Transistores e PWM

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Estou um pouco confuso sobre este e não sei por onde começar. A idéia é ter um sinal PWM de saída por micro-controlador ou FPGA (5V ou 3,3V enquanto o PWM é 100%) e, em seguida, usar um transistor para alimentar o ventilador que precisa de 12V para funcionar.

Sei que preciso conectar o aterramento da fonte de alimentação do ventilador e a fonte de alimentação do FPGA (ou μCs). Depois disso, uso o resistor em série com o coletor do transistor para limitar a corrente.

A parte que está me incomodando é como conectar a base e o pino de saída PWM? Qual valor do resistor preciso escolher se quero que 3,3V seja 100%? E qual valor é necessário se eu quiser que 5V seja 100%? Quero dizer, como posso "dizer" ao transistor que 3.3V (ou qualquer outra tensão em que estou operando) é quando ele precisa alimentar o ventilador a 100% da capacidade?

Espero que você possa entender minha pergunta. Obrigado por qualquer resposta !!

transistors pwm

— xx77aBs
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1

Isso soa familiar: eu escrevi um post sobre este tema (para MOSFETs, pelo menos) - embeddedrelated.com/showarticle/77.php

— Jason S

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Um sinal PWM (de dois níveis) possui dois estados: alto e baixo. Independentemente de o suprimento para o seu FPGA / MCU ser de 5 V ou 3,3 V, você deseja que o estado baixo se transforme em 0 V em seu ventilador e o estado alto em 12 V (ou vice-versa). Dessa forma, variando o ciclo de trabalho do sinal PWM, você poderá acionar o ventilador ao longo de sua faixa de trabalho.

O transistor (que pode ser BJT ou MOSFET) deve funcionar completamente desligado ou completamente, para dissipar o mínimo possível. Se o fornecimento for de 12 V, você não precisará de nenhum resistor em série com o ventilador. O coletor ou dreno do transistor será conectado diretamente ao ventilador. Além disso, use um diodo Schottky em paralelo com a ventoinha, para que o cátodo esteja no seu nó de +12 V e o ânodo no coletor ou dreno. O ventilador é uma carga indutiva e você precisa fornecer um caminho para a corrente assim que desligar o transistor. Caso contrário, tensão excessiva pode se acumular no coletor / dreno do transistor e você pode danificá-lo.

Suponha BJT: Você só precisa de um resistor em série com a base, para limitar a corrente da base. Precisamos saber quanta corrente sua ventoinha consome, a 12 V (vamos chamá-la ), e também o do seu transistor (o ganho atual de a ). Escolha o resistor da seguinte maneira: $I_{fan}$ $\beta$ $I_{base}$ $I_{collector}$

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

$V_{supply}$ é 3.3 ou 5. O fator 10 é ter margem suficiente para garantir que o BJT nunca funcione na região linear.

Esquemático

— Telaclavo
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suas respostas são tão boas e relativamente detalhadas. Ppl ppl como eu vergonha :(

— efox29

@ efox29 Obrigado, mas nunca uma vergonha.

— Telaclavo 26/04/12

Proporcional a , não . O transistor realmente se inverte: o coletor é baixo quando a tensão de entrada é alta, mas faz com que a tensão no ventilador seja de 12V quando a entrada é alta. Aqui não há inversão.

D

$D$

1 - D

$1-D$

— Stevenvh

@stevenvh Certo, apenas um lapsus. Eu vou editar.

— Telaclavo 26/04/12

1

@ xx77aBs (f) é de fato uma função da frequência. hFE é em DC (f = 0) e para configuração de emissor comum (como neste caso). Então, estritamente, eu deveria ter escrito hFE, mas é comum usar .

β

$\beta$

β

$\beta$

β

$\beta$

— Telaclavo 26/04/12

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Vejo que o Telaclavo deu uma boa resposta para um transistor bipolar. Aqui está o que seria com o tipo certo de FET:

Para tensões baixas como 12 V, estão disponíveis FETs que funcionam suficientemente bem com apenas 5V ou até 3,3V no portão. Às vezes, eles são chamados de FETs de nível lógico . O portão pode ser acionado diretamente a partir de uma saída digital CMOS.

O diodo é essencial para não danificar o FET. Um motor parecerá indutivo; portanto, quando você tentar desligá-lo, aumentará sua voltagem para o que for necessário para manter a corrente até que a voltagem reversa resultante eventualmente faça com que a corrente atinja 0. Isso às vezes é chamado de recuo indutivo . Sem o diodo, essa corrente de recuo não tem para onde ir e elevaria o dreno do FET a uma alta tensão, de modo que o FET eventualmente se quebre e, assim, permita que a corrente flua. Isso não é bom para o FET. Um diodo Schottky é uma boa idéia aqui, uma vez que são rápidos e, na sua baixa tensão, estão prontamente disponíveis para características adequadas.

— Olin Lathrop
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Se entendi sua pergunta corretamente, você está procurando controlar a energia do seu ventilador usando o PWM.

Nesse caso, ao ter 100% de ciclo de funcionamento, o transistor será ligado e o ventilador será ligado a 12V

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

— efox29
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Outro ângulo para esse problema é usar um ventilador com uma entrada PWM dedicada. Muitos fornecedores oferecem isso como um recurso padrão.

Na minha experiência, muitos ventiladores de corrente contínua sem escova não gostam de operar com potência de entrada reduzida - você não é capaz de obter um bom controle do RPM. O uso de uma entrada PWM dedicada permite um controle muito fino da velocidade e, como você controla uma entrada digital (não reduz a potência), você só precisa de um MOSFET modesto e não precisa de um diodo de aperto.

— Adam Lawrence
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