Транзистор + нагрузка: три проверки перед включением
Перед первым включением схемы с транзистором и нагрузкой делают три проверки. Они занимают минуту и спасают детали.
Первая: ток и напряжение нагрузки. Считаешь, сколько реально течёт: I = U / R для резистивной, для мотора берёшь паспортный ток и помнишь про пусковой (в 3–8 раз больше). Проверяешь, что транзистор это выдержит по Id и по импульсному току.
Вторая: тепло. P = I² × Rds(on) для MOSFET или I × Vкэ(нас) для BJT. Для 2 А и 28 мОм это 0.11 Вт — корпус SOT-23 справится. Для 5 А и 100 мОм — 2.5 Вт, нужен корпус с теплоотводом и, возможно, радиатор. Без расчёта «на глаз» транзистор проживёт минуты.
Третья: что происходит при выключении. Индуктивная нагрузка (реле, мотор, соленоид) даёт выброс обратного напряжения в десятки и сотни вольт. Нужен диод параллельно катушке в обратном направлении, для MOSFET — часто ещё стабилитрон или TVS на стоке.
Дополнительно:
— Подтяжка затвора к земле (или к питанию для P-канала) — чтобы при старте и в сбросе ключ был закрыт.
— Резистор в затворе 10–100 Ом — против звона и бросков.
— Проверить, что вывод МК не перегружен: ёмкость затвора заряжается импульсом, и для больших транзисторов нужен драйвер.
— Общий провод: земля МК и земля нагрузки должны сходиться в одной точке, иначе ток нагрузки сдвинет уровень.
Порядок включения: сначала блок питания с ограничением тока на минимуме, смотришь потребление, потом поднимаешь. Если ток скачет — ищи ошибку в монтаже, а не в прошивке.
Три проверки перед включением — разница между «работает» и «пахнет горелым».
Посчитай для своего проекта: ток нагрузки, Rds(on) выбранного ключа, мощность и температуру. Если выходит больше 0.5 Вт на маленьком корпусе — меняй деталь.
Проверь себя
Мотор 12 В 3 А, ключ AO3400 (28 мОм при 4.5 В). Хватит ли его?
По току — на грани: AO3400 рассчитан на 4–5 А, но пусковой ток мотора может быть 9–15 А. По теплу при 3 А выходит 0.25 Вт — терпимо. Надёжнее взять ключ на 10 А и добавить диод и конденсатор по питанию.
-
Wikipedia: MOSFET
тепловыделение и Rds(on)
-
TI: SLVA477, расчёт buck-преобразователя
расчёт потерь на ключе