[mmarc__ 0]

Привет всем,

В популярных силовых модулях для Ардуино плюсы входа и выхода соединены напрямую, а ток через GND ограничивается мосфетом. Ниже на картинке типовая схема модуля:

Меня интересует в целом по какой причине контролируют именно выход, а не VIN? Это как-то связано со спецификой моторов, скорость которых контролируют такими схемами? Или мосфеты конструктивно не могут контролировать VIN?

Разве хорошо делать так как они делают, ведь если ток от VIN ничем не ограничен, то мало ли где там земля у нагрузки возникнет, это же всё полыхнёт со всей мощью входной цепи?

И об одной конкретной проблеме. Если со стороны нагрузки нужно мерить напряжение чипом типа INA226, то с такой схемой всегда будет выходить значение равное VIN, по той же причине что и выше: ток VIN ничем не ограничен, а INA226 меряет его относительно общей земли. Этой проблемы не было бы, если бы мосфет контролировал VIN.

Суммируя все проблемы этого дизайна, как вам кажется: хорошей было бы идеей перевесить мосфет на VIN? И если да, как конкретно это сделать, минимально меняя приведённую схему? Если с IRF520 это невозможно, то чем его нужно заменить?

Спасибо!

Изменено 5 сентября, 2023 пользователем mmarc__

[haker_fox 60]

2 hours ago, mmarc__ said:

а ток через GND ограничивается мосфетом

В том, что изображено на картинке - нет ограничения тока. Это просто ключ, который либо находится в отсечке (выключен и ток через него не течёт), либо включен, и в этом случае ток ограничен только мощностью источника питания и сопротивлением нагрузки (сопротивления проводников и канала открытого ключа не будем учитывать с силу их малости).

2 hours ago, mmarc__ said:

Или мосфеты конструктивно не могут контролировать VIN?

Не "мосфеты", а полевые транзисторы. Или тогда уж хотя бы MOSFET. Могут они. Только для этого нужно будет использовать схему драйвера, которая транслирует уровень 0..3.3 В от микроконтроллера до уровня питания (шины Vin) и даже несколько выше.

2 hours ago, mmarc__ said:

Разве хорошо делать так как они делают, ведь если ток от VIN ничем не ограничен, то мало ли где там земля у нагрузки возникнет, это же всё полыхнёт со всей мощью входной цепи?

А что Вы хотите от дешёвого модуля с алиэкспрресс? Полноценный драйвер двигателя конечно же будет включать в себя набор защит. Только стоить он будет не 50 рублей, а все несколько тысяч рублей. И это в лучшем случае.

2 hours ago, mmarc__ said:

И если да, как конкретно это сделать

В Вашем случае проще найти готовые схемы. Например, такую.

[Plain 168]

6 часов назад, mmarc__ сказал:

а ток через GND ограничивается мосфетом

"Электрическая цепь коммутируется полевым транзистором."

Ток он ограничивает, да, но однократно, ценой своей жизни, и вставить последовательно резистор, чтобы смотреть на этот ток, не поможет — сдохнет и резистор, а чаще заодно и то, чем смотрели.

Во-вторых, голые транзисторы ни к микроконтроллерам напрямую не подключают, ни на улицу не выставляют, тем более электродвигателями не управляют.

[mmarc__ 0]

8 hours ago, haker_fox said:

В том, что изображено на картинке - нет ограничения тока. Это просто ключ, который либо находится в отсечке (выключен и ток через него не течёт), либо включен, и в этом случае ток ограничен только мощностью источника питания и сопротивлением нагрузки (сопротивления проводников и канала открытого ключа не будем учитывать с силу их малости).

3 hours ago, Plain said:

Ток он ограничивает, да, но однократно, ценой своей жизни, и вставить последовательно резистор, чтобы смотреть на этот ток, не поможет — сдохнет и резистор, а чаще заодно и то, чем смотрели.

Виноват, я имел в виду, что PWM позволяет управлять уровнем напряжения, не тока конечно.

8 hours ago, haker_fox said:

В Вашем случае проще найти готовые схемы. Например, такую.

Большое спасибо за ссылку, прикреплю схему здесь для наглядности:

 

Ещё я сам нашёл вот такую, очень похожую на IRF5205S, и модуль с этой схемой можно купить готовый:

Изменено 6 сентября, 2023 пользователем mmarc__

[Plain 168]

52 минуты назад, mmarc__ сказал:

PWM позволяет управлять уровнем напряжения, не тока

Не позволяет. ШИМ переключает между двумя уровнями напряжения или тока, а значит, задаёт их среднее.

56 минут назад, mmarc__ сказал:

нашёл вот такую

Тоже труп. Вы бы рассказали, что требуется, а то весёлых картинок в сети — бесконечность.

[mmarc__ 0]

40 minutes ago, Plain said:

Не позволяет. ШИМ переключает между двумя уровнями напряжения или тока, а значит, задаёт их среднее.

Вы меня не путайте, пожалуйста, а то я и сам себя могу легко запутать. В приведённых схемах ШИМ управляет затвором MOSFET непосредственно или через оптопару. То есть во-первых ШИМ не питает нагрузку, он изолирован от неё в меньшей (через затвор) или большей (через затвор и оптопару) степени. Во-вторых, то что ШИМ не имеет устойчивого положения и все время переключается с заданной частотой, не означает что он опосредованно создаст скачкообразный ток для нагрузки, у которого устойчиво только некое среднее значение. Все дело в "вязкости". Я представляю себе моторную лодку или турбину, лопасти винта которой быстро крутятся как ШИМ. Так вот течение воды или ход лодки не испытывает никаких пульсаций от винта, они гасятся инерционной средой. Точно также если MOSFET достаточно "вязок", то ток и напряжение к нагрузке будут постоянными, независимо от пульсаций ШИМ.

Извините меня за эту аналогию, мне кажется в электронике главная проблема - полный отказ от доходчивых объяснений. Либо заумность, либо отсылка к заумным источникам, либо намёки на магию и тайное знание.

 

Изменено 6 сентября, 2023 пользователем mmarc__

[Gorby 6]

47 minutes ago, mmarc__ said:

Вы меня не путайте, пожалуйста, а то я и сам себя могу легко запутать. В приведённых схемах ШИМ управляет затвором MOSFET непосредственно или через оптопару. То есть во-первых ШИМ не питает нагрузку, он изолирован от неё в меньшей (через затвор) или большей (через затвор и оптопару) степени. Во-вторых, то что ШИМ не имеет устойчивого положения и все время переключается с заданной частотой, не означает что он опосредованно создаст скачкообразный ток для нагрузки, у которого устойчиво только некое среднее значение. Все дело в "вязкости". Я представляю себе моторную лодку или турбину, лопасти винта которой быстро крутятся как ШИМ. Так вот течение воды или ход лодки не испытывает никаких пульсаций от винта, они гасятся инерционной средой. Точно также если MOSFET достаточно "вязок", то ток и напряжение к нагрузке будут постоянными, независимо от пульсаций ШИМ.

Извините меня за эту аналогию, мне кажется в электронике главная проблема - полный отказ от доходчивых объяснений. Либо заумность, либо отсылка к заумным источникам, либо намёки на магию и тайное знание.

 

 

Вязкий Мосфет тут же сгорит ибо рассчитан на ключевой режим работы. 
вязкость обеспечивается нагрузкой - лампой, мотором и так далее. Светодиод или лазер не вязкие  и будут мигать с частотой PWM. А видимая яркость да, будет зависеть от среднего значения. 
Еще раз: когда говорят о PWM , ключевой элемент (мосфет) работает в режиме On-Off. 

 

[Plain 168]

52 минуты назад, mmarc__ сказал:

Вы меня не путайте

https://ru.wikipedia.org/wiki/Широтно-импульсная_модуляция

 

[mmarc__ 0]

39 minutes ago, Gorby said:

вязкость обеспечивается нагрузкой - лампой, мотором и так далее. Светодиод или лазер не вязкие  и будут мигать с частотой PWM. А видимая яркость да, будет зависеть от среднего значения. 

Спасибо! Я хочу с помощью PWM управлять напряжением, подаваемым на IR-диоды, чтобы программно менять их яркость и следить за тем, чтобы источник не давал слишком большого напряжения и IR-диоды не сгорели. Чем можно в данном случае создать вязкость для IR-диодов, устраняющую мерцание?

[Plain 168]

Чем не устраивает любой готовый светодиодный БП со входом управления?

[mmarc__ 0]

22 minutes ago, Plain said:

Чем не устраивает любой готовый светодиодный БП со входом управления?

В Китае я вижу только большие и дорогие светодиодные БП от 220V AC. У вас есть какие-то хорошие модули на примете? Мне нужен, считайте, миникомпьютер с IR-диодами на 30-50W. Для этого я беру ноутбучный блок питания на 18-20V/4.5A, и расчитываю с него раздать 5V на raspberrypi и 14-17V на IR-диоды. Я не знаю какие будут итоговые характеристики БП и не хочу к ним жёстко привязываться. Мне кажется у raspberrypi достаточно "вязкий" свой чип питания, чтобы справиться с пульсациями, если я 5V просто буду делать из того что есть, с помощью PWM. Для этого я просто выставляю PWM 255 и измеряю какое напряжение дают. И подкручиваю PWM, чтобы из XV получалось 5V. А вот с IR-диодами - вопрос. От PWM они будут сильно мерцать, но главное что они сгорают от перенапряжения. Но с другой стороны, не изобретать же под это другой БП?

Изменено 6 сентября, 2023 пользователем mmarc__

[Plain 168]

26 минут назад, mmarc__ сказал:

и 14-17V на IR-диоды

Работающие схемы так не делаются. Скажите точно, какие конкретно инфракрасные диоды, отдельные или неразборная гирлянда, ну или их паспортное напряжение при максимальном токе и минимальной температуре.

[mmarc__ 0]

Неразборная матрица, например такая. Её придётся регулировать программно в диапазоне 14-17V. Не получится выставить фиксированное напряжение, по двум причинам. Во-первых, светимость и тепловыделение меняются нелинейно. Нужно следить за температурой и делать такое напряжение, чтобы система не перегревалась. С другой стороны, если в комнате много ИК (что неожиданно зависит не только от солнечного дня, но и от времени года, высоты и географической координаты), то напряжение нужно тоже снижать, иначе камеру ослепит, и ничего не будет видно. В общем, наверно это ближе всего с электроникой для фотоаппаратуры, хотя применение другое. Нужна степень свободы, диапазон настроек. Не пытайтесь из паспорта извлечь какой-то конкретный режим работы, его жёсткая фиксация не подойдёт в реальных условиях, хуже того убьёт просто технику.

[yamantau 15]

Светодиод же токовый прибор, заводите в схему ОС по току.

Для примера привожу фрагмент даташита LT3756

Спойлер

 

[Plain 168]

16 часов назад, mmarc__ сказал:

матрица, например такая

Например, такой модуль понижающего стабилизатора (их там у разных продавцов навалом точно таких же или почти), в нём перерезать дорожку между резистором делителя уставки ОС и стабилизатором 5 В (т.е. левую 71 кОм по схеме на примере здесь), затем подать на этот контакт резистора ШИМ с микроконтроллера. Конденсатор (который на схеме внизу в центре) неизвестен, на других подобных схемах он 100 пФ — если так, то это потребует весьма высокочастотной ШИМ, поэтому лучше увеличить до 100 нФ, припаяв поверх.

По паспорту, у XL4015 максимальный Кзап=100%, т.е. из 19 В БП ноутбука должна уметь делать 17 В без проблем.

Алгоритм однократной настройки следующий. Сперва на созданный ранее вход управления подаётся "1" с микроконтроллера, модуль включается без нагрузки, и подстроечным резистором (который ближе к центру) выставляется максимальное выходное напряжение, можно равное входному. Затем подключаются светодиоды, и вторым подстроечным резистором выставляется требуемый максимальный ток.