गर्मी सिंक के साथ अपने प्रतिरोधक क्षेत्र में MOSFET का उपयोग करना ठीक है?

Question

सीमित गेट (या आधार) वोल्टेज के साथ ट्रांजिस्टर का उपयोग करने से उन्हें सीमा वर्तमान हो जाएगी, जो ट्रांजिस्टर के पार एक महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप पेश करेगी, जिससे यह ऊर्जा को नष्ट कर देगा। यह बुरा माना जाता है, ऊर्जा बर्बाद कर रहा है और घटक के जीवन को छोटा करता है। लेकिन अगर मैं तापमान को कम रखता हूं, या तो हीट सिंक के साथ या पावर को सीमित करके, तो क्या MOSFET का इस तरह इस्तेमाल करना ठीक है? या क्या यह घटक के लिए मौलिक रूप से खराब है कि वह शक्ति का प्रसार कर सके?

मैं पूछता हूं क्योंकि एक एलईडी पट्टी को चलाने के लिए चर वोल्टेज के साथ एक MOSFET को नियंत्रित करके मुझे उत्कृष्ट परिणाम मिलते हैं। 8-बिट पीडब्लूएम के साथ, एलईडी शून्य से "एक पुस्तक पढ़ने" के स्तर तक चमक में कूदता है, जबकि वोल्टेज-चालित मॉसफेट 8-बिट्स के वोल्टेज स्तरों का उपयोग करने के बावजूद बहुत चिकनी मोड़ देता है। रैखिक बनाम घातीय शक्ति सभी अंतर बनाती है, और पीडब्लूएम रैखिक है। हमारी आंखें रैखिक रूप से प्रकाश का अनुभव नहीं करती हैं। वोल्टेज-नियंत्रित परिणाम उपयोग न करने के लिए बहुत अच्छा है।

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परिशिष्ट: मैंने पीडब्लूएम के साथ व्यापक प्रयोग किए हैं, जिसमें प्रीस्कूलरों को समायोजित करना भी शामिल है। PWM ड्यूटी को बदलना कोई प्रभावी उपाय नहीं है, हालाँकि अगर कोई आस्टसीलस्कप दान करना चाहता है, तो मैं इसे बनाने में सक्षम हो सकता हूं :)

परिशिष्ट: परियोजना इन फिलिप्स के उत्पादों की तरह एक प्रकाश अलार्म घड़ी है , लेकिन अधिक ध्यान से देखते हैं। यह जरूरी है कि कम बिजली के स्तर के बीच का वर्गीकरण कम से कम हो। सबसे उज्ज्वल स्वीकार्य कम-शक्ति स्थिति लगभग 0.002% है, और अगला 0.004% है। यदि यह समस्या के बजाय समाधान के बारे में पूछने के लिए एक x / y समस्या है, तो यह एक जानबूझकर x / y प्रश्न है: मैंने व्यापक परीक्षण के बाद अपना पसंदीदा समाधान पाया है, और मैं जानना चाहता हूं कि क्या मेरा समाधान व्यावहारिक है। डिवाइस वर्तमान में बहुत कम सहायक प्रकाश को शामिल करते हुए कम पसंदीदा वर्कअराउंड के साथ काम कर रहा है।

परिशिष्ट 3: मैं इसे इकट्ठा करता हूं जो BJT ट्रांजिस्टर के लिए उपयोग किया जाता है। चूंकि वे वर्तमान-नियंत्रित हैं, इसलिए सर्किट बहुत कठिन है। मुझे यह देखने की आवश्यकता है कि जब मेरे पास आरेख बनाने का समय है। यदि मुझे कोई समस्या है तो मैं एक और प्रश्न पोस्ट करूँगा।

Comments

खैर, यह वास्तव में आपके सवाल का जवाब नहीं देता है, लेकिन PWM बनाम वैरिएबल वोल्टेज नियंत्रण के बारे में, आप समान प्रभाव प्राप्त करने के लिए अपने PWM के कर्तव्य चक्र को तेजी से बढ़ा सकते हैं। यह गंभीरता से दक्षता में वृद्धि करेगा क्योंकि ओमिक क्षेत्र में MOSFET का उपयोग करने का मतलब है कि MOSFET सिर्फ पीडब्लूएम नियंत्रण के विपरीत, जहां आप "नहीं चाहते" ऊर्जा को नष्ट कर रहे हैं, आदर्श रूप से (यानी तत्काल टर्न-ऑन और ऑफ, शून्य) RDSon आदि), कोई भी ऊर्जा नहीं है।

— ची

Arpinos में प्रयुक्त अधिकांश चिप्स @pioji, उच्चतर रिज़ॉल्यूशन PWM का समर्थन करते हैं, लेकिन इसके लिए बिल्ट-इन एनालॉगवर्इट () फ़ंक्शन की तुलना में कुछ अधिक सम्मिलित कोड की आवश्यकता होगी। पुस्तकालय हो सकते हैं, अन्यथा यह समझने के लिए एक मजेदार चुनौती हो सकती है कि पीडब्लूएम मोड काम करने के लिए कौन से रजिस्टर को लिखने की आवश्यकता है। मुझे एक बार ATmega32u4 (लियोनार्डो, प्रो माइक्रो, आदि) पर एक उच्च PWM आवृत्ति (~ 100kHz) प्राप्त करने के लिए ऐसा करना पड़ा।

— user371366

@jms मुझे एक आस्टसीलस्कप दान करने के बारे में कुछ भी नहीं सुना जा रहा है। : डी लेकिन एक गंभीर नोट पर, विकिपीडिया का कहना है कि सभी जैविक प्रभावों से बचने के लिए 3 kHz की सिफारिश की आवृत्ति है। एक 244 हर्ट्ज स्ट्रोब देखने में आसान है। इसे अपने आप को ~ 10-30% ड्यूटी चक्र पर एक उज्ज्वल एलईडी के साथ आज़माएं। संदर्भ: en.wikipedia.org/wiki/Flicker_fusion_threshold

— piojo

मल्टीपल या सिंगल MOSFET हॉट-स्पॉटिंग (थर्मल रनवे) समस्या

— एंडी उर्फ

@piojo आपको होने वाली समस्या यह है कि MOSFET ठीक से चालू और बंद नहीं हो रहा है। वास्तव में, मुझे संदेह है कि यह कब बंद होना चाहिए। MOSFET का गेट मूल रूप से एक संधारित्र के रूप में व्यवहार करता है: जब चार्ज किया जाता है, तो MOSFET चालू होता है, जब छुट्टी दी जाती है, तो MOSFET बंद है। आपका 10K रोकनेवाला इस संधारित्र के चार्ज को धीमा कर देता है और आपके माइक्रोकंट्रोलर के आउटपुट करंट को सीमित कर देता है, और यही कारण है कि आपने इसे अभी तक नहीं तला है। एक उचित MOSFET गेट ड्राइवर IC 2A के चरम धाराओं की आपूर्ति करने में सक्षम है और तेजी से चार्ज करने और गेट कैप को डिस्चार्ज करने में सक्षम है, और कुछ गेट प्रतिरोधों का उपयोग भी नहीं करते हैं।

— ची

Answer 1

टीएल; डीआर लेज़र ऑपरेशन के लिए बीजेटी का उपयोग करें, न कि एफईटी का

अधिकांश FET को DC में सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र (SOA) के लिए रेट नहीं किया गया है। द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) हैं।

यदि आप किसी भी FET के लिए SOA ग्राफ की जांच करते हैं, तो आपको 1 µs, 10 ,s, 1 ms, आदि की दालों के लिए घटता का एक सेट मिलेगा, लेकिन डीसी के लिए शायद ही कोई वक्र हो। यदि आप चाहें, तो 'डीसी के पास' को अपने जोखिम पर अतिरिक्त रूप से बदलने की कोशिश कर सकते हैं। इसका मतलब है कि निर्माता डीसी ऑपरेशन में कितना अपव्यय की अनुमति है, इस पर एक आंकड़ा लगाने को तैयार नहीं है।

यह अक्सर कहा जाता है कि एफईटी समानांतर रूप से, उनके सकारात्मक प्रतिरोध तापमान गुणांक के कारण। जैसे-जैसे वे गर्म होते हैं, उनका प्रतिरोध बढ़ता है, इसलिए गर्म एक में वर्तमान घट जाएगा, और स्थिति स्थिर है। FETs आंतरिक रूप से कई समानांतर कोशिकाओं से बने होते हैं, इसलिए वे ठीक भी साझा करते हैं, है ना? गलत!

यह केवल प्रतिरोध के तापमान गुणांक के लिए है। एफईटी में एक और तापमान गुणांक भी होता है, जो थ्रेसहोल्ड वोल्टेज का तापमान गुणांक है, और यह नकारात्मक है। जैसे ही FET गर्म होता है, निरंतर गेट वोल्टेज पर, यह अधिक धारा खींचता है। जब गेट वोल्टेज बहुत अधिक होता है, तो एक स्विच किए गए एफईटी को संतृप्त करना, प्रभाव कम से कम होता है, लेकिन जब वोल्टेज दहलीज के नीचे होता है, तो यह बहुत मजबूत होता है। जैसे-जैसे एक सेल गर्म होता है, इसकी धारा बढ़ती है, इसलिए यह कुछ और गर्म होता है और इसमें थर्मल रनवे की संभावना होती है, जहां एक सेल डिवाइस के माध्यम से पूरे करंट को हॉग करने की कोशिश करता है।

यह प्रभाव दो चीजों द्वारा सीमित है। एक यह है कि यदि यह असमान ताप के अधीन नहीं है, तो मरना एक ही तापमान पर शुरू हो जाता है। इसलिए अस्थिरता बढ़ने में समय लगता है। यही कारण है कि छोटी दालें लंबी दालों की तुलना में अधिक शक्ति का उपयोग कर सकती हैं। दूसरा मरने के दौरान तापीय चालकता है, जो इसके पार तापमान को भी समाप्त कर देता है। इसका मतलब यह है कि अस्थिरता बढ़ने के लिए एक निश्चित सीमा शक्ति स्तर की आवश्यकता होती है।

BJT निर्माता इस शक्ति स्तर पर एक आंकड़ा लगाने की कोशिश करते हैं, लेकिन FET निर्माता नहीं करते हैं। शायद इसका कारण यह है कि डीसी SOA स्तर FET में अपनी 'हेडलाइन' पावर अपव्यय का एक बहुत छोटा अंश है कि इसे बाहर निकालना शर्मनाक होगा। शायद ऐसा इसलिए है क्योंकि लीनियर ऑपरेशन में, एक FET के इतने सारे फायदे दूर हो जाते हैं कि यह केवल किसी विशिष्ट शक्ति स्तर के लिए BJTs का उपयोग करने लायक है कि डीसी उपयोग के लिए FET को अर्हता प्राप्त करने के लिए उनके लिए कोई वाणिज्यिक प्रोत्साहन नहीं है।

इस कारण से कि BJTs में एक बड़ा क्षेत्र स्थिर जंक्शन हो सकता है और FETs उनके काम करने के तरीके से कम नहीं है। BJTs के लिए 'सीमा', 0.7 वी.वी. _हो , सामग्री का एक समारोह है, और यह बड़े मरने भर में बहुत अनुरूप है। FETs के लिए सीमा पतली गेट परत की मोटाई पर निर्भर करती है, जो एक निर्मित आयाम है, खराब रूप से परिभाषित (आप जानते हैं कि FET V _{gsth के} लिए विनिर्देश एक डेटा शीट में कितना व्यापक है!) दो बड़े _{संलयन के} बीच छोटा अंतर होने से! कदम।

उस ने कहा, कुछ FET हैं जो डीसी उपयोग के लिए विशेषता हैं। उनके स्विचिंग-अनुकूलित भाइयों की तुलना में वे बहुत कम और बहुत दूर हैं, और वे बहुत महंगे हैं। उनके पास अधिक परीक्षण और योग्यता होगी, और एक अलग प्रक्रिया का उपयोग करेंगे जो प्रतिरोध और कुछ अन्य लाभकारी FET लक्षणों पर कम बलिदान करते हैं।

यदि आप लो बेस ड्राइव करंट चाहते हैं तो डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का उपयोग करें । अतिरिक्त 0.7 V मिनट V _CE काफी हद तक अप्रासंगिक है जिसे आप इसे रैखिक रूप से संचालित करने जा रहे हैं।

यदि आप अभी भी डीसी ऑपरेशन के लिए एक स्विचिंग एफईटी का उपयोग करना चाहते हैं, तो हेडलाइन अपव्यय के 5% से 10% तक चिपके रहें। आप अच्छी तरह से इससे दूर हो सकते हैं।

Janka ने टिप्पणियों में एक दिलचस्प सवाल पूछा, 'IGBT के बारे में क्या?'। इस ऐप नोट के अनुसार ,No detailed characterization of IGBTs as linear amplifiers has been carried out by IR, given the limited use of IGBTs in this type of application.

NGTG50N60FW-D के लिए इस डेटा पत्रक से VI ग्राफ़

$V_{GE}$

हालाँकि, SOA ग्राफ

एक डीसी लाइन है, और यह लाइन सिर्फ 200 वाट पर है, डिवाइस की हेडलाइन पावर। क्या उन्होंने इसे ठीक से चित्रित किया है?

एक IGBT को इसे चलाने के लिए किसी करंट की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन डार्लिंगटन की अपेक्षा बेस वोल्ट की तुलना में अधिक गेट वोल्ट की आवश्यकता होती है, इसलिए ड्राइव करना आसान नहीं भी हो सकता है। फिलहाल, मुझे ऑपरेशन के इस मोड में IGBTs पर कोई निश्चित जानकारी नहीं मिली है।

Comments

और, मैं विनम्रतापूर्वक जोड़ूंगा, अगर वह ऐसी प्रणाली का उपयोग करना चाहता है, तो वह लाइट लाइट्स के लिए बेहतर होगा, जो चर सेटप के साथ रैखिक वोल्टेज नियामकों का उपयोग करना बेहतर होगा। वे पैसे खर्च करते हैं और पहले से ही नियंत्रण पाश, सुरक्षा आदि को एकीकृत करते हैं

— Caterpillaraoz

डार्लिंगटन या आईजीबीटी।

— जंका

@ जंक डार्लिंगटन मेरा मतलब है। मुझे नहीं पता कि एक आईजीबीटी खुद को रैखिक क्षेत्र में व्यवहार करता है या नहीं, इसलिए मैं इसकी सिफारिश नहीं कर रहा हूं। हम उत्तर की खोज करेंगे और देखेंगे कि पहले कौन वहां पहुंचता है।

— नील_यूके

@ जंका मैंने कुछ अनिर्णायक चीजें पाई हैं, और उन्हें मेरे उत्तर में जोड़ा है।

— नील_यूके

Answer 2

दुर्भाग्य से आधुनिक शक्ति MOSFETs उच्च शक्ति विघटन पर रैखिक क्षेत्र में संचालित होने पर विफल हो जाते हैं।

MOSFETs रैखिक मोड में उपयोग करने के लिए सुरक्षित हैं जब तक कि बढ़ते तापमान के साथ नाली की धारा कम हो जाती है।

अधिकांश MOSFETs के पास एक क्रॉसओवर होता है जिसके नीचे वे थर्मल रनवे और ऊपर का अनुभव कर सकते हैं जो वे नहीं करते हैं। बहुत "अच्छे" के लिए, कम आरडीएस (पर) कम Vth MOSFETs यह क्रॉसओवर बहुत उच्च गेट-सोर्स वोल्टेज और ड्रेन करंट पर होता है। यदि आप "सबसे खराब" MOSFETs को देखते हैं, तो कुछ के पास इतनी कम शक्ति पर प्रभारी वाहक का प्रभुत्व क्षेत्र है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता। Eg IRFR9110 सभी Id> 1A पर सुरक्षित है

यह 1.2 ओम का एक आरडीएस (पर) है, लेकिन अगर आप इसे रैखिक मोड में उपयोग करने जा रहे हैं जो बिल्कुल भी मायने नहीं रखता है!

सुरक्षित रहने का दूसरा तरीका यह है कि बिजली को कम रखा जाए। पावर MOSFET कई समानांतर कोशिकाओं से बने होते हैं, जो (सुरक्षित) मोबिलिटी वर्चस्व वाले क्षेत्र में समान रूप से करंट साझा करते हैं, लेकिन (असुरक्षित) चार्ज कैरियर वर्चस्व वाले क्षेत्र में नहीं होते हैं, क्योंकि हॉट्टर सेल वर्तमान में अधिक लेती हैं और इसलिए अधिक गर्म होती हैं। सौभाग्य से कोशिकाओं को बहुत अच्छी तरह से थर्मल रूप से युग्मित किया जाता है, एक ही मरने पर, इसलिए यदि कम पर्याप्त शक्ति पर संचालित किया जाता है तो मरने का तापमान गैर-समान होगा लेकिन सीमा से अधिक नहीं होगा।

NASA पेपर: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100014777.pdf

अधिक पठनीय OnSemi appnote: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8199-D.PDF

Comments

दिलचस्प पेपर। धन्यवाद। +1 एक शौक़ीन के रूप में, मैंने ज्यादातर MOSFETs को स्विचिंग उपकरणों के रूप में माना है। मैंने उन्हें रैखिक बिजली आपूर्ति विनियमन के लिए एक opamp के उत्पादन में इस्तेमाल किया है, लेकिन अवलोकन और डेटाशीट SOA के बीच के अंतर ने मुझे BJTs में वापस कर दिया है (जहां कम से कम मैं उपकरणों की योनि के साथ भविष्यवाणी और सामना करने में बेहतर महसूस करता हूं।) शायद यह कागज कुछ समझाता है कि ऐसा क्यों है।

— जोंक

उस लेख का तात्पर्य है कि वास्तव में शुरू होने से पहले आंतरायिक शक्ति भगोड़ा समाप्त हो जाती है। यदि ऐसा है, तो मैं दो MOSFETS का उपयोग कर सकता हूं और एक PWM स्विच के रूप में और दूसरा वोल्टेज-नियंत्रित आउटपुट के रूप में उपयोग करके अपना वांछित उत्पादन स्तर प्राप्त कर सकता हूं। आउटपुट गणित को समायोजित करने की आवश्यकता होगी, लेकिन PWM MOSFET दूसरे की रक्षा करेगा। या मैं MOSFET गेट पर वोल्टेज स्विच करने के लिए BJT का उपयोग कर सकता हूं। अधिक जटिल, यद्यपि। मुझे उसके बारे में सोचना पड़ेगा।

— piojo

मुझे यकीन है कुछ समय के निरंतर इस में शामिल नहीं है ... "रुक-रुक कर बिजली भगोड़ा से पहले यह वास्तव में शुरू कर दिया जाता है समाप्त होता है"

— rackandboneman

@pojo आप वर्तमान के बहुमत के लिए PWM का उपयोग कर सकते हैं और ठीक समायोजन के लिए एक बहुत छोटा रैखिक हिस्सा।

— ।

हाँ। लेकिन अगर कोई कॉल्डाउन शामिल नहीं है तो क्या एक छोटा रुकावट वास्तव में एक पलायन को बाधित करेगा? सकता है या नहीं किया जा सकता है, अगर धाराओं अलग अलग वितरित जब FET कोशिकाओं की दर दर सीमा के बजाय सिर्फ प्रतिरोध शामिल हो ...

— 19and

Answer 3

MOSFETs लीनियर मोड में ठीक हो सकते हैं, लेकिन अतिरिक्त देखभाल की आवश्यकता होती है क्योंकि MOSFET वर्तमान प्रवाह को जरूरी नहीं वितरित करेगा हालांकि यह एक समान फैशन में है। यहाँ OnSemi (फेयरचाइल्ड) का एक एप्लिकेशन नोट है, जो इस व्यवहार को समझाता है - और नए उपकरणों को बेचने की कोशिश कर रहा है।

यह समस्या एक स्पष्ट रूप से सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र में विफलता के रूप में प्रकट होगी, विशेष रूप से एक पारंपरिक तर्क स्तर खाई FET में। पुराने प्लानर पावर FETs (IRF / Infineon ऐसा करता है) और कुछ नए प्रकार लीनियर मोड में अच्छी तरह से काम करते हैं। हालांकि, प्लेन पावर FETs में रेसिस्टेंस ऑन-डाई बनाम साइज़ होता है।

Comments

धन्यवाद। भाग्यशाली है, मैं IRF ट्रांजिस्टर का उपयोग कर रहा हूँ! यह HEXFET श्रृंखला है, जिसके बारे में मुझे ज्यादा जानकारी नहीं है, इसके अलावा यह 5 V द्वारा पूरी तरह से सक्रिय है, लेकिन किसी कारण से इसे तर्क-स्तर MOSFET नहीं कहा जाता है।

— piojo

आपको सटीक मॉडल देखने की आवश्यकता होगी, हालांकि, IRF कई वेरिएंट बनाता है। उनके अधिकांश उत्पाद प्लानर नहीं थे।

— ज़कर्याह

ठीक है शुक्रिया। मैं जाँच करूँगा। मुझे काम के बाद उस लेख को पढ़ने की आवश्यकता होगी। :)

— piojo

वे (नॉन क्लास डी) हैवी ड्यूटी MOSFET PA और कार स्टीरियो एम्पलीफायरों के लिए क्या उपयोग कर रहे हैं, तब?

— रैकैंडबॉमन

MOSFET ऑडियो एम्प्स में @rackandboneman आपको आमतौर पर TO247 में IRFP240 / 9240 या IRFP140 / 9140 मिलेगा, विशाल पैकेज में अच्छा थर्मल गुण हैं, वे सस्ते हैं और उत्कृष्ट काम करते हैं।

— peufeu

Answer 4

सीमित गेट (या आधार) वोल्टेज के साथ ट्रांजिस्टर का उपयोग करने से उन्हें सीमा वर्तमान हो जाएगी, जो ट्रांजिस्टर के पार एक महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप पेश करेगी, जिससे यह ऊर्जा को नष्ट कर देगा। यह बुरा माना जाता है, ऊर्जा बर्बाद कर रहा है और घटक के जीवन को छोटा करता है।

यह बुरा है जब ट्रांजिस्टर को स्विच के रूप में उपयोग करने का इरादा है। यदि आप इसे रैखिक मोड में उपयोग करने का इरादा रखते हैं, तो यह ऑपरेशन का इच्छित मोड है और पूरी तरह से ठीक है। हालांकि, कुछ शर्तों का सम्मान किया जाना चाहिए, ताकि इसे नुकसान न पहुंचे:

1) मैक्स डाई टेम्परेचर, यानी पावर x Rth

आरएच "मरने से हवा तक थर्मल प्रतिरोध" है जो थर्मल प्रतिरोधों का योग है:

• जंक्शन-केस, डेटशीट देखें, इस बात पर निर्भर करता है कि आंतरिक रूप से भाग का निर्माण कैसे किया जाता है
• केस-हीटसिंक, TIM (थर्मल इंटरफेस मटेरियल, ग्रीस, सिलपैड, इत्यादि, चाहे इंसुलेटिंग हो या नहीं) पर निर्भर करता है और यह TIM के सतह क्षेत्र पर भी निर्भर करता है (TO247 जैसा बड़ा पैकेज TO220 की तुलना में बहुत अधिक है) लोअर Rth)
• हीट सिंक-एयर जो हीट सिंक साइज, एयरफ्लो पर निर्भर करता है, चाहे आप पंखे का उपयोग करें या नहीं, आदि।

कम शक्ति (कुछ वाट) के लिए आप पीसीबी ग्राउंड प्लेन को हीट सिंक के रूप में उपयोग कर सकते हैं, ऐसा करने के कई तरीके हैं।

2) सुरक्षित परिचालन क्षेत्र (SOA)

यह वह जगह है जहाँ आपका ट्रांजिस्टर उड़ता है।

जब रैखिक (स्विचिंग नहीं) मोड में संचालित किया जाता है, तो BJTs और MOSFETs दोनों गर्म होने पर समान Vgs (या Vbe) के लिए अधिक वर्तमान का संचालन करेंगे। इस प्रकार, यदि एक गर्म स्थान मरने पर बनता है, तो यह बाकी मरने की तुलना में एक उच्च वर्तमान घनत्व का संचालन करेगा, फिर यह स्थान अधिक गर्म होगा, फिर अधिक वर्तमान को हग करेगा, जब तक कि यह उड़ नहीं जाता।

BJTs के लिए इसे थर्मल रनवे या सेकंड ब्रेकडाउन के रूप में जाना जाता है, और MOSFETs के लिए यह हॉटस्पॉटिंग है।

यह काफी हद तक वोल्टेज पर निर्भर है। हॉटस्पॉटिंग सिलिकॉन चिप पर एक विशिष्ट शक्ति घनत्व (अपव्यय) से चलाता है। किसी दिए गए वर्तमान में, बिजली वोल्टेज के लिए आनुपातिक है, इसलिए कम-ईश वोल्टेज पर यह नहीं होगा। यह समस्या "उच्च-ईश" वोल्टेज पर होती है। "हाइइश" की परिभाषा ट्रांजिस्टर और अन्य कारकों पर निर्भर करती है ...

यह सामान्य ज्ञान था कि MOSFETs इसके लिए प्रतिरक्षात्मक थे, "BJTs की तुलना में अधिक बीहड़", आदि यह प्लॉन स्ट्राइप DMOS जैसी पुरानी MOSFET प्रौद्योगिकियों के बारे में सच है, लेकिन ट्रेंच तकनीक जैसे स्विचिंग-अनुकूलित जेट्स के साथ यह अब सच नहीं है।

उदाहरण के लिए इस FQP19N20, डेटाशीट पेज 4 अंजीर 9, "सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्र" की जांच करें। ध्यान दें कि यह डीसी के लिए निर्दिष्ट है, और ग्राफ में शीर्ष (अधिकतम वर्तमान) पर एक क्षैतिज रेखा है, दाईं ओर (अधिकतम वोल्टेज) एक ऊर्ध्वाधर रेखा है और ये दो रेखाएं एक एकल विकर्ण रेखा से जुड़ती हैं जो अधिकतम शक्ति देती हैं। ध्यान दें कि यह SOA आशावादी है, क्योंकि यह Tcase = 25 ° C और अन्य स्थितियों में है, यदि हीट पहले से गर्म है, तो SOA छोटा होगा। लेकिन यह ट्रांजिस्टर रैखिक मोड में संचालन के साथ ठीक है, यह हॉटस्पॉट नहीं होगा । अच्छे पुराने IRFP240 के लिए समान है जो आमतौर पर बड़ी सफलता के साथ ऑडियो एम्पलीफायरों में उपयोग किया जाता है।

अब look द्वारा पोस्ट किए गए लिंक को देखें, यह दाईं ओर एक अतिरिक्त रेखा के साथ SOA रेखांकन दिखाता है, जिसमें एक बहुत ही नीचे की ओर ढलान है। यह तब होता है जब हॉटस्पॉटिंग होती है। आप इन प्रकार के FETs का उपयोग लीनियर डिज़ाइन में नहीं करना चाहते हैं।

हालांकि, FET और BJT दोनों में, हॉटस्पॉटिंग को अधिकतम वोल्टेज की तुलना में उच्च-ईश वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इसलिए यदि आपके ट्रांजिस्टर में हमेशा कुछ वोल्ट्स का Vce या Vds होता है (जो कि इस परिदृश्य में होना चाहिए) तो कोई समस्या नहीं होगी। ट्रांजिस्टर SOA की जाँच करें। उदाहरण के लिए आप एक opamp- आधारित वर्तमान स्रोत का उपयोग कर सकते हैं , लेकिन आप opamp के इनपुट ऑफ़सेट वोल्टेज के आधार पर कम वर्तमान में समान समस्याओं में चलेंगे।

आपकी समस्या का बेहतर समाधान ...

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

बाईं ओर: आप एक FET या दूसरे को PWM कर सकते हैं। विभिन्न नाली प्रतिरोधों ने अधिकतम PWM सेटिंग में वर्तमान का निर्धारण किया। जब बाईं FET के लिए PWM शून्य तक पहुँच जाता है, तो आप अन्य FET के PWM को कम करना जारी रख सकते हैं। यह आपको कम रोशनी की तीव्रता में बहुत महीन नियंत्रण देता है।

यह मूल रूप से बिट वेट्स के साथ 2-बिट पावर डीएसी की तरह है जिसे आप प्रतिरोधक मान चुनकर समायोजित कर सकते हैं (और आपको क्या चाहिए इसके आधार पर प्रतिरोधों को समायोजित करना चाहिए)।

दाईं ओर यह समान है, लेकिन वर्तमान सिंक के रूप में वायर्ड बीटीटी कम तीव्रता पर एनालॉग नियंत्रण प्रदान करता है।

मैं यह सबसे सरल है और शायद आप पहले से ही सभी भागों है क्योंकि मैं बाईं ओर एक के साथ जा रहा हूँ।

एक और अच्छा समाधान समायोज्य औसत वर्तमान के साथ एक स्विचिंग चालू वर्तमान एलईडी ड्राइवर का उपयोग करना है। यह उच्च शक्ति एल ई डी के लिए उच्चतम दक्षता समाधान है। हालाँकि यदि आप एक एलईडी पट्टी चलाते हैं, तो यह दक्षता के साथ बहुत मदद नहीं करेगा, क्योंकि एलईडी पट्टी में प्रतिरोधक अभी भी बिजली जलाएंगे।

Answer 5

यह प्रश्न एक XY समस्या है। एलईडी के ड्राइव करने के लिए एक रैखिक निरंतर वर्तमान ड्राइवर बनाया जा सकता है, हाँ। लेकिन यह बहुत अक्षम है, और आवेदन के लिए आवश्यक नहीं है। ऑनलाइन पाए जाने के
लिए निरंतर चालू सर्किट के बहुत सारे हैं ।

8-बिट पीडब्लूएम के साथ, एलईडी चमक में शून्य से "एक पुस्तक पढ़ने" के स्तर तक कूदता है

आप एक लघुगणकीय पैमाने के साथ चमक को नियंत्रित कर सकते हैं। मैं इसी तरह के प्रभाव के लिए नीचे सूत्र का उपयोग किया है।

$$pwm = 2^{x/((0.69*255)/\ln(255))} -1$$

यह 8 बिट ब्राइट इनपुट के आधार पर 8 बिट पीडब्लूएम वैल्यू को आउटपुट करता है। 0.69 यह सुनिश्चित करने के लिए है कि यह 255 पर समाप्त हो जाए।

आप एक लुकअप तालिका बनाना चाहते हैं, क्योंकि यह एक माइक्रोकंट्रोलर अनुकूल संगणना नहीं है।

Comments

आप मानवीय आंख की संवेदनशीलता को कम आंकते हैं। उस दृष्टिकोण के साथ समस्या यह है कि पीडब्लूएम स्तर 0 ठीक (बंद) है, और पीडब्लूएम स्तर 1 सौ गुना अधिक उज्ज्वल है। 0 और 1. के बीच कोई स्तर नहीं है (लोअर फ़्रीक्वेंसी PWM की अपनी समस्याएं हैं, और एक स्वीकार्य समाधान नहीं दिखता है।)

— piojo

दूसरे शब्दों में, सूत्र समस्या नहीं है। उपलब्ध पीडब्लूएम मूल्यों की कमी समस्या है।

— piojo

@piojo 16 बिट के साथ समस्या बनी हुई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कुछ भी महत्वपूर्ण नहीं बदल रहा है, जब तक कि पिछले कुछ हजार कदम नहीं हैं।

— Jeroen3

परिवर्तन को हल करने के लिए, आपको लॉगरिदमिक y- अक्ष के साथ एक ग्राफ देखने की आवश्यकता है। और सिद्धांत रूप में, 16-बिट पीडब्लूएम पर्याप्त है, लेकिन व्यवहार में यह दिखाई देने वाले निमिष के कारण नहीं है और जो मुझे लगता है कि MOSFET की ऑफ-स्पीड में एक सीमा है।

— piojo

मेरा मतलब है, अनुभवजन्य रूप से मुझे पता है कि 1/255 सबसे निचले स्तर के उत्पादन का 1/200 एक व्यावहारिक स्नातक है, क्योंकि मैंने एक अलग प्रकाश स्रोत को मिलाकर एक वर्कअराउंड बनाया है। लेकिन चीजों को "साफ" तरीके से करना, समय को बदलना, मैंने एक अच्छा परिणाम हासिल नहीं किया।

— piojo

Answer 6

शायद एक अलग समाधान एक बाहरी ड्राइवर हो सकता है, जैसे ओन्सेमी CAT4101।

आप एलईडी वर्तमान को काफी कम सेट कर सकते हैं, और चमक भिन्न करने के लिए पीडब्लूएम का उपयोग कर सकते हैं। यदि आपको उच्च गतिशील रेंज की आवश्यकता है, तो आपको वर्तमान सेट रोकनेवाला को अलग करना होगा। यह एक डिजिटल पॉट हो सकता है, या हो सकता है, अतिरिक्त जटिलता के साथ, डी / ए (या एक अन्य चर वोल्ट स्रोत जैसे कि एक चिकनी पीडब्लूएम) से संचालित एफईटी।

या, आप वर्तमान सेट को दो मानों के बीच बदल सकते हैं, जिससे आपको उच्च और निम्न चमक रेंज मिल सकती है।