Маркировка IRF3205
В маркировке данного транзистора первые две буквы (IR) означают первого производителя — International Rectifier. Сейчас этот транзистор выпускается многими компаниями, но именно с этой началась история этого компонента.
Помимо оригинальной версии, на данный момент существует еще и бессвинцовая версия, которая помечается постфиксом “Z” — (IRF3205Z), но раньше обозначение выглядело по-другому, а именно — “PbF”, что расшифровывается как Plumbum Free.
А также существуют версии в других корпусах: IRF3205ZL — TO262 (припаивание стока-радиатора к плате для охлаждения) и IRF3205ZS — D2Pak (для поверхностного монтажа).
TO262 и D2Pak, который иначе называется TO263, отличаются тем, что первый предназначен для монтажа в отверстия на плате, после чего загибается и припаивается радиатором к ней же. TO263, в свою очередь, не требует отверстий и обладает короткими выводами, что позволяет использовать его при поверхностном монтаже на небольших платах.
Пример расчёта простой схемы
Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью
микроконтроллера. Тогда схема управления будет выглядеть следующим
образом.
Пусть напряжение питания равно 5 В.
Характеристики (рабочий ток и падение напряжения) типичных светодиодов
диаметром 5 мм можно приблизительно оценить по таблице.
| Цвет | \(I_{LED}\) | \(V_{LED}\) |
|---|---|---|
| Красный | 20 мА | 1,9 В |
| Зеленый | 20 мА | 2,3 В |
| Желтый | 20 мА | 2,1 В |
| Синий (яркий) | 75 мА | 3,6 В |
| Белый (яркий) | 75 мА | 3,6 В |
Пусть используется белый светодиод. В качестве транзисторного ключа
используем КТ315Г — он подходит по максимальному току (100 мА) и
напряжению (35 В). Будем считать, что его коэффициент передачи тока
равен \(\beta = 50\) (наименьшее значение).
Итак, если падение напряжения на диоде равно \(V_{LED} = 3{,}6\,\textrm{В}\), а
напряжение насыщения транзистора \(V_{CE} = 0{,}4\,\textrm{В}\) то напряжение на
резисторе R2 будет равно \(V_{R2} = 5{,}0 — 3{,}6 — 0{,}4 = 1\,\textrm{В}\). Для
рабочего тока светодиода \(I_{LED} = 0{,}075\,\textrm{А}\) получаем
Значение сопротивление было округлено, чтобы попасть в ряд
E12.
Для тока \(I_{LED} = 0{,}075\,\textrm{А}\) управляющий ток должен быть в \(\beta =
50\) раз меньше:
Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным \(V_{EB} =
0{,}7\,\textrm{В}\).
Отсюда
Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по
току.
Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.
Технические характеристики транзистора Irf520
- Напряжение канал-исток (Vds): до 100 В
- Напряжение затвор-исток (Vgs): до ±20 В
- Ток дренажа (Id): до 9,2 А
- Ток затвора (Ig): до 20 мА
- Мощность (Pd): до 70 Вт
- Сопротивление канал-исток (Rds(on)): 0,27 Ом (макс.)
- Время переключения (tf, tr): 35 ns (макс.)
- Канал-исток температура (Tj): -55 °C до +175 °C
- Температура окружающей среды (Ta): -55 °C до +175 °C
Транзистор Irf520 широко используется для управления мощными нагрузками в различных электронных схемах, таких как управление электродвигателями, реле, светодиодными лентами и другими устройствами, где требуется высокая мощность и эффективность.
Характеристики IRF3205
- Постоянный максимальный ток на коллектора при 10В и 25C — 110А
- Постоянный максимальный ток на коллекторе при 10В и 100C — 80А
- Максимальный ток при импульсном режиме — 390А
- Максимальное напряжение на канале сток-исток — 55В
- Напряжение для открытия — 2-4В
- Максимальное напряжение на затворе — ±20В
- Сопротивление канала сток-исток — 8 мОм
- Емкость затвора — ±3200 пФ
- Время открытия — ±14 нс
- Время закрытия — ±50 нс
- Максимальная мощность рассеивания — 200 Вт
- Диапазон рабочих температур — -55-175C
- Температура пайки (до 10 секунд) — 300C
Отдельное замечание по поводу максимального тока на коллекторе. Официально указанные 110 Ампер — это действительно максимальная сила тока для кристалла, но к нему он идет по тонкой проволочке от контакта истока. Она может выдержать максимум 75А. Это ограничение носит название “Максимальный ток корпуса”.
Если Вам необходимы полные характеристики и графики зависимости, то найти Вы их сможете в официальном datasheet.
Электрические параметры
Данные в таблице приведены для работы при температуре 25°C.
| Характеристика | Обозначение | Величина |
|---|---|---|
| Напряжение сток-исток | V(BR)DSS | 55 В |
| Температурный коэффициент напряжения пробоя | ∆V(BR)DSS/∆TJ | 0.057 В/°C |
| Сопротивление между стоком и истоком при открытом канале | RDS(on) | 8 mΩ |
| Минимальное напряжение необходимое для включения транзистора | VGS(th) | От 2 до 4 В |
| Крутизна передаточной характеристики – отношение ∆I стока к ∆U на затворе | gfs | 44 А/В |
| Ток утечки стока | IDSS | 25..250 мкА |
| Ток утечки затвора | IGSS | -100..100 нА |
| Заряд для затвора необходимый для открытия транзистора | Qg | 146 нКл |
| Заряд емкости затвор-исток | Qgs | 35 нКл |
| Емкость Миллера | Qgd | 53 нКл |
| Время необходимое для открытия транзистора | td(on) | 14 нс |
| Время нарастания импульса для открытия (передний фронт) | tr | 101 нс |
| Время необходимое для закрытия транзистора | td(off) | 50 нс |
| Время спада импульса при закрытии транзистора (задний фронт) | tf | 65 нс |
| Значение индуктивности стока | LD | 4.5 нГн |
| Значение индуктивности истока | LS | 7.5 нГн |
| Входная емкость | Ciss | 3247 пФ |
| Выходная емкость | Coss | 781 пФ |
| Емкость затвор-сток | Crss | 211 пФ |
| Максимальная энергия одного импульса на стоке | EAS | 1050 мДж |
Irf520 транзистор: характеристики, схема, принцип работы
Характеристики:
1. Максимальное напряжение питания: 100 В
2. Максимальный ток силы срабатывания: 9А
3. Максимальная мощность: 100 Вт
4. Низкое внутреннее сопротивление: 0,27 Ом
5. Высокая скорость переключения
6. Защита от перегрузки и короткого замыкания
Схема подключения:
Для подключения транзистора Irf520 к источнику питания и управляющему сигналу необходимо выполнить следующие шаги:
1. Подключите источник питания к пину VCC и GND для обеспечения необходимого напряжения питания.
2. Подключите управляющий сигнал к пину IN для управления транзистором.
3. Подключите нагрузку (например, лампу или мотор) к пину OUT и GND, чтобы осуществлять коммутацию.
Принцип работы:
Транзистор Irf520 работает на основе эффекта поля, контролируя ток между истоком и стоком через управляющий сигнал на пине IN. Когда на пин IN подается сигнал, напряжение на пине GATE увеличивается, что приводит к открытию канала между истоком и стоком транзистора. Ток начинает протекать и нагрузка коммутируется.
Транзистор Irf520 является отличным выбором для усиления и коммутации мощных сигналов. Изучение его характеристик, правильное подключение и понимание принципа работы позволяют реализовать эффективные и надежные электронные устройства.
Схема ускоренного включения
Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока
превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и
сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не
может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор
работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится
включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно
быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и
обратно.
Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с
паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился
как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так
как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов,
то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного
транзистора.
Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать. Поэтому
оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных
биполярных транзисторах (можно взять, например, КТ3102 и КТ3107).
Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального
транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между
транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение
затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется
не полностью и может перегреться и выйти из строя
Реле
С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой,
причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно
использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также
улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.
Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле
HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать
нагрузку, потребляющую ток до 15 А.
Главное преимущество реле — простота использования — омрачается
несколькими недостатками:
- это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
- меньшая скорость переключения,
- сравнительно большие токи для переключения,
- контакты щёлкают.
Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных
реле. Это,
фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой,
содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.
Устройство IRF3205
Устройство и работа данного транзистора не имеет никаких отличий от устройств и работ других n-канальных МОП-транзисторов.
12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки
Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит
При подаче положительного напряжения между контактом затвора и истока между подложкой и контактом затвора образуется поперечное электрическое поле. Это поле притягивает отрицательно заряженные электроны к поверхностному слою диэлектрика. В результате такого заряда, в этом слое образуется некая область проводимости — так называемый “канал”.
Стоит заметить, что заряд накапливается, в своего рода, электрическом конденсаторе, состоящем из электрода затвора и подложки с диэлектриком. В этом конденсаторе обкладки — металлический вывод затвора и область подложки, а изоляторы — диэлектрики, состоящие из оксида кремния. Именно исходя из характеристик этого конденсатора и складывается параметр емкости затвора транзистора.
IRF520 MOSFET specification
- IRF520 is an N-channel power MOSFET device
- Drain to source voltage (VDS) is 100V
- Gate to source voltage (VGS) is +/- 20V
- Gate to the threshold voltage (VGS (th)) is 2V to 4V
- Drain current (ID) is 2A
- Pulsed drain current (IDM) is 37A
- Power dissipation is (PD) is 60mW
- Total gate charge (Qg) is 16nC
- Peak diode recovery (dv/dt) is 5V/ns
- Drain to source on-state resistance (RDS (ON)) 27Ω
- Zero gate voltage drain current (IDSS) is 25 to 250uA
- Turn on rise time (tr) is 30ns
- Input capacitance (Ciss) is 360pf
- Thermal resistance junction to ambient (Rth j-A) is 62℃/W
- Junction temperature (TJ) is between -55 to 175℃
- Body diode reverse recovery time (trr) 110 to 260ns
- Dynamic dv/dt rating
- Repetitive avalanche rated
- Fast switching
- Ease of paralleling
- Simple drive requirement
- Low on-state resistance
- Low thermal resistance
Защита от помех DC
Раздельное питание
Один из лучших способов защититься от помех по питанию – питать силовую и логическую части от отдельных источников питания: хороший малошумящий источник питания на микроконтроллер и модули/сенсоры, и отдельный на силовую часть. В автономных устройствах иногда ставят отдельный аккумулятор на питание логики, и отдельный мощный – на силовую часть, потому что стабильность и надёжность работы очень важна.
Искрогасящие цепи DC
При размыкании контактов в цепи питания индуктивной нагрузки происходит так называемый индуктивный выброс, который резко подбрасывает напряжение в цепи вплоть до того, что между контактами реле или выключателя может проскочить электрическая дуга (искра). В дуге нет ничего хорошего – она выжигает частички металла контактов, из за чего они изнашиваются и со временем приходят в негодность. Также такой скачок в цепи провоцирует электромагнитный выброс, который может навести в электронном устройстве сильные помехи и привести к сбоям или даже поломке! Самое опасное, что индуктивной нагрузкой может являться сам провод: вы наверняка видели, как искрит обычный выключатель света в комнате. Лампочка – не индуктивная нагрузка, но идущий к ней провод имеет индуктивность. Для защиты от выбросов ЭДС самоиндукции в цепи постоянного тока используют обыкновенный диод, установленный встречно-параллельно нагрузке и максимально близко к ней. Диод просто закоротит на себя выброс, и все дела:
Где VD – защитный диод, U1 – выключатель (транзистор, реле), а R и L схематично олицетворяют индуктивную нагрузку. Диод нужно ОБЯЗАТЕЛЬНО ставить при управлении индуктивной нагрузкой (электромотор, соленоид, клапан, электромагнит, катушка реле) при помощи транзистора, то есть вот так:
При управлении ШИМ сигналом рекомендуется ставить быстродействующие диоды (например серии 1N49xx) или диоды Шоттки (например серии 1N58xx), максимальный ток диода должен быть больше или равен максимальному току нагрузки.
Фильтры
Если силовая часть питается от одного источника с микроконтроллером, то помехи по питанию неизбежны. Простейший способ защитить МК от таких помех – конденсаторы по питанию как можно ближе к МК: электролит 6.3V 470 uF (мкФ) и керамический на 0.1-1 мкФ, они сгладят короткие просадки напряжения. Кстати, электролит с низким ESR справится с такой задачей максимально качественно.
Ещё лучше с фильтрацией помех справится LC фильтр, состоящий из индуктивности и конденсатора. Индуктивность нужно брать с номиналом в районе 100-300 мкГн и с током насыщения больше, чем ток нагрузки после фильтра. Конденсатор – электролит с ёмкостью 100-1000 uF в зависимости опять же от тока потребления нагрузки после фильтра. Подключается вот так, чем ближе к нагрузке – тем лучше:
Подробнее о расчёте фильтров можно почитать здесь.