Форум РадиоКот https://radiokot.ru/forum/ |
|
Подключение нагрузок к МК. Справочник https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=61&t=120915 |
Страница 1 из 1 |
Автор: | Wolf_X [ Вс сен 13, 2015 10:45:23 ] |
Заголовок сообщения: | Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Для того чтобы разобраться с подключением нагрузок к микроконтроллеру, решил создать такую тему, так как есть много вопросов. Хочется сделать некий универсальный гайд, думаю такой бы многим пригодился. Сильно не пинайте, я только собрал информацию и выложил как мне легче понимается. Если будет что неправильно, пишите, дополняйте. Потом вкину все в pdf - будет удобный справочник. Конечно, хорошо если б эту тему написал знающий человек, но похожего сбора информации я не нашел, разве что тут: http://www.getchip.net/posts/062-kak-po ... -nagruzku/. Но там не все охватывается (кстати оформление схем я выбрал похожее). Так что пишите, и рисуйте хотя бы в Paint а я буду переоформлять. Общими усилиями выйдет полезный сборник. Итак: 1: Подключение нагрузки через резистор. Ток нагрузки не должен превышать максимально допустимый через вывод МК. Резистор нужен для того, чтобы ограничить ток протекающий, через ножку микроконтроллера до допустимого. Его называют балластным или гасящим. Примерно рассчитать величину резистора можно зная сопротивление нагрузки Rн. Например для 5В и тока 20мА Rгасящий = (5v / 0.02A) – Rн = 250 – Rн [Om] Как видно, даже в самом худшем случае, когда сопротивление нагрузки равно нулю достаточно 250 Ом для того, что бы ток не превысил 20мА. А значит, если неохота чего-то там считать – ставьте 300 Ом и Вы защитите порт от перегрузки. В основном это подключение применяется для светодиодов. Тогда расчет резистора такой: Rгасящий = (Uмк –Uсв) /Iсв Uмк – напряжение на выходе МК. Uсв - падение напряжения на светодиоде. Iсв – рабочий ток светодиода (чтобы не превысить максимальный ток через вывод МК, лучше брать на 20% меньше, пусть будет запас). Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета: ![]() |
Автор: | Wolf_X [ Вс сен 13, 2015 11:04:01 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Расчет базового резистора Rб=(Uмк - Uбэнас)/Iб Uбэнас - напряжение насыщения перехода база-эмиттер - принимаем 0,6В Рассчитываем ток базы Iб=Iк/hfe hfe(h21э) - коэффициент усиления транзистора, смотрим минимальное значение в даташите, либо принимаем 10 Рассчитываем ток коллектора: Ik=(Uн-Uкэнас)/Rн Uкэнас- напряжение насыщения биполярного транзистора (типично от 0.2 до 0.8В, хотя и может прилично различаться для разных транзисторов), в нашем случае примем 0.4В Rн- сопротивление нагрузки Uн- напряжение питания нагрузки Полученное сопротивление Rб делим на 2, для того чтобы транзистор точно вошел в режим насыщения. Сильно уменьшать нельзя, так как уменьшается скорость закрытия транзистора. Меньше 250 Ом тоже нельзя: напряжение на выходе(5В)/максимальный ток через выход мк(20мА) |
Автор: | uldemir [ Вс сен 13, 2015 15:23:03 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Ну и поток... на что вам ответить? Многое тут правильно. А остальное станет понятно, если понять, что все компоненты смотрят напряжения только относительно себя и их не волнует, что мы считаем общим проводом. по поводу схемы Второй транзистор - насыщается. Rb - не нужен. Нет - вреден! Недостаток в том, что при изменении уровня лог.1 МК - уходят параметры схемы. R1 задаёт ток базы Q2. Iб = (Uлог1-Uбэ)/R1. Т.е. ток, который пойдёт через резистор R1 при подаче напряжения на базу минус падение на эмиттерном переходе (обычно 0.6в). R2 - резистор для утечки обратного тока коллектора Q2. Для современных транзисторов можно ставить на порядок больше. Уже писал: Цитата: следует выбирать таким, чтобы ток утечки (обратный ток коллектора) на этом резисторе не создал напряжение, которое позволяет течь току через эмиттерный переход. Для кремниевых при токе вводящем транзистор в насыщение, на переходе Б-Э падает 0.6в. Значит, зададимся 0.3в. В одном справочнике, для КТ315Б написано Icbo=1 мка. 0,3в/1мка= 300 кОм и меньше.
для МП42 Icbo=25uA, Uбэ=0.2v. Так что R4 надо бы брать 4кОм или меньше. Ток, который отводит этот резистор, считается просто (для случая насыщенного транзистора). Так как он стоит параллельно переходу Б-Э, то падение на нём будет 0.6 в для кремниевого или 0.2в для германиевого. Дальше, опять закон ома 0.2в/4кОм=50мка. Ну в данном случае, если ма расчитали, что ток базы должен быть 2ма. По закону Кигхгофа ток через R2 будет 2ма+50мка. Как видите, эти 50 мка, вроде большую погрешность не вносят, поэтому в расчете можно не учитывать. |
Автор: | Wolf_X [ Вс сен 13, 2015 16:23:19 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
uldemir писал(а): Ну и поток... на что вам ответить? Многое тут правильно. А остальное станет понятно, если понять, что все компоненты смотрят напряжения только относительно себя и их не волнует, что мы считаем общим проводом. Что поделать накопилось вопросов, на те что смог ответы нашел. Поправляйте что неправильно, ведь я думаю не только мне это пригодится. Не понял как это: все компоненты смотрят напряжения только относительно себя и их не волнует, что мы считаем общим проводом uldemir писал(а): Второй транзистор - насыщается. Rb - не нужен. Нет - вреден! Недостаток в том, что при изменении уровня лог.1 МК - уходят параметры схемы. R1 задаёт ток базы Q2. Iб = (Uлог1-Uбэ)/R1. Т.е. ток, который пойдёт через резистор R1 при подаче напряжения на базу минус падение на эмиттерном переходе (обычно 0.6в). R2 - резистор для утечки обратного тока коллектора Q2. Для современных транзисторов можно ставить на порядок больше. Для транзистора BC846 R2 вышел 20мОм, действительно на порядок больше. Rb - понятно ток то небольшой будет через базу можно не беспокоиться за вывод МК. Один вопрос снят, спасибо за ответ. |
Автор: | uldemir [ Вс сен 13, 2015 17:10:12 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Wolf_X писал(а): Не понял как это: все компоненты смотрят напряжения только относительно себя и их не волнует, что мы считаем общим проводом А это значит, что между схемами нет никакой разницы. Просто во втором случае общим проводом является +Uн. И проблемы возникают, если этот +Uн не является питание микроконтроллером. Это примерно так как в правой схеме эмиттер подключить куда-нибудь в другое место. Wolf_X писал(а): Rb - понятно ток то небольшой будет Нет! Rб там недопустим! Меня раз критиковали за такое описание, но еще раз приведу.Цитата: Транзистор Q1 задаёт базовый ток для транзистора Q2. Как это происходит. При подаче положительного потенциала на базу транзистора Q1 начинает течь ток. Ток ограничен резистором R1 и без коллекторной нагрузки напряжения распределяются следующим образом: 0.6 вольт падает на эмиттерном переходе, а остальное на резисторе. Но когда транзистор откроется и потечет коллекторный ток, а потечет он через эмиттер тоже, этот ток создаст на резистроре R1 падение напряжения, и тогда наше соотношение нарушится - на эмиттерном переходе напряжение упадёт ниже 0.6 вольт и транзистор начнет закрываться, за счет чего упадет коллекторный ток, следовательно упадет ток через эмиттер, из-за чего уменьшится падение на резисторе R1, которое вызовет увеличение напряжения на эмиттерном переходе... Вообще-то, просто установится равновесное состояние, не позволяющее коллекторному току превысить некую величину. Эта величина и задается резистором R1. Как эта величина расчитывается? Исходя из вышеприведенного описания, получается так, что равновесие наступает, когда коллекторный ток создает на R1 падение напряжения на 0.6 вольт ниже чем напряжение управления. Т.е. выбранный номинал рассчитан для тока: напр. лог.1 4.3вольт - 0.6 = 3.7 вольт падает на резисторе. Далее по закону ома I=U/R получаем 3.7/1.3=2.8 мА. Этот ток потечет через переход база-эмиттер транзистора Q2 и откроет его.
|
Автор: | YS [ Ср сен 16, 2015 13:26:58 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Цитата: Вопрос нужно ли ставить резистор база - минус в случае с мк. Влияет ли это на скорость закрытия транзистора и надежность По-хорошему нужен. Влияет на надежность. База не должна висеть в воздухе. А именно это происходит, когда ножка МК настроена на вход. В целом, практика показывает, что от нескольких (десятков) микросекунд висения в воздухе (пока программа в МК начнет работать и настроит порт на выход) транзисторам ничего не делается. Однако резистор стоит копейки, а надежность (на случай отказа МК) повышает. Лучше ставить. Я, кстати, ставлю его до базового резистора. Так получается универсальный вариант, пригодный и для полевиков. В противном случае мы получаем делитель, который может снизить напряжение на затворе ниже допустимого уровня. |
Автор: | Wolf_X [ Сб сен 19, 2015 14:46:43 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Спасибо за ответы. После прочтения 80 страниц по ключам тут на форуме мозг вскипел. Тем не менее такие дополнения: 1)Если не ставить резистор параллельно Э-Б, то транзистор может лавинообразно открыться за счет обратного тока коллектора ( режим "с оторванной базой" ). Номинал ограничен сверху обратным током коллектор-база: ток×это сопротивление должно быть меньше 0,7 В. 2) В ключах PNP нельзя использовать нагрузку с большим напряжением питания чем питание МК (переход эмиттер - база по сути диод) 3) Р-канальный ключ управляется не относительно общего провода схемы с положительным питанием, а относительно САМОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ПИТАНИЯ, то есть относительно своего ИСТОКА. Таким образом, напряжением запирания на ЗАТВОРЕ этого Р-ключа будет напряжение на его ИСТОКЕ, а напряжением отпирания этого ключа будет отрицательное напряжение за затворе ОТНОСИТЕЛЬНО ИСТОКА. Таким образом такой ключ тоже нельзя питать большим напряжением питания чем питание МК - он просто будет приоткрытым. Для большего напряжения тоже нужен еще один ключ. 4) Полевые транзисторы логического уровня серии IRLML |
Автор: | Wolf_X [ Сб сен 19, 2015 14:47:51 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
YS писал(а): Цитата: Я, кстати, ставлю его до базового резистора. Так получается универсальный вариант, пригодный и для полевиков. В противном случае мы получаем делитель, который может снизить напряжение на затворе ниже допустимого уровня. Я считал что и для биполярников и для полевиков резистор ставится после базового. |
Автор: | uldemir [ Сб сен 19, 2015 15:48:52 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Уточнения. По 1.пункту "Номинал ограничен сверху обратным током коллектор-база: ток×это сопротивление должно быть меньше 0,7 В." - следует уменьшить до 0.2 - 0.3в. При 0.6в на эмиттерном переходе - транзистор уже вовсю открыт! 2-й пункт надо воспринимать как и 3-й. Главная суть в том, что напряжения и токи надо смотреть относительно ключа. Если ток через эмиттерный переход идёт - ключ открыт. Wolf_X писал(а): Я считал что и для биполярников и для полевиков резистор ставится после базового Тут есть еще нюанс - если резистор около базы/затвора - он изображает из себя делитель. В некоторых случаях это вредно (как в случае с полевиком - понижает напряжение на затворе), но есть случаи когда это необходимо. Вот ссылка на сообщение http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic. ... 92#p470292 - в последнем абзаце как раз рассмотрен этот резистор для случая биполярного транзистора. И он, бывает, там необходим.
|
Автор: | Wolf_X [ Сб сен 19, 2015 17:52:49 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
uldemir писал(а): нет никакой разницы. Просто во втором случае общим проводом является +Uн. И проблемы возникают, если этот +Uн не является питание микроконтроллером. Это примерно так как в правой схеме эмиттер подключить куда-нибудь в другое место. ДОШЛО!) Вот укоренилось у меня в голове что земля это общий, и запутало совсем. А для PNP и P канального ключа ОБЩИЙ то + и выше и ниже никак не подашь, посмотрел на вашу схему с индикаторами и дошло Надо было так изображать uldemir писал(а): Тут есть еще нюанс - если резистор около базы/затвора - он изображает из себя делитель. В некоторых случаях это вредно (как в случае с полевиком - понижает напряжение на затворе), но есть случаи когда это необходимо. Вот ссылка на сообщение http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic. ... 92#p470292 - в последнем абзаце как раз рассмотрен этот резистор для случая биполярного транзистора. И он, бывает, там необходим. То есть если уровень лог.1 близкий к напряжению питания, ставим до базового резистора. Если лог.1 меньше напряжения питания делаем делитель. А для микроконтроллера ставим до и не заморачиваемся. Осталось только разобраться с подбором полевиков по даташиту. И базовый резистор для полевиков ведь чем меньше - тем лучше, но ограничен максимальным током через вывод мк ( для 5В и 20мА ставим 300 Ом -меньше нельзя, больше - увеличиваем скорость заряда ) |
Автор: | ARV [ Сб сен 19, 2015 19:40:06 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
после того, как вы устраните все свои пробелы в знаниях, ваш справочник окажется никому не нужен ![]() иначе говоря, надо просто читать книжку H&H "Искусство схемотехники" ![]() |
Автор: | Wolf_X [ Сб сен 19, 2015 20:10:02 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
ARV писал(а): после того, как вы устраните все свои пробелы в знаниях, ваш справочник окажется никому не нужен ![]() иначе говоря, надо просто читать книжку H&H "Искусство схемотехники" ![]() Такая мысль тоже в голову пришла. Но с другой стороны мне например помогла статья http://www.getchip.net/posts/062-kak-po ... -nagruzku/ но в ней не хватило информации. И так как всю информацию в голове не удержишь, а понадобиться она может через год (лично мне), вспоминай потом как резистор рассчитывать. А так удобно открыл посмотрел, нашел что нужно. |
Автор: | КРАМ [ Сб сен 19, 2015 22:10:24 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Подключение нагрузок к МК. Справочник |
Wolf_X писал(а): И так как всю информацию в голове не удержишь, а понадобиться она может через год (лично мне), вспоминай потом как резистор рассчитывать. Практика показывает, что в голове нужно держать не варианты и формулы, а ПРИНЦИПЫ (точнее их ПОНИМАНИЕ). Тогда хватит обычных законов Ома, Кирхгофа и немного Джоуля-Ленца. |
Страница 1 из 1 | Часовой пояс: UTC + 3 часа |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |