Mετρηση ρευματος απο Mosfet

[billtech]

παιδια καλημερα,
ξερετε πως μπορω να μετρησω με ADC την τιμη του ρευματος που διαρρεει ενα κυκλωμα που ανοιγοκλεινει συνεχεια με ενα Mosfet? δηλαδη στη ουσια θελω να μετρησω το ρευμα που ρεει την εξοδο του Mosfet προς την γη.
δηλαδη εχω:
Vcc---Mosfet---αντισταση---GND
αλλαξει μονο το DC των παλμων εισοδου του Mosfet.

βεβαια η αντισταση δεν ειναι το πραγματικο φορτιο..εκει ειναι ολοκλησω κυκλωμα αλλα ας το θεωρησουμε σαν μια αντισταση.

[FILMAN]

Mε τον πατροπαράδοτο τρόπο. Βάζεις μια μικρή αντίσταση σε σειρά με το άκρο του φορτίου που γειώνεται, και κοιτάς την τάση στα άκρα της αντίστασης αυτής. Αν έχεις να κάνεις με μεγάλα ρεύματα η αντίσταση αυτή θα πρέπει νάναι πολύ μικρή για να μην έχεις μεγάλη πτώση τάσης πάνω της καθώς και έκλυση θερμότητας. Αλλά αυτό σημαίνει ότι η τάση στα άκρα της θάναι πολύ μικρή και μάλλον θα πρέπει να την ενισχύσεις. Επίσης έχε υπόψη σου ότι με βάση αυτά που λες η τάση στα άκρα της αντίστασης αυτής θα έχει τη μορφή παλμών.

[billtech]

αδερφε μπορεις να μου κανεις ενα σχημα ( βιαστικο) με αυτο που λες?
μιλαμε για ρευμα που ισως να φτασει τα 20Α και ταση ισως 20V.
δηλαδη παραλληλα με την αντισταση που θελω να μετρω το ρευμα της?
η αντισταση-φορτιο ειναι της ταξης των 100mΩ.
αρα αυτη που λες εσυ πως θα μπει?

[FILMAN]

Δε μου τα λες καλά...

αδερφε μπορεις να μου κανεις ενα σχημα ( βιαστικο) με αυτο που λες?
(Να σου κάνω, αλλά...)
μιλαμε για ρευμα που ισως να φτασει τα 20Α και ταση ισως 20V.
η αντισταση-φορτιο ειναι της ταξης των 100mΩ.
(20Α και 100mΩ σημαίνει 2V, 20A και 20V σημαίνει 1Ω, και 20V και 100mΩ σημαίνει 200(!)Α... Ποιο απ' όλα ισχύει; )
δηλαδη παραλληλα με την αντισταση που θελω να μετρω το ρευμα της?
(Όχι βέβαια, σε σειρά.)
αρα αυτη που λες εσυ πως θα μπει?Σε σειρά με το άκρο του φορτίου που πάει στη γη.

[billtech]

δες αυτο σχημα εδω...
σαν dummy load αλλα θα ελεγχονται πολλα αλλα πραματα με uC.
εμενα προς το παρων η βοηθεια που θελω ειναι πως θα μετραω αυτο ρευμα.

[FILMAN]

Να ένα σχήμα.

[billtech]

ναι...ε αυτο ειχα υποψιν μου αλλα μου λειπει το κομματι αυτο που λεει προς ενισχυτη...
γτ εγω θα περνω την τιμη με ADC.

[FILMAN]

Ένα τελεστικό θες. Αν διευθετήσεις προσεκτικά τις συνδέσεις σου, σου αρκεί μια απλή μη αναστρέφουσα συνδεσμολογία (τελεστικός + 2 αντιστάσεις). Αν δεν το κάνεις αυτό (ή δεν γίνεται), θα χρειαστείς διαφορική συνδεσμολογία (τελεστικός + 4 αντιστάσεις).

[billtech]

αυτο ακριβως το σχημα θες να μου δωσεις αδερφε?
σε ευχαριστω πολυ...

ΥΓ: με τους τελεστικους ποτε δεν τα πηγα καλα γτ ποτε δεν βρηκα καποιον να μου τους εξηγησει καλα.και εχουν τοσα μυστικα....

[FILMAN]

Η αλήθεια είναι ότι χωρίς τελεστικούς χάνεις πολλά! Να τα σχηματάκια. Μη κοιτάς τις τιμές των υλικών. Στο πρώτο θα διαλέξεις αντιστάσεις που να σου δίνουν την ενίσχυση που θες. Στο δεύτερο το ίδιο, μόνο που η R3 και η R4 πρέπει νάναι ίσες όπως και η R5 με τη R6.

[billtech]

συμμετρικη ταση εχει αυτο το πραμα?

[FILMAN]

Όχι, με μονοπολική τάση θα τροφοδοτήσεις τον τελεστικό, και πρέπει να είναι CA3140 (sorry, ξέχασα να το πω πριν).

[herctrap]

για να μην ανοιγω νεο θεμα

θελω να τροφοδοτισω απο το πιν ενος uC (20mA max) αυτο (http://www.sparkfun.com/products/8960) ( 30mA @ 3,3V )

η μονη ταση που εχω ειναι 3,3V

οποτε απο τα λιγα που ξερω αν βαλω ενα NPN

εκπομπος GND
βαση -- 1K -- uC pin
και συλλέκτης στο GND του compass

( απο το datasheet του 2n3904 ) καπου λεει

Collector-Emitter Saturation Voltage = 0,2V

οποτε αυτο σημαινει οτι θα τροφοδοτισω το compass με 3.1V αρα δεν μας κανει

--------

οποτε ενα n-mosfet

με

gate -- 1K -- uC pin
drain -- compass GND
source - GND

αλλα τοτε με ποσο τροφοδοτω το compass?
και δεν εχω ιδεα απο mosfet

μπορειτε να μου υποδείξετε κανενα αν τα λεω καλα

ευχαριστω

[FILMAN]

Θα βάλεις ένα BS170 ακριβώς έτσι όπως λες, μόνο που δεν θα βάλεις καθόλου αντίσταση σε σειρά με την πύλη.

[herctrap]

οποτε με RDS(ON) = 1,2Ω

θα εχω

3,3 - ( 1,2* 30ma) = 3.264 V στο compass?

[FILMAN]

οποτε με RDS(ON) = 1,2Ω

θα εχω

3,3 - ( 1,2* 30ma) = 3.264 V στο compass?:thumbup1:

[herctrap]

οχι οτι δεν θα δουλεψει

αλλα μπορουμε να εχουμε κατι καλυτερο?

δεν μας ενδιαφερει το κοστος του εξαρτηματος

[tasosmos]

Το πιθανοτερο ειναι οτι ουτε καν το regulator που χρησιμοποιεις για τα 3,3V δεν εχει καλυτερη σταθεροποιηση απο 1,1% που ειναι η διαφορα που υπολογισες παραπανω.
Απλα αποκλειεται εξαρτημα να εχει κανονικη ταση λειτουργιας τα 3,3V και να εχει οποιοδηποτε προβλημα με τα 3,264V...

Αν παρολα αυτα θες μπορεις απλα να βαλεις ενα μοσφετ με μικροτερη εσωτερικη αντισταση.

[FILMAN]

Αν θες 0V πτώση τάσης πρέπει να βάλεις ρελέ. Αλλά δεν θα ήταν βλακεία;

[herctrap]

υπαρχουν τιποτα μικρα σε μοορφη IC?

ή καποιο με μικροτερη RDS(ON)?

[spiroscfu]

Αν δεν το δουλεύεις με μπαταρία μπορείς να το κάνεις με τρανζίστορ npn και έξοδο από τον συλλέκτη.


edit:
αυτό εννοούσα
http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRVthvZP91xAinY6l3_5GIYjLu5GZzvc hYJRQn5UDHQHG62YehmjxqGlp_2

με fet και Vgs 3,3V θα πάρεις μεγαλύτερη τιμή Rds(on) από 1,2Ω που υπολόγισες ~2Ω.
24434

[herctrap]

αυτο ειναι χειροτερο

αντε και βαζω 1Ω

μετα θα εχω 3,3*3,3/1 = περιπου 10W στην αντισταση

[GeorgeVita]

υπάρχουν τίποτα μικρά σε μορφή IC, ή κάποιο με μικρότερη RDS(ON);

Υπάρχουν πολλά "SOT-23 small signal mosfet N-channel" με RDSon της τάξης των mΩ:
MGSF2N02EL (www.onsemi.com)
PMV-20XN (www.nxp.com)
SI2328DS (www.vishay.com)

Τα βρίσκεις σε όλους τους διανομείς υλικού με λιανικές €0.2-0.5 (1+).
Απλά πριν παραγγείλεις έλεγξε τις καμπύλες στο datasheet να είναι χαρακτηρισμένο για Vgs κάτω από 5V.
G

[spiroscfu]

μετα θα εχω 3,3*3,3/1 = περιπου 10W στην αντισταση
Έχεις δίκιο Ηρακλή δεν ξέρω τη σκεφτόμουν δες και το FDV303N σε SOT-23 package έχει 450mΩ,
με Vgs στα 3,3V θα έχεις ~1,1Ω
24441

[herctrap]

αυτο το βλεπω στο Figure 4 αλλα στο figure 2 γιατι νομιζω οτι λεει αλλα

24454

τι δεν εχω καταλαβει

αριστερα: --------δεξια:

Τj = 25 ---------- Τj = 25
Vgs = 4.5V ------ Vgs = 4.5V
ID = 5Α ---------- ID = 5Α
Rds = 1Ω -------- Rds = 20mΩ

γιατι????

[spiroscfu]

Μήπως έχουν κάνει λάθος στην αριστερή μεριά με το Rdson(Ω) και είναι Rdson(mΩ).

24465

[FILMAN]

Ε, ναι, δεν μπορεί νάχει 20Ω στον κόρο...

[spiroscfu]

Το 1Ω που το βρήκε ο Ηρακλής?

[FILMAN]

Το 1Ω που το βρήκε ο Ηρακλής?
Για το BS170 δεν λες;
Η Fairchild δίνει RDSon typical 1.2Ω και max 5Ω (μάλλον το στρογγυλοποίησε)

[spiroscfu]

Όχι για δες το #25.

[FILMAN]

Δεν μπορώ να καταλάβω, γράφει για figure 2 και 4, αλλά στο συνημμένο έχει το 8 και το 9. Ποια είναι τα 2 και 4;

[GeorgeVita]

Προσπαθώντας να απαντήσω στον γρίφο:
Το γράφημα του Fig.2 (σχόλιο #24 (http://www.hlektronika.gr/forum/showthread.php?t=52239&p=467119&viewfull=1#post467119)) δείχνει την "κανονικοποιημένη" (normalized) RDSon, δηλαδή μεταβολή της αντίστασης σε σχέση με την "μονάδα" που είναι με Vgs=4.5V @25°C. Αυτή η "μονάδα" παρεξηγήθηκε ως 1Ω. Αυτό το γράφημα το χρησιμοποιείς αφού έχεις χρησιμοποιήσει κάποιο άλλο για να βρεις την τελική RDSon.

Επί του θέματος, κάθε "σύγχρονο" mosfet SOT23 σίγουρα κάνει για να διακόψεις κύκλωμα των 20-30mA...
G

[spiroscfu]

Γιώργο μπορούμε να το πούμε σαν το λόγο της αντίστασης του fet σε μια οποιαδήποτε θερμοκρασία προς την αντίσταση του σε θερμοκρασία 25°C?
δηλ.
Rds(normalized)=Rds(on)X°C/Rds(on)25°C ή Rds(on)X°C=Rds(normalized)*Rds(on)25°C ή Rds(on)25°C=Rds(on)X°C/Rds(normalized)


Υ.γ.
Μάλλον εγώ μπέρδεψα το Ηρακλή με το διάγραμμα που ανέβασα και την λάθος τιμή Rds που του είπα,
αν ισχύουν τα παραπάνω τότε εκεί που είπα

δες και το FDV303N σε SOT-23 package έχει 450mΩ, με Vgs στα 3,3V θα έχεις ~1,1Ω
θα έχει σε Χ°C 1,1*0,33=363mΩ και όχι 1,1Ω που του είπα.

[herctrap]

ελεγα για τα figure 2 και 4 του FDV303N

------------

σε ολα τα datasheet που ειδα εχει δυο γραφηματα

RDSon με VGS που εχει μικρη αντισταση
και RDSon με ID που εκει εχει μεγαλυτερη αντισταση

αλλα εκεινο μηπως ειναι ο λογος τις αντιστασης για το συγκεκριμενο ID προς την αντισταση στους 25 κελσιου?

[GeorgeVita]

Ακριβώς όπως τα περιγράφετε. Για επαλήθευση μπορούμε να βρούμε το RDSon από τον πίνακα Fig.1 "On-region characteristics", δηλαδή RDSon=Vds/Id. Βλέπουμε ότι αποτέλεσμα πτώσης τάσης Vds=0.5V έχουμε για Vgs=2.0V ένα ρεύμα Id=0.75A (1) άρα αντίσταση περίπου 0.67Ω. Αντίστοιχα την ίδια πτώση τάσης Vds=0.5V έχουμε και για Vgs=4.5V με ρεύμα Id=1.3Α (2) άρα αντίσταση περίπου 0.38Ω που δείχνει ένα λόγο 0.67Ω/0.38Ω=1.76 (3) όπως δείχνει και ο "κανονικοποιημένος" πίνακας:

http://acomelectronics.com/GeorgeVita/various2/rdson.jpg
G

[herctrap]

με μπαιρδεψες

για πες τα παλι αν ειναι ευκολο για το figure 2 και 4

και απο που βλεπουμε ποσο ρευμα θα τραβηξει το μοσφετ?

δλδ γιατι ο filman μου ειπε οτι δεν θελω αντισταση μεταξυ uC και gate?

[GeorgeVita]

... για το figure 2 και 4
Από τα παραπάνω λείπει το fig.4:

http://acomelectronics.com/GeorgeVita/various2/fig4.jpg

Βλέπουμε περίπου ότι υπολογίσαμε: αποτέλεσμα πτώσης τάσης Vds=0.5V έχουμε για Vgs=2.0V ένα ρεύμα Id=0.75A άρα αντίσταση περίπου 0.67Ω (1). Αντίστοιχα την ίδια πτώση τάσης Vds=0.5V έχουμε και για Vgs=4.5V με ρεύμα Id=1.3Α άρα αντίσταση περίπου 0.38Ω (2).

Ολα αυτά αναφέρονται για τον "διακόπτη του FET" δηλαδή μεταξύ Drain και Source.

Η οδήγηση του "διακόπτη" γίνεται εφαρμόζοντας τάση στο Gate έως Vgs=8V (Absolute Maximum Rating) και τυπικά με τάση 2-4.5V όπως αναφέρουν οι καμπύλες. Αλλα mosfet οδηγούνται με αρκετά μεγαλύτερη τάση Vgs. Η εσωτερική δομή του mosfet δεν είναι όπως του τρανζίστορ και δεν χρειάζεται αντίσταση στο Gate. Το ρεύμα οδήγησης είναι υπερβολικά μικρό (λ.χ. 100μΑ).

G

[spiroscfu]

Δηλ. μόνο με την figure 4 βγάζουμε αποτελέσματα,


στο ερώτημά σου
24479
στα αριστερά είναι ο λόγος της Rds(on) προς την θερμοκρασία

στο figure 4 έχουμε Id=0,5A - Vgs=3V και Rds=~0,4Ω

ενώ στο figure 2 έχουμε Id=0,5A - Vgs=3V και ο λόγος Rds(normalized)=~1,2
και έτσι 1,2*Rds(on) => 1,2*0,33=~0,396Ω

[herctrap]

Η οδήγηση του "διακόπτη" γίνεται εφαρμόζοντας τάση στο Gate έως Vgs=8V (Absolute Maximum Rating) και τυπικά με τάση 2-4.5V όπως αναφέρουν οι καμπύλες. Αλλα mosfet οδηγούνται με αρκετά μεγαλύτερη τάση Vgs. Η εσωτερική δομή του mosfet δεν είναι όπως του τρανζίστορ και δεν χρειάζεται αντίσταση στο Gate. Το ρεύμα οδήγησης είναι υπερβολικά μικρό (λ.χ. 100μΑ).

G

Ευχαριστω πολυ

ακομα και για τα μεγαλυτερα mosfet δεν θες αντιστασεις ? που το αναγραφει στο datasheet?
πχ IRFZ44N?

θελω να φτιαξω επισης ενα stepper driver και αντι για τα TIP122 ειπα να βαλω IRFZ44n

[FILMAN]

Ηρακλή η χαρακτηριστική Β-Ε ενός τρανζίστορ όπως ξέρεις είναι χαρακτηριστική διόδου. Να γιατί θέλει μια αντίσταση σε σειρά με τη βάση, γιατί αν πας να δώσεις π.χ. οδήγηση 5V θα περάσει μεγάλο ρεύμα όπως ακριβώς αν δώσεις 5V ορθή πόλωση σε μια δίοδο θα περάσει μεγάλο ρεύμα.
Στα MOSFET όμως, η χαρακτηριστική G-S είναι χαρακτηριστική πυκνωτή. Το ρεύμα που θα τραβήξει λοιπόν με οδήγηση π.χ. 5V θα είναι το ρεύμα που θα περνάει από έναν πυκνωτή που του δίνεις 5V συνεχές, δηλαδή 0. Μόνο κατά τις μεταβολές της τάσης (δηλαδή στη μετάβαση από τα 0V στα 5V και αντίστροφα) περνάει ένα ρεύμα για να φορτίσει τον πυκνωτή στη νέα τάση. Να γιατί όταν οδηγείς MOSFET με υψηλές ταχύτητες χρειάζεται πολύ προσοχή στην οδήγηση, γιατί λόγω μεγάλης συχνότητας το ρεύμα που θέλει η πύλη ρέει σχεδόν συνέχεια και είναι μεγάλο! Είναι σαν να δίνεις τετραγωνικό παλμό ας πούμε 100kHz σε ένα πυκνωτή!

[spiroscfu]

Καλό σε μεγάλες συχνότητες οδήγησης νομίζω πως είναι να βάζουμε και μια αντίσταση παράλληλα με τα gate-source (μαζί με αυτής σε σειρά), έτσι ο εσωτερικός πυκνωτής στο fet θα αποφορτίζεται ποιο γρήγορα.

[FILMAN]

Καλό σε μεγάλες συχνότητες οδήγησης νομίζω πως είναι να βάζουμε και μια αντίσταση παράλληλα με τα gate-source (μαζί με αυτής σε σειρά), έτσι ο εσωτερικός πυκνωτής στο fet θα αποφορτίζεται ποιο γρήγορα.
Όχι δεν το κάνουμε γιατί δεν συμφέρει. Σε τέτοιες περιπτώσεις μπαίνει μια μικρή αντίσταση μερικών Ω ή δεκάδων Ω σε σειρά με το G (το γιατί δεν μας παίρνει να το αναλύσουμε εδώ), και η βαθμίδα οδήγησης είναι πάντα push pull. Έτσι η αποφόρτιση της Cgs γίνεται ταχύτατα μέσω της ίδιας μικρής αντίστασης που γίνεται και η φόρτιση, και η οποία είναι είπαμε σε σειρά με την πύλη. Μια προσθήκη αντίστασης παράλληλα στα G - S για να επιταχύνει σε λογικό βαθμό την αποφόρτιση θα πρέπει να έχει τιμή συγκρίσιμη με αυτή της αντίστασης οδήγησης, δηλ. μερικά Ω. Αυτό εκτός του ότι θα βελτιώσει ελάχιστα το χρόνο αποκοπής θα έχει 2 πολύ σοβαρά μειονεκτήματα: α) Μικρότερη τάση οδήγησης λόγω του σχηματιζόμενου διαιρέτη τάσεως, και β) Συνεχή κατανάλωση ισχύος πάνω στις αντιστάσεις ακόμα και σε περίπτωση που θέλουμε το MOSFET να είναι συνέχεια on.

[GeorgeVita]

Αντε, βρήκαμε και ένα με RDSon <0.003Ω με Vgs=2.5V: Infineon BSC019N02KS (http://www.infineon.com/search/en?q=BSC019N02KS)
Μπορείς να "ανοιγοκλείνεις" τάσεις έως Vds=20V και ρεύματα έως Id=100A
G

[FILMAN]

Αντε, βρήκαμε και ένα με RDSon <0.003Ω με Vgs=2.5V: Infineon BSC019N02KS (http://www.infineon.com/search/en?q=BSC019N02KS)
Μπορείς να "ανοιγοκλείνεις" τάσεις έως Vds=20V και ρεύματα έως Id=100A
G
Ελπίζω το ένα κομμάτι να μην κοστίζει όσο είναι και το ρεύμα που μπορεί να ελέγξει!