Lüfter steuern mit Transistor und ATmega
- Ersteller wer
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So wie oben in der Zeichnung links. 12V Spannung. Ich schalte ihn ein/aus mit einer Gate-Drain/Gate-Source Drahtbrücke.
Bleibt die "Brücke denn während des betriebes auch kontaktiert oder nnimmste die wieder weg,
sodass das gate in der "Luft" hängt.
Denn Wenn das Gate nicht auf einem definierten Potential bleibt passiert es dir das der FET langsam hochohmig wird und dadurch
die Verlustleistung steigt.
sodass das gate in der "Luft" hängt.
Denn Wenn das Gate nicht auf einem definierten Potential bleibt passiert es dir das der FET langsam hochohmig wird und dadurch
die Verlustleistung steigt.
Entschuldige! Das hätte ich natürlich schreiben sollen. Ich überbrücke nur kurz.
Noch etwas fand ich seltsam: Der Lüfter lief nach dem Ausschalten kaum nach. Ich hatte den Eindruck er wird regelrecht abgewürgt.
Na ja! Ich werde also im nächsten Schritt einen Logik-Level Mosfet nehmen und das nochmal mit einer Freilaufdiode und 5V probieren.
Hallo
... steht eigentlich im Datenblatt drin.
VRRM - Peak Repetitive Reverse Voltage (Voltage Reverse Repetitive Maximum = VRRM)
Peak = Spitze/Maximum
Also die Spannung die die Diode maximal wiederholt in Sperrrichtung ab kann bevor sie das Zeitliche segnet.
IFSM - Non-Repetitive Peak Surge Current (I=Strom/Current Forward Surge Maximum)
Surge = Stoß, Forward weil in Flußrichtung (nicht Reverse = nicht in Sperrrichtung)
Also den maximalen Stromstoß den die Diode in Durchlaßrichtung verkraftet.
Es gibt hunderte von Kurzbezeichnungen die bei jedem Hersteller etwas anders aussehen können. Im Datenblatt steht aber normnalerweise immer irgendwo drin was sie bedeuten. Man kann die unmöglich alle zusammenschreiben.
Bei der Interpretation muß man sich die Erklärung in der Datentabelle nehmen und sich die Anfangsbuchstaben ansehen oder Begriffe mit ähnlicher/gleicher Bedeutung suchen die passen würden (siehe meine beiden Erklärungen).
Spannung kann zum Beispiel als U oder V geschrieben werden. Strom zB als I oder A. Widerstände als R. Themperaturen als T (Temperature) oder th (thermal) oder als großes griechisches Theta (das Oh mit dem Querstrich).
Junction = Sperrschicht
Ambient = Umgebung
Case = Gehäuse
Forward = In Durchlaßrichtung
Reverse = In Sperrrichtung
usw ...
Thermische Widerstände werden in °C/W oder K/W (Kelvin pro Watt) angegeben. Die Schrittweite ist bei beiden Skalen identisch. Lediglich der Nullpunkt liegt wo anders.
Noch ein Datenblatt-Ausschnitt eines MOSFETs ...
Manchmal muß man die Bezeichnungen einfach so hinnehmen wie sie sind wenn man auf Anhieb keine wirklich plausible Erklärung für den Buchstabensalat findet.
Wichtig sind auch immer die (1), (2), ... in den Tabellen. Unter den Tabellen stehen damit immer verlinke Zusatzinfos zu dieser Angabe. Zum Beispiel das Werte nur für 10% der Zeit anliegen dürfen oder das Impulse nur 1µs dauern dürfen oder sowas.
Gruß
Dino
ich hab mir mal das Datenblatt einer Schottky-Diode vorgenommen ...
... steht eigentlich im Datenblatt drin.
VRRM - Peak Repetitive Reverse Voltage (Voltage Reverse Repetitive Maximum = VRRM)
Peak = Spitze/Maximum
Also die Spannung die die Diode maximal wiederholt in Sperrrichtung ab kann bevor sie das Zeitliche segnet.
IFSM - Non-Repetitive Peak Surge Current (I=Strom/Current Forward Surge Maximum)
Surge = Stoß, Forward weil in Flußrichtung (nicht Reverse = nicht in Sperrrichtung)
Also den maximalen Stromstoß den die Diode in Durchlaßrichtung verkraftet.
Es gibt hunderte von Kurzbezeichnungen die bei jedem Hersteller etwas anders aussehen können. Im Datenblatt steht aber normnalerweise immer irgendwo drin was sie bedeuten. Man kann die unmöglich alle zusammenschreiben.
Bei der Interpretation muß man sich die Erklärung in der Datentabelle nehmen und sich die Anfangsbuchstaben ansehen oder Begriffe mit ähnlicher/gleicher Bedeutung suchen die passen würden (siehe meine beiden Erklärungen).
Spannung kann zum Beispiel als U oder V geschrieben werden. Strom zB als I oder A. Widerstände als R. Themperaturen als T (Temperature) oder th (thermal) oder als großes griechisches Theta (das Oh mit dem Querstrich).
Junction = Sperrschicht
Ambient = Umgebung
Case = Gehäuse
Forward = In Durchlaßrichtung
Reverse = In Sperrrichtung
usw ...
Thermische Widerstände werden in °C/W oder K/W (Kelvin pro Watt) angegeben. Die Schrittweite ist bei beiden Skalen identisch. Lediglich der Nullpunkt liegt wo anders.
Noch ein Datenblatt-Ausschnitt eines MOSFETs ...
Manchmal muß man die Bezeichnungen einfach so hinnehmen wie sie sind wenn man auf Anhieb keine wirklich plausible Erklärung für den Buchstabensalat findet.
Wichtig sind auch immer die (1), (2), ... in den Tabellen. Unter den Tabellen stehen damit immer verlinke Zusatzinfos zu dieser Angabe. Zum Beispiel das Werte nur für 10% der Zeit anliegen dürfen oder das Impulse nur 1µs dauern dürfen oder sowas.
Gruß
Dino
Weiter im Text
Hallo,
ich will jetzt mal endlich mit meinem Lüfter weiter kommen.
Soweit mein Verständnis reicht, sollte die folgende Schaltung funktionieren.
Letztlich will ich den Lüfter ein/aus schalten können und per PWM im Bereich 50%-100% Leistung drosseln können.
Als MosFet habe ich einen IRLU 24N ausgewählt:
UGS(th) = 1.0 - 2.0 UDS = 55 ID = 17 RDSon = 65
Könnte bitte mal jemand kritisch da drüber schauen?
Gruß Wolfgang
Hallo,
ich will jetzt mal endlich mit meinem Lüfter weiter kommen.
Soweit mein Verständnis reicht, sollte die folgende Schaltung funktionieren.
Letztlich will ich den Lüfter ein/aus schalten können und per PWM im Bereich 50%-100% Leistung drosseln können.
Als MosFet habe ich einen IRLU 24N ausgewählt:
UGS(th) = 1.0 - 2.0 UDS = 55 ID = 17 RDSon = 65
Könnte bitte mal jemand kritisch da drüber schauen?
Gruß Wolfgang
Hallo,
bei einem RDSon von 65Ohm würde der FET bei grösseren Strömen ziemlich heiss werden.
=> Pverl = I^2*RDSon
... ich glaube da hast Du eher eine Herdplatte gebaut
Also, wenn ich mir das so richtig überlege, ein Standard-FET hat einen RDSon von 55mOhm - je kleiner um so besser, aber auch um so teurer!
MfG
FreeVee
Hallo,
ich habe die Schaltung mal aufgebaut und versucht, den Lüfter mit einer 1,5V Babyzelle einzuschalten.
Da tut sich noch nichts. Mit 3V schaltet er.
Jetzt wollte ich noch mal den 100 Ohm Gate Widerstand überprüfen. Im Datenblatt zum ATmega1284P habe ich im Kapitel '26. Electrical Characteristics' nach dem maximalen Strom gesucht, den ein Output Pin verträgt, wenn man den MC mit 5V betreibt.
Dort finde ich einen Eintrag 'DC Current per I/O Pin ... 40.0 mA'.
Wenn ich jetzt mal mit dem Ohmschen Gesetz rechne, dann bräuchte ich einen Widerstand von mindestens 125 Ohm. Das hieße, 100 Ohm sind zu wenig.
Stimmt meine Überlegung?
Ich würde dann etwa 20mA anvisieren. Das wäre ein Widerstand von 250 Ohm.
Wolfgang
ich habe die Schaltung mal aufgebaut und versucht, den Lüfter mit einer 1,5V Babyzelle einzuschalten.
Da tut sich noch nichts. Mit 3V schaltet er.
Jetzt wollte ich noch mal den 100 Ohm Gate Widerstand überprüfen. Im Datenblatt zum ATmega1284P habe ich im Kapitel '26. Electrical Characteristics' nach dem maximalen Strom gesucht, den ein Output Pin verträgt, wenn man den MC mit 5V betreibt.
Dort finde ich einen Eintrag 'DC Current per I/O Pin ... 40.0 mA'.
Wenn ich jetzt mal mit dem Ohmschen Gesetz rechne, dann bräuchte ich einen Widerstand von mindestens 125 Ohm. Das hieße, 100 Ohm sind zu wenig.
Stimmt meine Überlegung?
Ich würde dann etwa 20mA anvisieren. Das wäre ein Widerstand von 250 Ohm.
Wolfgang
Hallo Wolfgang,
das kannst du sicherlich machen. Im Datenblatt steht ja etwas von DC-Current. Wenn du einen MOSFET verwendest, wird hier bei An- und Ausschalten die Gate-Kapazität umgeladen. Es wird also die Ladung verändert, es fließt in dem Moment ein Strom. Im statischen Zustand fließt kein Strom. Bezüglich des AVRs würde ich es nicht so tragisch sehen, wenn du 100Ohm verwendest. Je nach Schaltung/Anwendung kann es wichtig sein, ausreichend hohen Strom (sink current, source current) zu haben (es gibt dafür spezielle Gate-Treiber, zB von International Rectifier), damit der MOSFET schnell genug schaltet, ich vermute mal, das ist bei deiner Anwendung nicht so kritisch, bei dir treten sicher relativ kleine Ströme auf. Verwende vielleicht einfach 150Ohm oder 220Ohm.
Dirk
das kannst du sicherlich machen. Im Datenblatt steht ja etwas von DC-Current. Wenn du einen MOSFET verwendest, wird hier bei An- und Ausschalten die Gate-Kapazität umgeladen. Es wird also die Ladung verändert, es fließt in dem Moment ein Strom. Im statischen Zustand fließt kein Strom. Bezüglich des AVRs würde ich es nicht so tragisch sehen, wenn du 100Ohm verwendest. Je nach Schaltung/Anwendung kann es wichtig sein, ausreichend hohen Strom (sink current, source current) zu haben (es gibt dafür spezielle Gate-Treiber, zB von International Rectifier), damit der MOSFET schnell genug schaltet, ich vermute mal, das ist bei deiner Anwendung nicht so kritisch, bei dir treten sicher relativ kleine Ströme auf. Verwende vielleicht einfach 150Ohm oder 220Ohm.
Dirk
Obacht: Die von Dir angegebenen 40mA sind Absolute Maximum Ratings eines Pins.
Testkondition sind 20mA pro Pin, bei 5V Vcc. Bei 3V sogar nur 10mA. Außerdem sollte durch einen Port (zusammen) auch nicht mehr als 100mA Strom gehen.
Hmm...
Mein Bauch sagt, daß da eigentlich eine Induktivität hingehört, die dann natürlich auf die maximale Schaltgeschwindigkeit abzustimmen wäre. Dino?
Testkondition sind 20mA pro Pin, bei 5V Vcc. Bei 3V sogar nur 10mA. Außerdem sollte durch einen Port (zusammen) auch nicht mehr als 100mA Strom gehen.
Hmm...
Mein Bauch sagt, daß da eigentlich eine Induktivität hingehört, die dann natürlich auf die maximale Schaltgeschwindigkeit abzustimmen wäre. Dino?
Hallo LotadaC,
stimmt, 40mA sind maximaler DC-Current pro Pin und ist bei absolute maximum ratings angegeben.
wo soll da eine Induktivität hin? Ich dachte ein R reicht, um den Ladestrom für die Gate-Kapazität zu begrenzen
(... zumindest habe ich das in den letzten 20 Jahren immer so gemacht)
Dino wirds vielleicht aufklären.
Dirk
stimmt, 40mA sind maximaler DC-Current pro Pin und ist bei absolute maximum ratings angegeben.
wo soll da eine Induktivität hin? Ich dachte ein R reicht, um den Ladestrom für die Gate-Kapazität zu begrenzen
(... zumindest habe ich das in den letzten 20 Jahren immer so gemacht)Dino wirds vielleicht aufklären.
Dirk
Ich hab's jetzt am Laufen!
Software PWM
Ein paar Sachen, die mir aufgefallen sind:
Bei einem Teiler von 1 habe ich die achtfache PWM-Frequenz. Dann fängt das Teil an zu pfeifen!
Ab einem Speed-Wert von 50 läuft mein Lüfter an. Bei einem Wert von 128 läuft er mit maximaler Leistung.
Der Mosfet bleibt cool!
Ich weiß, daß Timer 0 auch Hardware PWM kann. Aber ich weiß noch nicht, ob ich den Timer nicht noch anderweitig benötige.
Vielleicht findet noch jemand ein Haar in der Suppe? Immer her damit, bin trotzdem ganz zufrieden!
Ach ja, vielleicht kann Dino doch noch was zu dem Gate-Widerstand sagen. Im Moment habe ich 270 Ohm drin (war grade zur Hand).
Software PWM
Code:
.INCLUDE "mc.inc"
.INCLUDE "reg.inc"
.ORG 0
rjmp Reset
.ORG OVF0addr
rjmp timer0_overflow ; Timer Overflow Handler
.ORG INT_VECTORS_SIZE
Reset:
outi SPL, LOW(RAMEND)
outi SPH, HIGH(RAMEND)
ldi A, 127
mov Speed, A
sbi DDRC, 1 ; Pin1, Port C auf Ausgang
; 19660800/256 --> 76800 ; 8 Bit Timer
; 76800/128 --> 600 ; PWM Periode
; 600/8 --> 75 Hz ; Teiler 8
outi TCCR0B, 1<<CS01 ; Teiler 8 einstellen
outi TIMSK0, 1<<TOIE0 ; TOIE0: Interrupt bei Timer Overflow
sei
MainLoop:
rjmp MainLoop
timer0_overflow: ; Timer 0 Overflow Handler
inc PWMCount ; den PWM Zähler von 0 bis 127 zählen lassen
brpl PWM
clr PWMCount
PWM: ; 1 .. Lüfter an, 0 .. Lüfter aus
cp PWMCount, Speed ; Ist Speed erreicht
brlo SetBit
cbi PORTC, 1 ; Bit löschen
reti
SetBit: ; Bit setzen
sbi PORTC, 1
reti
Code:
; [reg.inc]
; R0:R1 belegt für MUL und LPM
; R2 - R6 Tasten entprellen (debounce8)
;.DEF key_old = R2
;.DEF key_state = R3
;.DEF key_press = R4
;.DEF iwr0 = R5
;.DEF iwr1 = R6
; R14,R15 Lüfter
.DEF PWMCount = R14
.DEF Speed = R15
; R16 - R19 Arbeitsregister, Parameterübergabe
.DEF A = R16
.DEF B = R17
.DEF CL = R18
.DEF CH = R19
.macro outi ;(Port, 8bit-Zahl) - zerstört Inhalt von R16
ldi r16,@1
.if @0 < 64
out @0,r16
.else
sts @0,r16
.endif
.endmacro
Code:
.NOLIST
.INCLUDE "m1284Pdef.inc"
.LIST
.EQU F_CPU = 19660800 ; Systemtakt in HzEin paar Sachen, die mir aufgefallen sind:
Bei einem Teiler von 1 habe ich die achtfache PWM-Frequenz. Dann fängt das Teil an zu pfeifen!
Ab einem Speed-Wert von 50 läuft mein Lüfter an. Bei einem Wert von 128 läuft er mit maximaler Leistung.
Der Mosfet bleibt cool!
Ich weiß, daß Timer 0 auch Hardware PWM kann. Aber ich weiß noch nicht, ob ich den Timer nicht noch anderweitig benötige.
Vielleicht findet noch jemand ein Haar in der Suppe? Immer her damit, bin trotzdem ganz zufrieden!
Ach ja, vielleicht kann Dino doch noch was zu dem Gate-Widerstand sagen. Im Moment habe ich 270 Ohm drin (war grade zur Hand).
Hi,
schnell zwischendurch ...
Ich nehme da je nach vorhandenen Bauteilen, Nasenfaktor, Sonnenstand und Mondphase irgendwas zwischen 47 Ohm und 220 Ohm.
Je größer der MOSFET (Gatekapazität) desto kleiner der Widerstand um ihn mit gleicher Geschwindigkeit umzuladen. Damit wird der Strompuls aber auch größer.
Bei mehreren Kilohertz PWM würde ich irgendwas um die 100-150 Ohm nehmen. Sieh einfach mal im Datenblatt des MOSFETs nach der Gatekapazität. Dann kannst du die Umladezeit ausrechnen.
270 Ohm sind aber auch nicht so daneben. Je länger die Umladezeit ist, desto länger bleibt er in seinem linearen Steuerbereich und verbrät Leistung. Das merkst du dann wenn er zu warm wird.
Wenn er also kühl bleibt, dann lass es so.
Gruß
Dino
schnell zwischendurch ...
Ich nehme da je nach vorhandenen Bauteilen, Nasenfaktor, Sonnenstand und Mondphase irgendwas zwischen 47 Ohm und 220 Ohm.
Je größer der MOSFET (Gatekapazität) desto kleiner der Widerstand um ihn mit gleicher Geschwindigkeit umzuladen. Damit wird der Strompuls aber auch größer.
Bei mehreren Kilohertz PWM würde ich irgendwas um die 100-150 Ohm nehmen. Sieh einfach mal im Datenblatt des MOSFETs nach der Gatekapazität. Dann kannst du die Umladezeit ausrechnen.
270 Ohm sind aber auch nicht so daneben. Je länger die Umladezeit ist, desto länger bleibt er in seinem linearen Steuerbereich und verbrät Leistung. Das merkst du dann wenn er zu warm wird.
Wenn er also kühl bleibt, dann lass es so.
Gruß
Dino
Das ist ein Datenblatt, das einen Anfänger wie mich in den Wahnsinn treiben kann. Nirgendwo habe ich irgend etwas über die Pin-Belegung gefunden. Das Gleiche gilt für die Gatekapazität.
Statt des R eben. Strom fließt ja nur während des Umladens der Gatekapazität. Und genau diesen willst Du auf AVR-taugliche Maße begrenzen. Er ist aber nicht konstant, sondern folgt aus der (Ent-)Ladekurve der Kapazität (Spannungsdifferenz - oder etwa nicht?). Und so'ne Induktivität ist doch, was variierende/wechselnde Ströme betrifft, quasi ein dynamischer Widerstand.
Aber wie gesagt - ...aus dem Bauch heraus...
Dino? 'Ne Meinung dazu?
Hi,
da benötigt man gute Augen
Seite 8. Wenn du das vergrößerst, dann siehst du auf dem Gehäuse Nummern. Von links nach rechts 1-3 und dann 4 an der Kühlfahne. Rechts daneben ist in der Tabelle die Bezeichnung drin. Da es ein HexFET ist und kein IGBT also ...
1=Gate, 2=Drain, 3=Source, 4=Drain. Der mittlere Anschluß ist allermeistens identisch mit der Kühlfahne (produktionsbedingt).
Seite 2 oberste Tabelle (muß man erstmal nachdenken und es auch ein wenig wissen) ...
Es gilt: Q=C*U (Ladung gleich Kapazität mal Spannung). Die Formel umstellen ...
C=Q/U ... da man das Gate gegenüber dem Source ansteuert also ... Cgs = Qgs / Vgs
... und damit ... 3,7nC / 5,0V = 0,74nF = 740pF
Der MOSFET müßte also 740pF Gate/Source-Kapazität haben. Bei 270 Ohm Gatewiderstand hätte man also eine Zeitkonstante von t=Cgs*Rg ... 740pF * 270 Ohm = 199800ps = 199,8ns = etwa 0,2µs Zeitkonstante. Also etwa 63% der Umladung ist erledigt. Nach etwa 5*t sollte es gut sein. Also gut gerechnet etwa 1µs Umladezeit. Du kannst also guten Gewissens mit 100kHz PWM arbeiten ohne Probleme zu bekommen.
Ich hoffe mal das der Kram stimmt den ich hier erzählt habe und ich nicht gleich gesteinigt werde 
Gruß
Dino
da benötigt man gute Augen
Seite 8. Wenn du das vergrößerst, dann siehst du auf dem Gehäuse Nummern. Von links nach rechts 1-3 und dann 4 an der Kühlfahne. Rechts daneben ist in der Tabelle die Bezeichnung drin. Da es ein HexFET ist und kein IGBT also ...
1=Gate, 2=Drain, 3=Source, 4=Drain. Der mittlere Anschluß ist allermeistens identisch mit der Kühlfahne (produktionsbedingt).
Seite 2 oberste Tabelle (muß man erstmal nachdenken und es auch ein wenig wissen) ...
Code:
Qg Total Gate Charge ––– ––– 15 ID= 11A
Qgs Gate-to-Source Charge ––– ––– 3.7 nC VDS= 44V
Qgd Gate-to-Drain ("Miller") Charge ––– ––– 8.5 VGS= 5.0V, See Fig. 6 and 13Es gilt: Q=C*U (Ladung gleich Kapazität mal Spannung). Die Formel umstellen ...
C=Q/U ... da man das Gate gegenüber dem Source ansteuert also ... Cgs = Qgs / Vgs
... und damit ... 3,7nC / 5,0V = 0,74nF = 740pF
Der MOSFET müßte also 740pF Gate/Source-Kapazität haben. Bei 270 Ohm Gatewiderstand hätte man also eine Zeitkonstante von t=Cgs*Rg ... 740pF * 270 Ohm = 199800ps = 199,8ns = etwa 0,2µs Zeitkonstante. Also etwa 63% der Umladung ist erledigt. Nach etwa 5*t sollte es gut sein. Also gut gerechnet etwa 1µs Umladezeit. Du kannst also guten Gewissens mit 100kHz PWM arbeiten ohne Probleme zu bekommen.
Ich hoffe mal das der Kram stimmt den ich hier erzählt habe
und ich nicht gleich gesteinigt werde Gruß
Dino