Neden MOSFET'leri pişiriyorum?

Arduino Nano'nun PWM'sini kullanarak yaklaşık 16 metre LED şeridin gücünü kontrol eden bir MOSFET'i değiştirmek için çok basit bir MOSFET LED sürücüsü yaptım .

STP16NF06 MOSFET'leri kullanıyorum .

RGB LED'leri kontrol ediyorum, bu yüzden her renk için bir tane olmak üzere üç MOSFET kullanıyorum ve 16 metrelik tüm LED şerit çalışırken yaklaşık 9,5 amper çiziyorum.

9.5 A/ 3 channels = 3.17 A maximum load each.

MOSFET tamamen 0,8 resistance dirence sahiptir, bu nedenle ısım I ² R kaybı olmalı

3.17 amperes^2 * 0.08 ohms = 0.8 watts

Veri sayfası watt başına 62.5 ° C ısı aldığımı, maksimum çalışma sıcaklığının 175 ° C ve beklenen ortam sıcaklığının 50 ° C'nin altında olduğunu söylüyor

175 °C - (0.8 W * 62.5 °C/W) + 50 °C = 75 °C for margin of error

Bu MOSFET'leri bir soğutucu olmadan çalıştırıyorum ve tüm gece boyunca kırmızı yeşil mavi beyazı durmadan çalıştıran ve aşırı ısınmayan bir programda çalıştırdım. Bu devrenin günde 16+ saat çalışmasını bekliyorum.

LED'ler için 12 V güç kaynağı ve Arduino'dan 5 V'luk bir kontrol sinyali kullanıyorum, bu nedenle 60 V boşaltma kapısı voltajını veya 20 V'luk kapı kaynağı voltajını aşmam mümkün olmamalı.

Bugün klimalı ofisimdeki masamın yanında çaldıktan sonra, günün erken saatlerinde olduğu gibi kırmızı kanalı kapatamayacağımı öğrendim. Ve elektrik bağlantısı olmadan tahliye kapısını ölçmek için kırmızı kanalda 400 Ω ve yeşil ve mavi kanallarda ölçülemez derecede yüksek direnç buldum.

Bu çalıştığım şematik. Bu sadece üç kez tekrarlanan aynı şey ve 5 V, Arduino'dan bir PWM sinyali ve dirençsiz tek LED, dirençleri olan LED şeridi ve ihtiyaç duymadığım sağlam bir kurulum için sadece bir stand modellemek için.

Arduino'yu pin başlıklarına yaklaşık 50 kez takıp çıkardıktan sonra başarısız olduğunu düşünüyorum; ancak Arduino'nun ne kadar önemli çalıştığını hala bilmiyordum.

Bir gün aşırı yük dahil birkaç gün çalıştığından, sorumu sordum :

1. Arduino'yu bu devrenin içine ve dışına sokmak, MOSFET'lere bir şekilde zarar verebilir, ancak Arduino'ya zarar verebilir mi?

2. ESD bir şekilde buradaki suçlu olabilir mi? Masam reçine kaplı veya lamine ahşaptır. Üç MOSFET'in kaynağının ortak GND olduğu belirtilmelidir.

3. Süslü bir havyaya sahip değilim ve 300 ° C'nin üzerine çıkıp çıkmadığı hakkında hiçbir fikrim yok. Bununla birlikte, kurşun lehim kullandım ve her pime mümkün olduğunca az zaman harcadım ve ilk MOSFET'in birini pim lehimine soktum ve ardından ikinci MOSFET'in birini pim haline getirdim, tüm pimleri bir çipten ard arda ve çok fazla değilse buradaki lehim ısısı neden sorunu hemen yaratmadı? Neden şimdi ortaya çıktı?

4. Hesaplarımda kaçırdığım ya da gözetlemediğim bir şey mi var?

Senin problemin geçit sürücü voltajı. STP16NF06 veri sayfasına bakarsanız, 0.08 Ω Rdson'un sadece Vgs = 10 V için geçerli olduğunu ve sadece 5 V ile sürdüğünüzü görürsünüz, böylece direnç çok daha yüksektir.

Spesifik olarak, Vgs değişkenlik gösteren davranışı gösteren Şekil 6'ya (Aktarım Özellikleri) bakabiliriz. Vgs = 4.75 V ve Vds = 15 V, Id = 6 A olduğunda, Rds = 15 V / 6 A = 2.5 Ω. (Bazı doğrusal olmayanlar nedeniyle aslında o kadar da kötü olmayabilir, ama yine de tahammül edebileceğinizden daha fazlası

ESD de bir sorun olabilir: MOSFET'lerin kapıları çok hassastır ve Arduino'nun (mikrodenetleyicisi ESD koruma diyotları olan) da mutlaka etkilenmesinin bir nedeni yoktur.

4.5 V'de tam olarak çalışacak kadar düşük eşik voltajlı bir MOSFET almanızı tavsiye ederim. Kapısında ESD koruması bulunan MOSFET'leri bile alabilirsiniz.

Kapı voltajı ile ilgili nokta geçerlidir, ancak MOSFET ısınmıyorsa, buradaki asıl suçlu olduğundan emin değilim.

Birkaç ampere sürülen 16 V 12 V LED şerit tipik PWM frekanslarında önemli bir endüktansa sahip olacak. Bu, MOSFET'in her kapanışında drenajda voltaj yükselmesine neden olur. Bu ani süreler kısadır, ancak voltaj, besleme voltajınınkinin birçok katı olabilir.

Bu özel sorunun çözümü, tıpkı bir elektrik motorunda veya diğer endüktif yükte yaptığınız gibi, LED'lere paralel, + 12 V ve drenaj arasına serbest bir diyot (Schottky) eklemektir.

Kontrol edilecek bir şey daha var.

Bu, bir veya daha fazla PC'ye ve / veya plugpack güç kaynağına bağlı deneysel bir kurulum gibi görünüyor.

Bu genellikle, hiçbir zaman doğrudan toprağa referans göstermeyen ya da devrede bir noktada, kontrolsüz bir şekilde, özellikle iki uçlu bağlı bir güç kaynağına sahip bir dizüstü bilgisayar kullanıldığında referans verilen bir ortam sağlar.

Yaygın olarak kullanılan "hafif" fiş paketi anahtarlama güç kaynakları, her iki kutupta da yerleştirilmiş olan ana voltajın yarısında, toprağa göre gerçekten yüksek empedanslı bir AC potansiyeline sahip çıkış rayları verme eğilimindedir. Bu genellikle fark edilmez çünkü yük ya tamamen yüzer (plastik gövdeli bir aksesuar) ya da toprağı sağlam bir şekilde toprak toprağa (masaüstü bilgisayar) bağlı olduğundan ve empedansı size zarar vermeyecek kadar yüksektir (kabloyu tutmazsanız) diliniz, damarın yakınında ... güvenli olsa bile, yapmayın.).

Bununla birlikte, bunun gibi bir test kurulumunda, yanlış yerde görünen yarı şebeke voltajı anlamına gelebilir - ve 60V veya hatta 120V (aslında en kötü durumda 170V civarında bir tepe voltajı) geçide zarar vermek için yeterli olabilir. Başka bir elektrot herhangi bir şekilde topraklanmış topraklama ise korumasız bir MOSFET'in (örneğin, boşaltma veya kaynak devresine temas eden iyi topraklanmış bir kişi tarafından)