैनो के PWM का उपयोग करता है जो लगभग 16 मीटर की एलईडी स्ट्रिप के लिए बिजली को नियंत्रित करता है।

मैं STP16NF06 MOSFETs का उपयोग कर रहा हूं ।

मैं आरजीबी एलईडी को नियंत्रित कर रहा हूं, इसलिए मैं प्रत्येक रंग के लिए तीन एमओएसएफईटी का उपयोग करता हूं और जब सभी 16 मीटर की एलईडी पट्टी चल रही होती है तो मैं लगभग 9.5 एम्पीयर खींच रहा हूं।

9.5 A/ 3 channels = 3.17 A maximum load each.

MOSFET में 0.8 Ω के प्रतिरोध पर पूरी तरह से है, इसलिए मेरी गर्मी मेरा I 2 R नुकसान होना चाहिए

3.17 amperes^2 * 0.08 ohms = 0.8 watts

डेटशीट में कहा गया है कि मुझे प्रति वाट 62.5 ° C ताप मिलता है, अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान 175 ° C और अपेक्षित परिवेश तापमान 50 ° C से कम होता है

175 °C - (0.8 W * 62.5 °C/W) + 50 °C = 75 °C for margin of error

मैं इन MOSFETs को बिना हीट सिंक के चला रहा हूं, और मैंने इसे पूरी रात चलने वाले प्रोग्राम पर छोड़ दिया है, जिसमें सिर्फ लाल हरा नीला सफेद नॉन स्टॉप साइकिल है और यह ज़्यादा गरम नहीं हुआ। मैं इस सर्किट से प्रति दिन 16+ घंटे चलने में सक्षम होने की उम्मीद कर रहा हूं।

मैं एल ई डी के लिए 12 वी पॉवरपॉउप का उपयोग कर रहा हूं और अरडूइनो से 5 वी कंट्रोल सिग्नल, इसलिए मेरे लिए 60 वी के ड्रेन गेट वोल्टेज या 20 वी के गेट सोर्स वोल्टेज से अधिक होना संभव नहीं है।

जब मैं अपने एयरकंडीशन ऑफिस में अपने डेस्क के साथ खेल रहा था, तब मैंने पाया कि मैं दिन में पहले जैसा रेड चैनल बंद नहीं कर सकता था। और बिना किसी बिजली से जुड़े गेट को मापने के लिए मैंने लाल चैनल पर 400 with पाया और हरे और नीले चैनलों पर बिना किसी प्रतिरोध के उच्च प्रतिरोध किया।

यह मैं जिस योजनाबद्ध के साथ काम कर रहा हूं। यह एक ही बात सिर्फ तीन बार दोहराई गई है और 5 वी Arduino से एक PWM संकेत है और एक प्रतिरोधक के बिना एक एलईडी बस एलईडी पट्टी के लिए एक स्टैंड है जिसमें प्रतिरोध और एक ठोस सेटअप है जो मुझे नहीं लगता कि मुझे ज़रूरत थी मॉडल के लिए।

यह मैं जिस योजनाबद्ध के साथ काम कर रहा हूं

मुझे लगता है कि असफल होने के बाद मैंने 50 बार अपने पिन हेडर में और उसके बाहर Arduino को प्लग किया, हालांकि मुझे यकीन नहीं है कि Arduino के रूप में अभी भी क्या महत्व है।

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इसलिए दिया गया कि यह कुछ दिनों के लिए काम करता है, जिसमें एक दिन का भार भी शामिल है, मेरे सवाल :

  1. इस सर्किट में और बाहर Arduino को गर्म करने से किसी तरह MOSFETs को नुकसान हो सकता है, लेकिन Arduino को नहीं?

  2. क्या ESD किसी तरह यहाँ अपराधी हो सकता है? मेरा डेस्क एक राल लेपित लकड़ी या टुकड़े टुकड़े में लकड़ी है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी तीन MOSFETs का स्रोत सामान्य GND है।

  3. मेरे पास फैंसी टांका लगाने वाला लोहा नहीं है, और मुझे नहीं पता कि यह 300 ° C से ऊपर जाता है। हालाँकि, मैंने लीड सोल्डर का उपयोग किया और मैंने प्रत्येक पिन पर जितना संभव हो सके उतना कम समय बिताया और मैं पहले MOSFET में से किसी एक पर पिन लगाऊंगा और फिर दूसरे MOSFET में से एक को पिन करूँगा, आदि, लगातार एक चिप से सभी पिन नहीं करना और यदि बहुत अधिक मिलाप गर्मी मुद्दा था कि क्यों इस मुद्दे को तुरंत नहीं बनाया जाएगा? यह अब क्यों पॉप अप हो गया है?

  4. क्या मेरी गणना में कुछ छूट गया है या ओवरसाइट है?


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" मैं मस्जिद क्यों बना रहा हूँ? " - आप शायद मस्जिद से नफरत करते हैं।
हैरी स्वेन्सन

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"मैं मस्जिद क्यों बना रहा हूँ?" - हो सकता है कि मच्छर रात के खाने के लिए हों ...
वोल्टेज स्पाइक

3
आपका वीजीएस क्या है?
ब्रायन ड्रमंड बाद

8
"मैं मस्जिद क्यों बना रहा हूँ?" - क्योंकि कच्चे मच्छर बाकी सर्किट को अपच देंगे।
रैकैंडबॉमनमैन

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क्या आपने अपनी शक्ति अपव्यय गणना में 0.08 ओम का उपयोग करने का इरादा किया है? यह 10 का एक कारक है जो पूर्ववर्ती पाठ में दिया गया है: "MOSFET में 0.8 of के प्रतिरोध पर पूरी तरह से" है।
Paul

जवाबों:


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आपकी समस्या गेट ड्राइव वोल्टेज है। यदि आप STP16NF06 के लिए डेटाशीट को देखते हैं, तो आप देखेंगे कि 0.08 only RDS केवल Vgs = 10 V के लिए लागू होता है, और आप इसे केवल (थोड़ा नीचे) 5 V के साथ चला रहे हैं, इसलिए प्रतिरोध बहुत अधिक है।

विशेष रूप से, हम चित्रा 6 (ट्रांसफर कैरेक्टर) को देख सकते हैं, जो व्यवहार को दिखाता है कि वीजीएस भिन्न होता है। Vgs = 4.75 V और Vds = 15 V, Id = 6 A पर, इसलिए Rds = 15 V / 6 A = 2.5 75। (यह वास्तव में काफी बुरा नहीं हो सकता है, क्योंकि कुछ गैर-असमानताओं के कारण यह बुरा है, लेकिन यह अभी भी अधिक है जितना आप सहन कर सकते हैं

ESD भी एक समस्या हो सकती है: MOSFETs के द्वार बहुत संवेदनशील हैं, और कोई कारण नहीं है कि Arduino (जिनके माइक्रोकंट्रोलर में ESD सुरक्षा डायोड हैं) भी जरूरी प्रभावित होंगे।

मेरा सुझाव है कि 4.5 V पर पूरी तरह से कम थ्रेसहोल्ड वोल्टेज के साथ एक MOSFET हो। आप MOSFETs भी प्राप्त कर सकते हैं जो उनके गेट पर ESD सुरक्षा को शामिल करते हैं।


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यह टिप्पणी करने योग्य है कि यह माइक्रोकंट्रोलरों से मच्छर ड्राइविंग के साथ एक बहुत ही आम समस्या है - बहुत कम आम उच्च शक्ति वाले मच्छर प्रकार 5 वी पर पूरी तरह से हैं, और 3.3 वी पर यह उन लोगों को ढूंढना लगभग असंभव है जो हैं। मुझे लगता है कि एक उच्च वोल्टेज पर गेट को चलाने के लिए एक दूसरे ट्रांजिस्टर (चाहे द्विध्रुवी या सिर्फ एक छोटी सी मस्जिद) का उपयोग करना सबसे सरल है। मैंने इस उद्देश्य के लिए सस्ते BS170s का एक बैच खरीदा; जब वे पूरी तरह से 5 वी पर नहीं होते हैं, तो वे उच्च प्रतिबाधा भार को चलाने के लिए पर्याप्त प्रबंधन करते हैं, और वे बहुत सस्ते थे।
जूल्स

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@ जूल्स ऐसा नहीं है कि इन कम वोल्टेज और मध्यम धाराओं के लिए तर्क-स्तर FET को खोजना मुश्किल है। एक यादृच्छिक उदाहरण के रूप में, TSM170N06CH में 4.5 V गेट ड्राइव पर अधिकतम 20 m example है, और DigiKey में यह 66 सेंट है।
अबे करप्लस

शायद मुझे अपना सप्लायर बदलने की जरूरत है। फ़ारनेल में सबसे अच्छा मैं लगभग 4 गुना लागत देख सकता हूं, और जबकि मूसर यूके ने अपनी सूची में आपका उदाहरण दिया है यह एक गैर-स्टॉक की गई वस्तु है। (अगर मैं सतह माउंट भागों के साथ काम करने के लिए तैयार था, तो चीजें अलग होंगी, लेकिन जैसा कि मैं उनके लिए एक बोर्ड को इकट्ठा करने से पहले अधिकांश परियोजनाओं को ब्रेडबोर्ड करना पसंद करता हूं, यह वास्तव में कहीं नहीं है जो मैं जाना चाहता हूं)।
जूल्स

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@ जूल्स यहां तक ​​कि फरनेल के कुछ अच्छे चयन हैं: £ 0.873 के लिए IRLB4132PBF (30 V, 4.5 m) पर 4.5 V) पर विचार करें। मुझे यह केवल डिजीके परिणामों के माध्यम से जाने और फ़र्नेल द्वारा स्टॉक किए जाने की जाँच के बाद से मिला, क्योंकि फ़ारनेल खोज बहुत अनुकूल नहीं है।
अबे करप्लस

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गेट वोल्टेज के बारे में बात मान्य है, लेकिन अगर MOSFET गर्म नहीं हो रहा है, तो मुझे यकीन नहीं है कि यहां वास्तविक अपराधी है।

कई एम्पों में संचालित 12 वी एलईडी स्ट्रिप के 16 मीटर के लिए विशिष्ट पीडब्लूएम आवृत्तियों पर एक महत्वपूर्ण अधिष्ठापन होने जा रहा है। इस कारण MOSFET बंद होने पर हर बार नाली में वोल्टेज फैलता है। ये स्पाइक अवधि में कम हैं, लेकिन वोल्टेज कई बार आपूर्ति वोल्टेज की हो सकती है।

इस विशेष समस्या का समाधान एल ई डी के साथ एंटीपरेलर में एक फ्रीवेलिंग डायोड (शोट्की) को जोड़ना है, जैसे कि आप 12 वी और नाली के बीच, जैसे आप एक इलेक्ट्रिक मोटर या अन्य इंडक्टिव लोड के साथ करेंगे।


या MOSFET में एक से एक बीफ़ियर हिमस्खलन डायोड का उपयोग करें।
इग्नासियो वाज़केज़-अब्राम्स

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जबकि निश्चित रूप से क्लैम्पिंग डायोड जोड़ना एक बुरा विचार नहीं है, मुझे नहीं लगता कि इस मामले में यह मुद्दा है। MOSFET डेटाशीट का दावा है कि इसके आंतरिक हिमस्खलन डायोड द्वारा अधिकतम ऊर्जा का प्रसार एक पल्स में 130 एमजे है। यहां तक ​​कि अगर हम मानते हैं कि एलईडी पट्टी में एक हास्यास्पद 1 mH इंडक्शन है, तो यह केवल 0.5 * 1 mH * (3.2 A) ^ 2 = 5 mJ है, जिसमें आंतरिक डायोड के साथ कोई समस्या नहीं होनी चाहिए।
अबे करप्लस

मुझे नहीं लगता कि ऐसा है। एक वाई-क्लास नीली टोपी एक बेहतर समाधान होगा क्योंकि स्पाइक, भले ही मौजूद हो, डायोड प्रतिक्रिया करने की तुलना में तेज होगा।
Zdenek

1
@AbeKarplus: यह एक-पल्स ऊर्जा सीमा से अधिक नहीं हो सकता है, लेकिन यहां तक ​​कि 5mJ, यदि कई kHz के PWM चक्र दर से गुणा किया जाता है, तो प्रश्न में गणना की गई स्थिर शक्ति की तुलना में परिमाण उच्च शक्ति (और हीटिंग) का आदेश है।
बेन वोइगट

1
मुझे सही पता है? मैंने बड़ी मुश्किल से एक शब्द कहा। : ओ
डैंपमास्किन 12

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जांच के लिए एक और बात।

यह एक या एक से अधिक पीसी और / या प्लगपैक बिजली आपूर्ति से जुड़े प्रायोगिक सेटअप जैसा दिखता है।

यह अक्सर एक ऐसे वातावरण की पैदावार करता है जो कहीं न कहीं सीधे पृथ्वी के मैदान में संदर्भित होता है, या सर्किट में कुछ बिंदु पर अनियंत्रित तरीके से इसका संदर्भ दिया जाता है, खासकर जब दो-प्रोन-कनेक्टेड बिजली की आपूर्ति के साथ एक लैपटॉप कंप्यूटर का उपयोग किया जाता है।

आम "लाइटवेट" प्लगपैक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति आपको आउटपुट रेल देने के लिए होती है जो वास्तव में एक उच्च-प्रतिबाधा एसी क्षमता है, जो पृथ्वी के सापेक्ष आधा है, जो कि आधे मेन वोल्टेज पर है, जो दोनों ध्रुवों पर स्थित है। यह आमतौर पर किसी का ध्यान नहीं जाता है क्योंकि लोड या तो पूरी तरह से तैर रहा है (एक प्लास्टिक केस एक्सेसरी), या इसकी जमीन पृथ्वी की जमीन (एक डेस्कटॉप पीसी) के साथ मजबूती से बंधी हुई है, और प्रतिबाधा आपको चोट नहीं पहुंचाने के लिए पर्याप्त है (जब तक कि आप एक तार पकड़ न लें। आपकी जीभ, नस के पास ... नहीं, भले ही वह सुरक्षित हो।)

हालांकि, इस तरह एक परीक्षण सेटअप में, इसका मतलब यह हो सकता है कि गलत जगह पर दिखने वाले आधे साधन वोल्टेज - और 60V या यहां तक ​​कि 120V (वास्तव में, सबसे खराब स्थिति में लगभग 170V का एक शिखर वोल्टेज ...) गेट को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त हो सकता है एक असुरक्षित MOSFET के अगर कुछ अन्य इलेक्ट्रोड किसी भी तरह से पृथ्वी की जमीन को संदर्भित किया जाता है (जैसे नाली या स्रोत सर्किट को छूने वाले एक अच्छी तरह से जमीन वाले व्यक्ति द्वारा) ।।


यह एक उत्कृष्ट बिंदु है। जब मैंने राउटर ऐन्टेना परिरक्षण को छुआ तो मैंने एक बार अपना मीटर तला दिया। बात एडाप्टर के माध्यम से लाइव वोल्टेज लीक हो रही थी! मैंने फिर इसे जमीन पर उतारा और फिर से ठीक हो गया। उन्हें नाम-ब्रांड के उपकरणों के साथ भद्दे दोहरे इन्सुलेशन एडेप्टर नहीं बेचने चाहिए।
Zdenek
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