Zrobiłem bardzo prosty sterownik LED MOSFET, który wykorzystuje PWM Arduino Nano do przełączania MOSFET, który kontroluje moc około 16 metrów paska LED.
Używam MOSFETÓW STP16NF06 .
Kontroluję diody RGB, więc używam trzech MOSFETÓW po jednym dla każdego koloru, a gdy wszystkie 16 metrów taśmy LED działa, rysuję około 9,5 ampera.
9.5 A/ 3 channels = 3.17 A maximum load each.MOSFET ma w pełni rezystancję 0,8 Ω, więc moje ciepło powinno być moją stratą I 2 R.
3.17 amperes^2 * 0.08 ohms = 0.8 wattsArkusz danych mówi, że uzyskuję 62,5 ° C ciepła na wat, maksymalna temperatura robocza wynosi 175 ° C, a oczekiwana temperatura otoczenia jest mniejsza niż 50 ° C
175 °C - (0.8 W * 62.5 °C/W) + 50 °C = 75 °C for margin of errorUżywam tych tranzystorów MOSFET bez radiatora i zostawiłem go działający całą noc w programie, który cyklicznie czerwono-zielono-niebiesko-biały nieprzerwanie i nie przegrzał się. Spodziewam się, że ten obwód będzie mógł działać ponad 16 godzin dziennie.
Używam zasilania 12 V dla diod LED i sygnału sterującego 5 V z Arduino, więc nie powinno być możliwe przekroczenie napięcia bramki spustowej 60 V lub napięcia źródła bramki 20 V.
Po tym, jak bawiłem się dzisiaj przy biurku w klimatyzowanym biurze, stwierdziłem, że nie mogę wyłączyć czerwonego kanału, jak mogłem wcześniej tego dnia. I pomiar bramki do drenażu bez podłączonego zasilania znalazłem 400 Ω na czerwonym kanale i niezmiernie wysoką rezystancję na zielonych i niebieskich kanałach.
To schemat, z którym pracuję. To samo powtórzono trzy razy, a 5 V to sygnał PWM z Arduino, a pojedyncza dioda LED bez rezystora stanowi po prostu miejsce na pasek LED z rezystorami i solidną konfiguracją, która nie wydawała mi się potrzebna modelować.
Myślę, że zawiodło po tym, jak podłączyłem Arduino około 50 razy i wyjąłem z jego pinów, choć nie jestem pewien, jakie znaczenie ma to, że Arduino nadal działa.
Biorąc pod uwagę, że działało to przez kilka dni, w tym jeden dzień dużego obciążenia, moje pytania :
Czy zamiana Arduino na zewnątrz i z tego obwodu może w jakiś sposób uszkodzić MOSFET-y, ale nie Arduino?
Czy ESD może być tutaj winowajcą? Moje biurko to drewno powlekane żywicą lub drewno laminowane. Należy zauważyć, że źródłem wszystkich trzech MOSFETów jest wspólny GND.
Nie mam fantazyjnej lutownicy i nie mam pojęcia, czy przekroczy 300 ° C. Jednak użyłem lutu ołowiowego i spędziłem jak najmniej czasu na każdym pinie i lutowałem pin jednego z pierwszych MOSFETów, a następnie przypinałem jeden z drugich MOSFETÓW itp., Nie robiąc wszystkich pinów z jednego chipa jeden po drugim, a jeśli za dużo lutowane ciepło było problemem, dlaczego nie stworzyłoby to problemu natychmiast? Dlaczego teraz wyskoczył?
Czy jest coś, co przeoczyłem lub przeoczenie w moich obliczeniach?
Odpowiedzi:
Twoim problemem jest napięcie napędu bramy. Jeśli spojrzysz na arkusz danych dla STP16NF06, zobaczysz, że 0,08 Ω Rdson dotyczy tylko Vgs = 10 V i napędzasz go tylko (nieco poniżej) 5 V, więc rezystancja jest znacznie wyższa.
W szczególności możemy spojrzeć na Rycinę 6 (Charakterystyka przenoszenia), która pokazuje zachowanie przy różnych Vgs. Przy Vgs = 4,75 V i Vds = 15 V, Id = 6 A, więc Rds = 15 V / 6 A = 2,5 Ω. (Może to nie być wcale takie złe, z powodu pewnych nieliniowości, ale wciąż jest to więcej niż możesz tolerować
Problemem może być również ESD: bramki MOSFET są bardzo wrażliwe i nie ma powodu, aby Arduino (którego mikrokontroler ma diody zabezpieczające ESD) również musiałoby to mieć wpływ.
Sugeruję, aby uzyskać MOSFET o wystarczająco niskim napięciu progowym, aby był w pełni włączony przy 4,5 V. Możesz nawet dostać MOSFET, które zawierają ochronę ESD na swojej bramie.
źródło
Punkt na temat napięcia bramki jest prawidłowy, ale jeśli MOSFET się nie nagrzewa, nie jestem pewien, czy to prawdziwy winowajca.
16 metrów taśmy LED o napięciu 12 V zasilanych kilkoma amperami będzie miało znaczącą indukcyjność przy typowych częstotliwościach PWM. Powoduje to skoki napięcia na odpływie za każdym razem, gdy MOSFET wyłącza się. Te skoki są krótkotrwałe, ale napięcie może być wielokrotnie wyższe niż napięcie zasilania.
Rozwiązaniem tego szczególnego problemu jest dodanie diody gaszącej (Schottky) w układzie przeciwrównoległym do diod LED, pomiędzy + 12V a odpływem, tak jak w przypadku silnika elektrycznego lub innego obciążenia indukcyjnego.
źródło
Jeszcze jedna rzecz do sprawdzenia.
Wygląda to na eksperymentalną konfigurację podłączoną do jednego lub więcej komputerów i / lub zasilaczy typu plugpack.
Powoduje to często powstanie środowiska, które nie jest bezpośrednio związane z uziemieniem lub w pewnym punkcie obwodu w niekontrolowany sposób, zwłaszcza gdy używany jest laptop z zasilaniem z dwoma bolcami.
Typowe „lekkie” zasilacze impulsowe z wtyczkami dają szyny wyjściowe, które mają potencjał impedancji prądu przemiennego o wysokiej impedancji względem ziemi, przy połowie napięcia sieciowego, nałożonych na oba bieguny. Zwykle pozostaje to niezauważone, ponieważ ładunek jest całkowicie pływający (plastikowa obudowa) lub jego uziemienie jest mocno związane z uziemieniem (komputer stacjonarny), a impedancja jest wystarczająco wysoka, aby cię nie zranić (chyba że trzymasz przewód twój język, blisko żyły ... nie, nawet jeśli powinien być bezpieczny.).
Jednak w takiej konfiguracji testowej może to oznaczać, że połowa napięcia sieciowego pojawi się w niewłaściwym miejscu - a 60 V lub nawet 120 V (w rzeczywistości najgorsze napięcie szczytowe około 170 V ...) może wystarczyć do uszkodzenia bramy niezabezpieczonego tranzystora MOSFET, jeśli jakaś inna elektroda jest uziemiona, do której w jakikolwiek sposób jest uziemiony (np. osoba dobrze uziemiona dotykająca obwodu drenującego lub źródłowego).
źródło