www.elektronik.si Seznam forumov www.elektronik.si
Forum o elektrotehniki in računalništvu
 
 PomočPomoč  IščiIšči  Seznam članovSeznam članov  SkupineSkupine  StatisticsStatistika  AlbumAlbum  DatotekeFilemanager DokumentacijaDocDB LinksPovezave   Registriraj seRegistriraj se 
  PravilaPravila  LinksBolha  PriponkePriponke  KoledarKoledar  ZapiskiZapiski Tvoj profilTvoj profil Prijava za pregled zasebnih sporočilPrijava za pregled zasebnih sporočil PrijavaPrijava 

Kako bi krmilil zasenčitev 24V LED svetila s 100kHz PWM?
Pojdi na stran 1, 2  Naslednja
 
Objavi novo temo   Odgovori na to temo   Printer-friendly version    www.elektronik.si Seznam forumov -> Elektronika za začetnike
Poglej prejšnjo temo :: Poglej naslednjo temo  
Avtor Sporočilo
Brusli
Član
Član



Pridružen-a: Tor 24 Nov 2020 12:10
Prispevkov: 17
Aktiv.: 2.08
Kraj: Hrastnik

PrispevekObjavljeno: Sre Jun 16, 2021 9:16 am    Naslov sporočila:  Kako bi krmilil zasenčitev 24V LED svetila s 100kHz PWM? Odgovori s citatom

Živjo.

Imam neko zunanje LED svetilo s preduporom, ki se napaja na +24VDC. Zadevo želim zasenčiti oz. poljubno zmanjšati svetilnost s pomočjo PWM krmiljenja. Imam tudi I2C PWM krmilnik, ki se napaja na 3,3V in oddaja oglatovalovni signal z izbrano širino (duty cycle) in frekvence okoli 100 kHz. Zanima me kako bi lahko ta signal uporabil za zamegljitev omenjenega LED svetila. Razmišljal sem, da bi na svetilo zaporedno vezal kakšen MOSFET in nanj speljal ta signal. Najprej mi je kanilo na pamet, da bi uporabil kar N-kanalni mosfet, vendar se mi v tem primeru ne dopade vezava. Takšen mosfet mora namreč biti priklopljen na GND (low-side), kar pomeni, da bo svetilo moralo biti ves čas priklopljeno na napajanje in bo pod konstantno napetostjo. Namesto tega sem razmišljal, da bi raje uporabil kar P-kanalni mosfet, ki bo vezan pred svetilom. Tega pa ne morem krmiliti z PWM generatorjem direktno.

Tukaj mi rahlo primanjkuje znanja, saj se na mosfete ne spoznam najbolje. Bral sem, da imajo mosfeti neko kapacitivnost na gate terminalu in zaradi tega njihov vklop oz. izklop nekoliko kasni.

Na sploh me zanima:
- Ali se frekvenca 100kHz smatra za visoko frekvenco pri mosfetih? So jo sposobni prenesti?
- Kako bi lahko krmilil omenjeni p-kanalni mosfet z PWM signalom dane frekvence?
- Ali obstaja kakšna boljša rešitev za krmiljenje namesto mosfetov?

Hvala,
lp
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
mosqito
Član
Član



Pridružen-a: Čet 07 Apr 2016 23:22
Prispevkov: 1065
Aktiv.: 16.50

PrispevekObjavljeno: Sre Jun 16, 2021 9:34 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Poglej shemo "logic level high side switch". Imaš tudi integrirane, kjer je cela "shema" v eni komponenti (proizvajalec NXP, ST, Infineon, ...).
_________________
Always going the extra mile.
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
Energetik-m
Član
Član



Pridružen-a: Pon 07 Dec 2009 19:16
Prispevkov: 1160
Aktiv.: 8.19
Kraj: Zagorje

PrispevekObjavljeno: Čet Jun 17, 2021 12:47 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Z mosfetom z N kanalom, ki vleče breme proti 0V ni pravzaprav nič narobe.
Večja težava bo, če hočeš gnati PWM s 100kHz. Dobil boš motnje tja do VHF področja. Po mojem bo 1kHz čisto dovolj.

_________________
lp
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
Brusli
Član
Član



Pridružen-a: Tor 24 Nov 2020 12:10
Prispevkov: 17
Aktiv.: 2.08
Kraj: Hrastnik

PrispevekObjavljeno: Čet Jun 17, 2021 7:28 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Energetik-m je napisal/a:
Z mosfetom z N kanalom, ki vleče breme proti 0V ni pravzaprav nič narobe.

No, ravno tole je bilo moje naslednje vprašanje. P-kanalni mosfet sem želel uporabiti, ker se nahaja pred porabnikom. Tudi pri porabnikih, ki so priklopljeni na omrežno napetost, se stikalo namesti vedno pred porabnikom (na fazo), ne za njim (na ničlo). Ampak mi je ravnokar nekdo prišepnil, da pri +24VDC to nebi smel biti problem, zato naj uporabim kar N-kanalni mosfet.

Energetik-m je napisal/a:
Večja težava bo, če hočeš gnati PWM s 100kHz. Dobil boš motnje tja do VHF področja. Po mojem bo 1kHz čisto dovolj.

Ne gre se zato, da *hočem* gnati s tako frekvenco. Problem je, da ima ta I2C čip, ki ga uporabljam za generiranje PWM s pomočjo mikrokrmilnika, fiksno frekvenco, ki je ne morem spremeniti oz. znižati. Tudi meni se zdi dokaj visoka.

Čip je pa tale: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9634.pdf
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
rplink3r
Član
Član



Pridružen-a: Tor 06 Feb 2007 20:02
Prispevkov: 348
Aktiv.: 1.98
Kraj: Levec

PrispevekObjavljeno: Čet Jun 17, 2021 10:19 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Če že takšne frekvence, predlagam Half bridge driver z primernimi mosfeti.

Za vsak kanal rabiš Half bridge driver, najbolje takšnega ki ima samo 1 Pwm vhod.

Poglej tole:
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si823Hx-DataSheet.pdf

Z enim vhodom recimo tale: Si823H4AB-IS1 in dva primerna Mosfeta ter periferija.

_________________
"The statement below is false."
"The statement above is true."
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo MSN Messenger - naslov
Energetik-m
Član
Član



Pridružen-a: Pon 07 Dec 2009 19:16
Prispevkov: 1160
Aktiv.: 8.19
Kraj: Zagorje

PrispevekObjavljeno: Pet Jun 18, 2021 11:00 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Pa bo tisti tvoj mikrokontroler tako obremenjen z vsem ostalim, da ne zmore generirati enega PWM signala?
_________________
lp
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
bostjang
Član
Član



Pridružen-a: Tor 03 Jan 2006 15:29
Prispevkov: 2226
Aktiv.: 11.75
Kraj: Postojna

PrispevekObjavljeno: Sob Jun 19, 2021 7:53 pm    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

P-kanalni MOSFET se lahko krmili tudi preko kondenzatorje, kot je opisano tule.
Pomanjkljivost je, da je faza obrnjena in da se ob vklopu glavne napajalne napetosti dobi na izhodu impulz. Prednost pa je hitro odpiranje in zapiranje brez dodatnih elementov (tranzistorjev).
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
Brusli
Član
Član



Pridružen-a: Tor 24 Nov 2020 12:10
Prispevkov: 17
Aktiv.: 2.08
Kraj: Hrastnik

PrispevekObjavljeno: Pon Jun 21, 2021 8:02 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Energetik-m je napisal/a:
Pa bo tisti tvoj mikrokontroler tako obremenjen z vsem ostalim, da ne zmore generirati enega PWM signala?
Enega lahko generira brez problema, samo jaz jih rabim osem. Toliko PWM izhodov pa nima, zato uporabljam temu primeren zunanji IC (PCA9634).

Glede na vse, kar sem do sedaj prebral, bi bil še najbolj primerni kakšni "logic-level" n-kanalni mosfeti, ki se jih da krmiliti s 3,3V. Se bom malo poigral na protoboardu, da vidim kakšni signali bodo na izhodu oz. kaj bo povedal gospod Osciloskop.

lp.
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
rplink3r
Član
Član



Pridružen-a: Tor 06 Feb 2007 20:02
Prispevkov: 348
Aktiv.: 1.98
Kraj: Levec

PrispevekObjavljeno: Tor Jun 22, 2021 10:25 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Kakšen je pa tok po kanalu?
Koliko W bodo led ?

Preizkusiš to z logic level N-mos na low side. Ter zaščitno diodo proti napajanju.

Primer v prilogi ni dejansko vezje, vstavi primeren fet in diodo ter preizkusi.



primer.png
 Opis:

Download
 Ime datoteke:  primer.png
 Velikost datoteke:  18.95 KB
 Downloadano:  10 krat


_________________
"The statement below is false."
"The statement above is true."
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo MSN Messenger - naslov
int47
Član
Član



Pridružen-a: Pon 15 Dec 2003 0:10
Prispevkov: 2022
Aktiv.: 10.67
Kraj: Ljubljana

PrispevekObjavljeno: Tor Jun 22, 2021 1:17 pm    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

bostjang je napisal/a:
P-kanalni MOSFET se lahko krmili tudi preko kondenzatorje, kot je opisano tule.
Pomanjkljivost je, da je faza obrnjena in da se ob vklopu glavne napajalne napetosti dobi na izhodu impulz. Prednost pa je hitro odpiranje in zapiranje brez dodatnih elementov (tranzistorjev).

Ta način ima še eno pomanjkljivost. 100% ON cikel ni mogoč.

_________________
Ko bom velik trol, bom moderator.
Kdor ni skregan, ni Slovenc !
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
bostjang
Član
Član



Pridružen-a: Tor 03 Jan 2006 15:29
Prispevkov: 2226
Aktiv.: 11.75
Kraj: Postojna

PrispevekObjavljeno: Sre Jun 23, 2021 9:18 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Lahko uporabiš Trully Differential Input (TDI) gonilnik, npr. 1EDN8550 in P-MOSFET. Napajanje gonilnika vežeš med +24V - Source in ustrezno znižan (za ca. 12V) potencial. Tako dobiš hitro odpiranje in zapiranje, možnost 0% on 100% cikla in brez kakšnega majhnega toka na izhod v izklopljenem stanju.

EDIT:
Isto omogoča tudi klasični high-side gonilnik. Prednost TDI je to, da je potencial na izhodu lahko tudi nižji od krmilnega, kar pa tukaj ni potrebno.

Obstajajo tudi namenska high-side stikala, tudi z zaščito, seveda za par € več.


Nazadnje urejal/a bostjang Čet Jun 24, 2021 1:22 pm; skupaj popravljeno 1 krat
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
Brusli
Član
Član



Pridružen-a: Tor 24 Nov 2020 12:10
Prispevkov: 17
Aktiv.: 2.08
Kraj: Hrastnik

PrispevekObjavljeno: Sre Jun 23, 2021 12:22 pm    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Fantje, stvar je taka. Par dni sem si vzel časa za "izobaževanje". Pregledal sem kar nekaj literature na spletu in se pri tem par stvari naučil. Najbolj so me begale tiste karakteristike mosfetov v obliki grafov v datasheet-ih, ampak mislim, da jih počasi začenjam razumeti.

Prva stvar: Zadeva bi sicer delovala z N-kanalnim mosfetom, ampak mosfet obvezno potrebuje svojem na gate terminalu ustrezni upor. Ta služi, da blaži tokovne sunke ob preklaplanju slednjega, ker bi v nasprotenm primeru imel tokove par A na gate driverju in to bi ga lahko skurilo. Shame on you Res pa je, da se z uporom nekoliko upočasni preklaplanje.

Druga stvar: Mosfet se smatra kot popolnoma vklopljen, ko je na njegovem gate terminalu dovolj naboja. Se pravi, da moramo zadevo poiskati v datasheetu pod ključnimi vesedami "total gate charge" in vidimo, da je npr 5 nC. Toliko naboja moramo injektirati, da se mosfet vklopi oz odvesti, da se izklopi. To pa lahko ocenimo tako s naslednjim izračunom:

Tok na Gate uporu: I = U / R = 5V / 470 Ohm = cca 10 mA
Čas vklopa oz. izklopa: t = Q / I = 5 nC / 10 mA = 0,5 uS

Se pravi, da bomo n-mos s skupnim nabojem na Gate terminalu 5 nC lahko vklopili v 500 nS, če bomo uporabili napetost na Gate 5V in predupor 470 Ohm. Za konstantno vklaplanje in izlaplanje pa se čas podvoji na 1uS. Sedaj pa to vrednost primerjamo z našo PWM frekvenco (100 kHz), kjer izračunamo čas ene periode (10 uS). V primeru, da je izračunani čas vklopa oz izklopa veliko manjši od ene periode (1 << 10), smo v varnem območju.

Tretje: Problem je, da pri svojem vezju uporabljam napetost 3,3V. Pri tej napetosti mosfet ponavadi ni popolnoma vklopljen in je nekje v vmesni regiji. Večina mosfetov je popolnoma vklopljena pri napetosti Vgs 10V, zato imajo datasheeti tudi podane parametre pri tej napetosti npr. vrednost Rds(ON). Obstaja pa še ena vrsta mosfetov, ki se imenujejo logic-level in ti imajo Vtsh dosti nižjo. Šel sem namreč iskati takšen n-mosfet, ki bi ga lahko uporabil v mojem vezju, ampak sem pri vseh naletel na kakšen neželen parameter (npr. visoka Rds(ON) pri tej napetosti). Velika večina logic-level mosfetov ima podane parametre pri 4,5V, kar smatra napetost 5V... zato sem razmišljal... Zakaj nebi raje napajanje na svojem vezju preklopil na 5V? Brick wall Pri tej napetosti na Gate terminalu ima že kar precej LL mosfetov razumno nizko upornost. To napetost bi prenesle vse komponente... razen ene. Imam namreš SPI NOR Flash čip, ki potrebuje napetost 3,3V in iz tega razloga sem se v originalu odločil, da bom celo vezje napajal kar na 3,3V. Sedaj pa razmišljam, če nebi bilo bolj pametno iti na 5V in za tale čip uporabiti kar kakšen linearni regulator iz 5V na 3,3V. Jasno, da bom rabil še level shifter na SPI vodih.

Za vezje sem pa našel tale mosfet: https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/nvr5198nl-d.pdf
Na farnellu pa jih je še nekaj zanimivih.

In še četrto: Termična obremenitev. Na mosfetu se valda troši nekaj energije, zato je pozornost treba posvetiti še hlajenju. V datasheet-ih obstaja podatek z imenom "junction-to-ambient" in podaja neko vrednost npr. 40°C/W. To pomeni, da bo vsak Watt, ki se troši na napravi, povišal njegovo temperaturo za 40°C. Mosfeti pa imajo varno območje tam nekje do 100°C. Tukaj je seveda še kup drugih dejavnikov... ali imamo zadevo v ohišju ali ne, ali uporabljamo hladilnik, koliko blizu na plošči so drugi porabniki, itd. Skratka cela znanost.

Pri izračunih moči, ki se potroši na napravi, pa je treba upoštevati naslednje 3 prispevke:
A) Koliko W se potroši, ko se mosfet vklopi:
E(on) = I(on) * Vdd * (t(rising_current) + t(falling_voltage)) / 2
P(on) = E(on) * f(sw)

B) Koliko W se potroši, ko je mosfet vklopljen (se obnaša kor upor):
P = I(on)² * Rds(ON)

C) Koliko W se potroši, ko se mosfet izklopi:
E(off) = I(on) * Vdd * (t(rising_voltage) + t(falling_current)) / 2
P(off) = E(off) * f(sw)


rplink3r je napisal/a:
Kakšen je pa tok po kanalu?
Koliko W bodo led ?

Preizkusiš to z logic level N-mos na low side. Ter zaščitno diodo proti napajanju.

Imam 2 dizajna v mislih. V prvem bo tok na en kanal 100 mA, se pravi 800 mA skupaj, če imamo 8 kanalov. V drugem pa bo tok na en kanal maks 700 mA, se pravi cca 6A skupaj. Zaenkrat se fokusiram na prveka z manjšimi tokovi. Dokler tega ne rešim, se z drugim ne bom ubadal. Ledike so v prvem primeru visokosvetleče 5mm, vendar jih je v eni verigi več, da veriga s preduporom porabi pri 24V okoli 20 mA. Teh verig je paralelno vezanih več, tako da je skupna poraba toka okoli 100 mA na kanal.

Verjetno bi bilo res najpametneje izdelati nek prototip vezja in potem z osciloskopom ugotoviti kako se vse skupaj obnaša. Najprej bom zadevo poskusil rešiti z LL N-MOS, če pa se ne odnese, bom pa iskal druge rešitve.

lp
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
rplink3r
Član
Član



Pridružen-a: Tor 06 Feb 2007 20:02
Prispevkov: 348
Aktiv.: 1.98
Kraj: Levec

PrispevekObjavljeno: Čet Jun 24, 2021 1:04 pm    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Vidim, da se je raziskalo na čemu je stvar,
sedaj pa kar pogumno v prakso z izdelavo prototipa.

_________________
"The statement below is false."
"The statement above is true."
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo MSN Messenger - naslov
Iztok_Š
Član
Član



Pridružen-a: Sre 13 Apr 2016 10:06
Prispevkov: 279
Aktiv.: 4.33
Kraj: Ljubljana, Trzin

PrispevekObjavljeno: Pon Jun 28, 2021 8:07 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

Morda za zanimivost, ker so me zanimali H mostiči, kjer bi uporabil samo N-fete. Brez težav jih lahko uporabiš tudi v zgornji veji le izbrati moraš take, ki imajo Gate to Source Voltage (Vgs, VGSthr) višji od napajalne napetosti H mostiča. Če lahko spodnje odpiraš z napajalno napetostjo pa moraš tiste v zgornji veji odpirati z dvojno napajalno napetostjo. Povsem logično.
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
bostjang
Član
Član



Pridružen-a: Tor 03 Jan 2006 15:29
Prispevkov: 2226
Aktiv.: 11.75
Kraj: Postojna

PrispevekObjavljeno: Pon Jun 28, 2021 8:51 am    Naslov sporočila:   Odgovori s citatom

To se ne dela tako. Uporabi se bootstrap (kjer D ni nikoli 100%) ali dodatno napajanje. Mnogi MOSFET-i imajo Vgs največ 20V, nekateri močnejši 30V, tisti ca nizke napetosti pa lahko celo manj kot 10V.
Nazaj na vrh
Odsoten Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
Pokaži sporočila:   
Objavi novo temo   Odgovori na to temo   Printer-friendly version    www.elektronik.si Seznam forumov -> Elektronika za začetnike Časovni pas GMT + 2 uri, srednjeevropski - poletni čas
Pojdi na stran 1, 2  Naslednja
Stran 1 od 2

 
Pojdi na:  
Ne, ne moreš dodajati novih tem v tem forumu
Ne, ne moreš odgovarjati na teme v tem forumu
Ne, ne moreš urejati svojih prispevkov v tem forumu
Ne, ne moreš brisati svojih prispevkov v tem forumu
Ne ne moreš glasovati v anketi v tem forumu
Ne, ne moreš pripeti datotek v tem forumu
Ne, ne moreš povleči datotek v tem forumu

Uptime: 229 dni


Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group