m05-08 расчёт 8 мин

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.

Зачем

Три проверки перед включением — разница между «работает» и «пахнет горелым».

Сделай сейчас

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.

Пройти тест 5 заданий
0 из 102 · 0%
Источники
  1. Wikipedia: MOSFET
    тепловыделение и Rds(on)
  2. TI: SLVA477, расчёт buck-преобразователя
    расчёт потерь на ключе
Входит в маршруты
Управлять нагрузкой
Теги
mosfet расчёт защита