На каких полевиках собрать замену эл. реле на 10A?

Question

[20strannik08]

В цепи постоянного напряжения, подключен моторчик. Запускается кнопочным переключателем через реле. Хочу реализовать чтобы кнопочным переключателем через транзистор было. Нагрузка 10а. Посоветуйте готовое и простенькое решение\схемку на конкретных транзисторах, которые заменят релюшку. Напряжение в цепи 12в, нагрузка 10а. Желательно как можно менее тепловыделяемое решение.

Comments

[Виктор]

Мы тут не телепаты (надоело это повторять, но приходится), потому спрошу о том, о чём вы умолчали:
1. Нагрузочная цепь 12 вольт - переменный или постоянный ток?
2. Напряжение питания релюшек управления - сколько вольт?
3. 12-вольтовые нагрузки абсолютно разделены, или могут иметь общий минус/плюс?
4. Реле управления абсолютно разделены, или могут иметь общий плюс/минус?

Как вы понимаете, на эти вопросы можно ответить по-разному, и схемы с учётом этих уточнений тоже будут сугубо разные. Так что без них не обойтись. Кстати, лучшим способом будет дополнить ваш вопрос принципиальной схемой - той, как у вас сделано сейчас.
После этих ваших уточнений можно приступать и к ответу на ваши вопросы.

[20strannik08]

1. Постоянный ток.
2. 12 вольт
3. И общий и минус и плюс.
4. Так же общий минус и плюс.

Линия питания 12в одна на все. И на реле и на устройства. На текущий момент мне нужен пример коммутации одного устройства. Допустим это моторчик мощный. Сейчас звпускается по тумблеру через реле. А надо по тумблеру через транзистор.

Answer 1

[Григорий Боев]

Выбирайте любой полевой транзистор с запасом по току. Для электродвигателя нужно добавить диод внешний (от истока к стоку) для защиты от пробоя транзистора от самоиндукции. Тепловыделение будет напрямую зависеть от сопротивления открытого канала.

Comments

[20strannik08]

Скажите, подойдет ли такой IRF4905? Это P канальный

[20strannik08]

И правильным ли будет его включение как на картинке:

[Григорий Боев]

20strannik08, На первый взгляд - всё верно. Только добавьте диод. И у p-канальных обычно больше сопротивление сток-исток, насколько мне известно.

[20strannik08]

Про диод вот так вы имели ввиду?


И на счет сопротивления возле сток-исток можно по подробней пожалуйста? Или подсказать как я сам могу расчитать, на что и какие данные из даташита упираться?

P.S. В интернете нет разъяснений толком, еще и много противоречивых данных. Я долгое время обходил стороной транзисторы в радиоэлектронике, просто опасаясь их как тьму. Я хочу понять их.

[Григорий Боев]

20strannik08, да, всё верно.
Только не -12V, а GND или 0V. Иначе напряжение будет

12V - (-12V) = 24V

Сопротивление канала - Rds обычно обозначается.

[20strannik08]

Rds в даташите про указаный полевик пишет что сопротивление 0.02ом.
На счет -12в на схеме, я и имел в виду про GND, просто схемотехник из меня плохой).

[Григорий Боев]

Мощность потерь:
P = U*I = I*I*R = 10А*10А*0,02Ом = 2Вт
Для самого распространенного корпуса TO-220 без радиатора будет или много, или впритык по рассеиваемой мощности, к тому же, при увеличении температуры сопротивление растёт, что ещё больше увеличивает потери. Так что лучше нацепить радиатор, пусть даже небольшой.

[20strannik08]

Григорий Боев, Спасибо, это помогло и я собрал неведому фиговину и она кажется работает)


Правдо резисторы местами пришлось поменять, что бы нормально разомкнуто было.

[Виктор]

20strannik08,

И правильным ли будет его включение как на картинке:

Нет, неправильным. Как включить полевой P-канальный ключ, я написал в своём ответе, хотя схему не предоставил - понадеялся, что понятным будет указание поменять все плюсы на минусы.
Ваша схема плоха тем, что ключ полностью не открывается, застревает на грани открывания (на напряжении Uпор, и соответственно ключ должен довольно сильно греться), а нагрузка питается не полным напряжением питания, а за вычетом Uпор.

[20strannik08]

Виктор, да я уже заметил. От 1х ампер сильный нагрев. А что Вы имеете ввиду о не правильной схеме? Речь о номиналах резисторов? Или в целом все не правильно?

[Виктор]

20strannik08, ну это же совершенно очевидно! Вот посмотрите на эту картинку - тут всё наглядно показано:

Здесь видна и разница в полярностях питания и управления, и отлично показано, почему при включении нагрузки в цепь истока, ключ полностью не открывается, а на нагрузку попадает только часть Uпит. Ваша схема идентична левой части этой картинки, только сделана на транзисторе другого типа.
Если и по этой картинке непонятно, придётся свою рисовать, а мне лень. Объяснять на словах - это сюжет не для Тостера, придётся писанину разводить не менее чем на страницу. А я и так тут много чего написал.
Собственно, короткий ответ заключается в том, что делать ключ надо не так, как вы договорились с Григорий Боев, а так, как нарисовано в правой части моей картинки. А это та же схема, которую я уже постил в своём ответе:
Только перевёрнутая, о чём я в своём ответе тоже упоминал.
Что-то она не открывается в Тостере... Ну откройте её в отдельной вкладке браузера.
И ещё, в чём неправ Григорий Боев - это в том, что рекомендовал транзистор со слишком большим сопротивлением открытого канала (0,02 Ом). Надо брать с сопротивлением в единицы миллиом, о чём я опять-таки тоже упоминал.

[20strannik08]

Виктор, несовсем понял вашу мысль. Поэксперементировал по разному, и в итоге вот так работает:

Вы про такой вариант включения имели ввиду? Я поразному его включал, он только так работает.

Полевик как оказалось грелся из за того что импульнсый ток через него проходил. Поставил куда надо, на выровненое питание и он стал работать как надо. При нагрузке в 6A все же чуток греется, пришлось поставить маленький радиатор навсякий случай.

P.S. По поводу милиомов на канале у P канального полевика. У нас в городе более или менее с богатым выбором это ЧИП и ДИП, но и там выбор не особо богатый. Взял что было.

[Виктор]

20strannik08, я не понимаю, как то, что тут нарисовано, может нормально работать. Разберём по косточкам. Я прошу вас каждый мой отдельный тезис подтверждать или опровергать.
Судя по направлению стрелки, это P-канал, верно или нет?
S - обозначение истока (source), верно?
Для P-канального транзистора на исток должен подаваться плюс, на сток - минус. Если перепутать полярность (вот как на вашей картинке), то транзистор работать не будет, вдобавок встроенный диод откроется и его закоротит, т.е. ключ будет неуправляем и постоянно открыт. Вы по-прежнему утверждаете, что на картинке всё правильно?
Нет, раз уж у вас там что-то работает, то спрошу по-другому - то, что нарисовано на вашей схеме, действительно соответствует тому, что спаяно в устройстве, или всё-таки там сделано по-другому?

И это далеко не все мои вопросы, это только начало.

[20strannik08]

Виктор, Я еще раз сверился с даташитом и чет тупанул. Я все неверно нарисовал. Вот схема того, как это все сейчас подключено, прошу прощения.
1. G(Gate) Затвор
2. D(Drain) Сток
3. S(Source) Исток

- Резистор на 200к подобрал экспериментально, это максимальное сопротивление возможное при котором полевик не залипает в открытом состоянии когда на него питание перестает поступать.
- На счет неверной подачи питания через сток-исток, да я уже заметил что просто на кз пропускает все.

P.S. Я уже оптрон подключил к транзистору, и все тоже успешно работает. Но по даташиту я так и не нашел сколько подавать на светодиод. В даташите только написано что max-50ma. И при 12в я поставил резистор на 360om, что примерно соответствует 25ma. Скажите это нормально или много для оптрона? Я пробовал батарейку маленькую от часов на 1.5в подавать, и оптрон этот так же открывает свой транзистор, но при этом потребил 40ma, возможно светодиодик там на 1.2v но это предположение. Я боюсь не многовато ли 25ma? И если я подам меньше(1-7ma) не будет ли хуже работать оптрон?

[Виктор]

20strannik08, вот теперь схема работоспособна. Но только работоспособна и не более того, правильной я её бы не назвал.

- Резистор на 200к подобрал экспериментально, это максимальное сопротивление возможное при котором полевик не залипает в открытом состоянии когда на него питание перестает поступать.

От номинала резистора в этой схеме ничего не зависит, управляющий перепад напряжения на затворе при любом резисторе всегда 12 вольт. Правильный номинал - единицы-десятки килоом. Что означает "когда на него питание перестает поступать.", я не понял. Скорее всего, вы перепутали питание и управление.

Я уже оптрон подключил к транзистору, и все тоже успешно работает. Но по даташиту я так и не нашел сколько подавать на светодиод. В даташите только написано что max-50ma. И при 12в я поставил резистор на 360om, что примерно соответствует 25ma. Скажите это нормально или много для оптрона? Я пробовал батарейку маленькую от часов на 1.5в подавать, и оптрон этот так же открывает свой транзистор, но при этом потребил 40ma, возможно светодиодик там на 1.2v но это предположение. Я боюсь не многовато ли 25ma? И если я подам меньше(1-7ma) не будет ли хуже работать оптрон?

Светодиод типичного 817-го оптрона нормально срабатывает от тока в несколько мА (обратите внимание - не напряжения, а тока). При подаче управляющего напряжения 12 вольт и при последовательном резисторе 1 килоом вы получите ток через светодиод около 11 мА, это вполне нормально. 25 и 40 - это чрезмерно.
Ещё вопрос: на вашей схеме управление подаётся через контакт. Почему? Вы ведь изначально собирались заменить реле на полевые ключи. Значит, реле всё же оставлены? По-моему, контакты не нужны, и если ваша схема управления подаёт управляющий сигнал амплитудой 12 вольт, то его можно подавать на затвор ключа напрямую (при условии, что минус и плюс питания у схемы управления и у нагрузки общие).

[20strannik08]

Виктор,

вот теперь схема работоспособна. Но только работоспособна и не более того, правильной я её бы не назвал.

А что сюда еще было бы правильным добавить или изменить на ваш взгляд?

От номинала резистора в этой схеме ничего не зависит, управляющий перепад напряжения на затворе при любом резисторе всегда 12 вольт. Правильный номинал - единицы-десятки килоом.

Ок тыкну на 20к

Ещё вопрос: на вашей схеме управление подаётся через контакт. Почему?

Мне так проще через контакт. Что бы потом не путаться во всем этом. На самом деле от релешки одной я уже отказался и полностью заменил на полевик, но с оптроном. Термостат в оптрон подает свои 12в. Прозвонив цепь. Ненащупал связи ни на плюсе ни на минусе с общим питанием, хотя запитывается все от одного ситочника. Навсякий отпрон прилепил.

Не знаю парвильно ли я его пририсовал. Но на плате стоит как надо.

С остальными реле все просто, там различные цепи включаются по кнопочному переключателю, которые коммутируют релешки. Нагрузка различная от 2 до 5а. Сам переключатель такую нагрузку не вывезет.

[Виктор]

20strannik08, здесь у нас с вами уже длинный разговор на полтора десятка комментов, и это в чужом ответе. Правильнее было бы вести эту длинную беседу в моём ответе, там и картинки нужные есть. А тут приходится постить их заново, это не комильфо.

А что сюда еще было бы правильным добавить или изменить на ваш взгляд?

Правильную схему я уже давал, вставлю её ещё раз:
Как видите, никакой разницы с вашей схемой, кроме резистора R2. Он служит для снижения тока перезаряда затворной ёмкости, это позволяет ослабить некоторые неприятные нюансы работы полевого ключа (он ведь очень скоростной, и R2 чуток замедляет его работу). Ещё один полезный элемент, устраняющий опасные режимы ключа, который не отображён на моей схеме - это 15-вольтовый стабилитрон параллельно резистору R1. Он защитит от пробоя затворную изоляцию ключа (она очень тонкая и пробивается при 20...25 вольт даже от статического электричества при прикосновении к схеме пальцем, а стабилитрон не даёт затворному напряжению подняться до такой величины).

На моей схеме применён N-канальный ключ, на вашей - P-канальный. Разницей это не считается, поскольку принцип совершенно одинаковый и одна превращается в другую заменой N<->P и сменой полярности питания на обратную. Но есть парочка нюансов. Во-первых, у N-ключей лучше ключевые свойства (меньше сопротивление открытого канала, чем у P, поэтому они меньше греются), из-за чего они чаще применяются, производятся в большем количестве типов и поэтому доступнее в выборе. Я не понимаю, с чего вам взбрендило делать полевой ключ именно на P-канальном транзисторе. Впрочем, одна догадка у меня есть - видимо, вам обязательно надо, чтобы один из концов нагрузки был заземлён, а при применении N-ключа нагрузка была бы подключена не к земле (-12), а к +12. Я угадал?
Ну и последнее: если схема управления ключом и нагрузочная цепь питаются от общего 12-вольтового источника, то ни реле, ни оптрон в ней не нужны, и управляющий сигнал можно без этих лишних элементов подавать сразу на затвор (желательно через резистор R2). Я уже упоминал про это, и считаю полезным повторить.

[20strannik08]

видимо, вам обязательно надо, чтобы один из концов нагрузки был заземлён, а при применении N-ключа нагрузка была бы подключена не к земле (-12), а к +12. Я угадал?

Да, все завязано и все связано с минусом. Там очень много нюансов, но в целом, завязка на минусе наиболее целеобразное решение. Это многосоставное устройство, в целом нечто среднее между чпу и автоматикой.
Но вот еще хотел спросить, если запаралелить два идиентичных полевика, это уменьшит сопротивление и тепловыделение?
---
UPD.
Уже неактуально. Подобрал резисторы на затвор так что бы там было как можно ближе к 12в. Ключ теперь полностью открывается и вообще перестал греться. Все же радиатор для него лишний оказался. В реальных условиях его нагрузка это 6а. 10а это теоретический запас что бы было.

В любом случае спасибо за развернутые ответы, они очень сильно помогли.

Answer 2

[Виктор]

Если цепь нагрузки допускает общий провод с цепью управления (а ещё лучше - и общее питание), то вам годится вот такая схема:

Но тут есть нюанс - обратите внимание, что в исходной схеме с реле с общим проводом соединён минус нагрузки, а в схеме с полевым N-канальным транзистором - плюс. Датчик, создающий управляющий сигнал, тоже перевёрнут аналогичным образом. Если ваша система позволяет так переключить нагрузку и датчик, то так и используйте. Если не позволяет - тогда вместо N-канального транзистора в ней придётся применить P-канальный (схема при этом переворачивается, не меняясь по принципу, и плюс меняется на минус).

Теперь про вариант, когда общий провод у цепей нагрузки и управления не допускается. Тогда придётся воспользоваться оптроном :


Ну и насчёт мощного полевика, который выдержит ток более 10 ампер. Сопротивление полевого ключа в открытом состоянии очень маленькое - сотые доли ома, а то и миллиомы. Если задать это сопротивление равным 10 миллиом, то при токе 10 ампер на транзисторе будет рассеиваться тепловая мощность 0,01*10=0,1 Вт, одна десятая ватта. Такую мощность полевик рассеет без перегрева, даже если его не снабдить радиатором, за счёт одного только собственного корпуса и выводов.
Какой же это полевик? Есть специальные сервисы по подбору электронных компонентов по их параметрам. Я взял первый попавшийся, завёл туда сопротивление канала менее 10 миллиом, максимальное напряжение стока не менее 100 вольт, максимальный ток стока более 25 ампер, канал N-типа, и получил вот такой список:

IRFS150
IRFS540
SSH60N10
SSH60N10A
IRFP251
SSH40N15
SSH40N15A
BUZ900X4S
MNT-LB32N16
MNT-LB32N16-C4
KMB050N60P
KF50N06P
IPB009N03L
FDMS2506SDC
2SK3811
NP110N03PUG I
RLB3034
IRLB3034PBF
IRFP4004
RJK0406JPE

Разумеется, этот сервис не единственный, есть ещё и ещё (их много).

Comments

[20strannik08]

Благодарю за разъяснения