Транзисторы и ШИМ

Я немного смущен этим и не знаю, с чего начать. Идея состоит в том, чтобы иметь выходной ШИМ-сигнал микроконтроллера или ПЛИС (5 В или 3,3 В, в то время как ШИМ равен 100%), а затем использовать транзистор для питания вентилятора, для работы которого требуется 12 В.

Я знаю, что мне нужно соединить заземление блока питания вентилятора и FPGA (или микроконтроллеров) вместе. После этого я использую резистор последовательно с коллектором транзистора для ограничения тока.

Что меня беспокоит, так это то, как соединить базу и выходной контакт ШИМ? Какое значение резистора мне нужно выбрать, если я хочу, чтобы 3,3 В было 100%? И какое значение нужно, если я хочу, чтобы 5 В было 100%? Я имею в виду, как я могу «сказать» транзистору, что 3,3 В (или любое другое напряжение, на котором я работаю) это когда ему нужно питание вентилятора на 100% мощности?

Я надеюсь, вы понимаете мой вопрос. Спасибо за любые ответы!

(Двухуровневый) сигнал ШИМ имеет два состояния: высокое и низкое. Независимо от того, будет ли питание для вашего FPGA / MCU 5 В или 3,3 В, вы хотите, чтобы низкое состояние на вашем вентиляторе перешло в 0 В, а в верхнее состояние - на 12 В (или наоборот). Таким образом, изменяя рабочий цикл сигнала ШИМ, вы сможете управлять вентилятором во всем его рабочем диапазоне.

Транзистор (который может быть BJT или MOSFET) должен работать либо полностью выключенным, либо полностью включенным, чтобы рассеивать минимально возможный. Если напряжение питания 12 В, вам не нужен резистор, включенный последовательно с вентилятором. Коллектор или сток транзистора будут напрямую подключены к вентилятору. Кроме того, используйте диод Шоттки параллельно с вентилятором, чтобы катод находился на вашем узле +12 В, а анод - на коллекторе или канале. Вентилятор является индуктивной нагрузкой, и вам необходимо указать путь для его тока, как только вы отключите транзистор. В противном случае избыточное напряжение может накапливаться на коллекторе / канале транзистора, и вы можете повредить его.

Предположим, что BJT: вам нужен только последовательно включенный резистор с базой, чтобы ограничить ток базы. Нам нужно знать, сколько тока потребляет ваш вентилятор при 12 В (назовем это$I_{fan}$), а также $\beta$ вашего транзистора (текущее усиление от $I_{base}$ в $I_{collector}$). Выберите резистор следующим образом:

$R_1 = \dfrac{V_{supply}-0.7}{10*\dfrac{I_{fan}}{\beta}}$

$V_{supply}$ 3,3 или 5. Коэффициент 10 должен иметь достаточный запас, чтобы убедиться, что BJT никогда не будет работать в линейной области.

Я вижу, что Telaclavo дал вам хороший ответ для биполярного транзистора. Вот как это будет выглядеть с правильным видом FET:

Для низких напряжений, таких как 12 В, доступны полевые транзисторы, которые достаточно хорошо включаются, когда на затворе только 5 В или даже 3,3 В. Их иногда называют FET логического уровня . Затем затвор может управляться напрямую с цифрового выхода CMOS.

Диод необходим, чтобы не повредить FET. Двигатель будет выглядеть индуктивным, поэтому, когда вы пытаетесь выключить его, он будет повышать свое напряжение до уровня, необходимого для поддержания тока, пока результирующее обратное напряжение не приведет к тому, что ток станет равным 0. Это иногда называется индуктивным отдачей . Без диода этому току отката некуда деться, и он поднимет сток полевого транзистора до высокого напряжения, так что полевой транзистор в конечном итоге выйдет из строя и тем самым позволит току течь. Это не хорошо для FET. Диод Шоттки - хорошая идея, так как они быстрые, и при вашем низком напряжении они легко доступны для подходящих характеристик.

Если я правильно понимаю ваш вопрос, вы хотите контролировать мощность вашего вентилятора с помощью ШИМ.

В этом случае, при 100% -ном рабочем цикле, транзистор будет включен, и ваш вентилятор будет включен при напряжении 12 В

http://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_4.html

Другим аспектом этой проблемы является использование вентилятора с выделенным ШИМ-входом. Многие поставщики предлагают это как стандартную функцию.

По моему опыту, многим бесщеточным вентиляторам постоянного тока не нравится работать с пониженной потребляемой мощностью - вы не можете точно контролировать обороты. Использование выделенного ШИМ-входа позволяет очень точно контролировать скорость, а так как вы управляете цифровым входом (не прерывая питание), вам нужен только скромный МОП-транзистор и не нужен зажимной диод.