Höja amperestyrkan på 24V PWM utgång

[Jsson83]

Hej!

Korta varianten:
Vill kunna styra minst 1,1A/24V via en PLCs PWM utgång som bara klarar styra ut 0,5A i nuläget. Finns det någon lämplig mosfet som klarar 24V styrsignal direkt eller hur löser man det bäst?

Längre varianten:
På jobbet har vi en hydraulikutrustning som styrs fram/back med en proportionalventil som PWM styrs med 24 v DC för att kunna hastighetsreglera rörelsen.

I går gick styrkortet sönder och en krets som heter L295 från ST har gått sönder och släppt ut magisk rök. Kretsen verkar ha utgått.


För att tillfälligt ersätta styrkortet byggde vi en PWM styrning med hjälp av en arduino, två motstånd och en mosfet FQP30N06L. Detta verkar fungera.

Men för att få en lite mer industriell lösning så vill vi att en Siemens PLC med PWM utgång ska kunna styra ventilen. Problemet är att utgången bara klarar driva 0,5A på 24V och ventilen vill ha runt 1.1 A. PWM frekvensen vi labbar med nu ligger på 100 Hz.

Kan jag använda samma mosfet med tex en spänningsdelning eller finns det en bättre lösning?

Tack på förhand.

[TomasL]

Du hittar den på ebay.

[Jsson83]

Du menar L295?

Tack för tipset, hittade den där också tillsist, men är lite leveranstid och vet dessutom inte om det är något mer fel på kortet. Därför tänkte jag försöka få ihop något annat så maskinen går att köra i morgon, plcn hade vi liggande nämligen men som sagt med för svaga utgångar.

[butthead]

Håll Vgs under 20V, så spänningsdela ner till 8-10V på gaten med två motstånd så får du pull-down på gaten "på köpet". Ev även en CAP över Vgs för att ta udden av stig och falltiderna.

[Mr Andersson]

Både spänningsdelning och kondensator gör väl att flanktiderna ökar?
Långsammare tider = längre tid i linjärområdet = mera värme.
Använd en riktig gate driver istället.

[butthead]

Ja, det var därför jag skrev "ta udden av". De ska inte bli för långsamma.

Man kan också utnyttja parasitkapacitansen på gaten till att slöa ner flankerna, så slipper man extern kondensator.

Det kan bli problem med störningar om man drar iväg med en "fullflanks" PWM en bit.

Eftersom frekvensen är så låg som 100Hz blir det inte varmt, så länge som man bara "tar udden av" stig och falltiderna.

[Mr Andersson]

Jag läste nog lite för snabbt. Tyckte det stod 100kHz.

[Jsson83]

Håll Vgs under 20V, så spänningsdela ner till 8-10V på gaten med två motstånd så får du pull-down på gaten "på köpet". Ev även en CAP över Vgs för att ta udden av stig och falltiderna.

Tack för ditt svar. När vi labbade med arduinon först körde vi ett 220 ohms motstånd mellan arduinon och gaten (strömbegränsning för att skydda arduinons utgångspinne om jag fattade det rätt), och sedan ett 10k motstånd mellan gate och source (pulldown?) Allt efter en skiss på nätet. Detta fungerade fint.

När vi nu gick över till att driva med 24v så byggde vi en spänningsdelning med 1k/200 ohm motstånd som drog ner 24v till 4,5v. Då tänkte vi att det blev ganska likt som när vi styrde från arduinon, dvs runt 5 v nivå.

Men tolkar jag dig rätt hade vi inte behövt gå ner så långt som till 5 v, utan strax under 20 hade räckt? 10k motståndet som satt i "första" kretsen kunde vi skippat eftersom samma funktion uppnås via spänningsdelningen? 220 ohms motståndet mellan spänningsdelningen och gaten kanske inte heller hade behövts?

Det vi märkte var att det första motståndet i spänningsdelningen (1k) blev väldigt varmt, strax under 100 grader. Så där gick vi upp till en 1w tror jag det var, från original 0,25w. Men ändå blev det väldigt varmt. Eller så är strax under 100 grader okej för ett motstånd och att anse som normalt?

När vi tittar i oscilloscopet ser kurvan väldigt "fyrkantig" ut med lite last på, men i tomme så är det en lite mjukare fyrkantsvåg och inte riktigt lika distinkt. Men det kanske en liten kondensator hade snyggat till?

I vilket fall så fungerade det vid lite kortare provkörning, och det är ju alltid trevligt.

[butthead]

Prova 1k på bägge och du har Vgs=12V
Vidare mycket svalare motstånd. Du kan även prova 2k på bägge

Kolla gärna flankerna och känn på temperaturen. Bör inte vara några problem.

Ju högre Vgs du skapar (absolut max 20V) ju svalare håller den sig när du lastar den. Mosfet har en bra egenskap att leda bättre när de bli varma jämfört med BJT (bipolära) som leder sämre och då kan få en thermal runaway och gå sönder.

[Borre]

Nej en mosfet får högre RDSon med högre temperatur, det ser du i det länkade databladet i "Figure 8".
Det är därför det är relativt enkla att parallellkoppla utan att de drar olika hög ström.

Varför thermal runaway sker med BJT förklaras här i avsnittet Electrical engineering och under BJT.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Thermal_runaway

[butthead]

Ja, Ron ökar med temperaturen. Felaktigt skrivet av mig. Men med en högre Vgs minskar Vds för samma Id och temperatur. Därför bättre med högre Vgs. Svalare.

Vidare, en Vgs över skärningspunkten för Vgs/Id mellan olika ut temperaturer blir runaway inte ett problem för mosfet. BJT tror jag inte man kan göra mer än att hålla dem svala.

[svanted]

det bästa är väl "low side" drivning...
då kan man driva med vilken spänning som helst på andra sidan lasten...

[Jsson83]

Prova 1k på bägge och du har Vgs=12V
Vidare mycket svalare motstånd. Du kan även prova 2k på bägge

Kolla gärna flankerna och känn på temperaturen. Bör inte vara några problem.

Ju högre Vgs du skapar (absolut max 20V) ju svalare håller den sig när du lastar den. Mosfet har en bra egenskap att leda bättre när de bli varma jämfört med BJT (bipolära) som leder sämre och då kan få en thermal runaway och gå sönder.

Okej, det är bra att veta till version2! Nu sitter det redan i maskinen och verkar fungera fint än så länge.

Vad tror du om detta?: 10k motståndet som satt i "första" kretsen kunde vi skippat eftersom samma funktion uppnås via spänningsdelningen? 220 ohms motståndet mellan spänningsdelningen och gaten kanske inte heller hade behövts?

Slänger in en bild på resultatet för skojs skull.

20200716_065804_resized.jpg

20200716_065756_resized.jpg

det bästa är väl "low side" drivning...
då kan man driva med vilken spänning som helst på andra sidan lasten...

Det finns alltså någon bättre komponent som kan matas med 24V in och sedan 24V ut direkt? Något tips? Nu byggde vi lite på denna mosfet eftersom den fanns hemma, men kan vi hitta en bättre komponent att ta hem för version 2 är det ju bättre.