Zware belasting met PIC

Mensen,

Ik ben nieuw op circuitsonline.nl en ook redelijk nieuw in de electronica. Ik heb een aantal eenvoudige projecten gedaan met PIC microprocessors, maar moet nu een stapje verder, en ik heb werkelijk geen idee.

Het verhaal is (in het kort) als volgt;
Ik heb een PIC geprogrammeerd voor het PWM aansturen van 15 afzonderlijke lichtgroepen (nu nog LEDs, éen voor iedere groep). Deze lichtgroepen variëren straks in belasting van een half watt tot (schrik niet!) 70 Watt op 5Volt (allemaal miniatuur gloeilampjes).

Wat moet ik gebruiken om die groepen aan te sturen ? TRIACs ? (Heb ik over gehoord, maar dat is het dan ook wel)...
En hebben jullie ook adviezen over types ?

Alvast duizendmaal dank, ik ben heel benieuwd

Mosfet?

Pic aan de (logic lvl) mosfet gate. Led aan de collector en de drain aan de massa.

quote:

Op 4 juli 2008 08:37:55 schreef bassie-:
Mosfet?

Pic aan de (logic lvl) mosfet gate. Led aan de collector en de drain aan de massa.

Klinkt goed ! Ik ga eens zoeken. Heb je toevallig nog een favoriet type MOSFET ?

En die LED is in jouw uitleg de belasting neem ik aan ? Daar kan ik dus ook een verzameling gloeilampjes aanhangen ?

Dank voor je hulp !

quote:

Op 4 juli 2008 09:00:11 schreef AiRdAncE:
[...]
Heb je toevallig nog een favoriet type MOSFET ?

Let op
- de Ron (zo laag mogelijk),
- bij de gate spanning die jij gaat leveren (misschien is het handiger om 12V te leveren via een bufferchip)
- bij PWMen: liever een driverchip gebruiken

bv IRF3205, TC427/4427

Wouter,

Dank voor je antwoord. Grappig, ik heb een paar maanden terug nog wat via je webwinkel gekocht (Kim Dalmeijer)
Ik merk het al; ook dit wereldje is klein

Ik ga eens kijken of ik wijs kan worden uit je opmerkingen. Ik zag al wel dat de IRF heel wat meer kan handelen dan die twee TC's.

quote:

Op 4 juli 2008 10:22:27 schreef AiRdAncE:
Ik ga eens kijken of ik wijs kan worden uit je opmerkingen. Ik zag al wel dat de IRF heel wat meer kan handelen dan die twee TC's.

Die TC's zijn bedoeld om de gate van een mosfet snel aan te sturen. Misschien wat overkill voor wat jij wilt, maar wel makkelijk en zeker.

Ik begrijp het.

Dank voor je antwoord, ik ga het allemaal eens uitsnuffelen. Eerst maar eens een paar stuks bestellen en dan testen

70W op 5V is 14A. Ik sta iedere keer weer versteld van hoe hoge stromen mosfets aankunnen. Voor maximaal een paar euro kan je een exemplaar kopen dat pieken van honderden amperes aankan.

Als je een RDSon van 0.1 ohm hebt, zit je met 14A op 1.4V, dus zo'n 20W verlies in je mosfet. Dat is teveel. Verder zitten je 5V lampjes dan nog maar op 3.6V. Je moet dus een betere mosfet zien te vinden.

Let wel op, er zijn veel mosfets die dan 0.01 ohm RDSon adverteren, en ook "logic level", maar dan blijkt dat de RDSon gemeten wordt met een gate spanning van 12V. En dus dat je een slechtere RDSon krijgt bij 5V.

Verder moet je even opletten, hoe snel je kunt schakelen (PWM-en). De gate capaciteit moet door je PIC of driver op en ontladen worden. Als dat te lang gaat duren, gaat de boel kapot, zeker bij 70W.

quote:

Op 4 juli 2008 11:14:29 schreef rew:
Als je een RDSon van 0.1 ohm hebt, zit je met 14A op 1.4V, dus zo'n 20W verlies in je mosfet. Dat is teveel.

een RDSon van 0.1 is veel te hoog voor deze toepassing. een IRF3205 heeft een RDSon van 8 mOhm, dus een drop van 0.112 volt en P is 1.6W. Maar niet met een gatespanning van 5V!

14A stelt ook wel wat eisen aan de print en bekabeling.

quote:

Op 4 juli 2008 11:14:29 schreef rew:
Verder moet je even opletten, hoe snel je kunt schakelen (PWM-en). De gate capaciteit moet door je PIC of driver op en ontladen worden. Als dat te lang gaat duren, gaat de boel kapot, zeker bij 70W.

Bij 14A. Zeker, vandaar dat een gate driver wel practisch is. Kan flinke stromen aan, bestand tegen backlash (of hoe dat ook heet) en doet levelconversie. Wel goed opletten op layout en ontkoppeling van de voeding!

Dank voor je antwoord, rew en Wouter !

Ik begin al te begrijpen dat dit een hele uitdaging voor me wordt. Ik heb tot nog toe een beambreaker voor mijn fotocamera gemaakt met een PIC en een tweetal standaard torretjes (BC547 ?) om de camera te schakelen. (Beambreaker: laserpointer aan de ene kant, photodiode aan de andere; als de straal onderbroken wordt, schiet de camera af met een instelbare vertraging van 1 tot 1000ms).
Tevens doet dit schakelingetje een interval timer voor time lapse opnamen.
Ik gebruik een Mikro EasyPIC5 voor ontwikkelen en kon de aansluitingen van de PIC en het 2x16 LCD eenvoudig overnemen in mijn schakeling.

Maar nu, met dit, wordt het spannend

De toepassing; ik ben een rare vent met een rare hobby. Ik bouw een F-16 cockpit simulator en ben admin van het grootste forum (wereldwijd) voor F-16 cockpitbouwers (www.viperpit.org). Deze schakeling moet zorg gaan dragen voor de achtergrond verlichting, instrumentverlichting en strooiverlichting van de gehele cockpit. Alle originele controlepanelen in deze cockpit zijn voorzien van 5V miniatuur gloeilampjes voor de achtergrondverlichting.
Het paneel met de besturing van het landingsgestel bijvoorbeeld heeft al 21 van deze lampjes.
Ik wacht nog op de specs van die lampjes qua vermogen.

De gehele verlichting is onderverdeeld in 15 PWM gedimde groepen. Sommige groepen doen bijna niets (achtergrondverlichting voor bijvoorbeeld de hoogtemeter zijn 4 5V lampjes) en andere groepen zijn ontzettend zwaar (achtergrondverlichting voor de panelen door de hele cockpit, dus links, voor en rechts) en hebben waarschijnlijk zo'n 150 lampjes in totaal. Misschien moet ik zo'n grote groep gaan verdelen over meerdere FETs.

Ik gebruik een 18F4553 met een 20Mhz kristal zodat ik de PIC op 48Mhz kan draaien en dus een mooie 'egale' (niet flikkerende) PWM kan aanbieden aan die groepen (eigenlijk dus 15 PWM kanalen). Tevens heb ik voor de 18F4553 gekozen omdat ik die met een bootloader kan voorzien van software updates (dit heb ik overigens al werkend; programmeren is meer mijn ding, heheh. Ik programmeer in Mikro C).

De print (zodra ik die ontwikkeld en getest heb op breadboard) wil ik laten maken door Bilex (www.bilex-lp.com). Leken mij hele fatsoenlijke prijzen. Ik zal wel voor hele dikke printsporen moeten gaan, want de belasting is natuurlijk behoorlijk pittig.

Misschien kan deze achtergrond jullie iets meer inzicht geven in het hele verhaal, en heel misschien kunnen jullie een beginner als ik (maar die zeker niet dom is) een beetje op weg helpen ?

Bedankt mannen,
Ik sta er versteld van hoe snel ik al bruikbare reacties krijg hier - ongekend !

Waarom wordt dan 5V voor gebruikt? 12V of 24V lijkt me veel logischer, maar als je daar niets aan kunt veranderen, zul je de andere kant aan moeten passen, natuurlijk.

Wat je misschien wel kunt doen, is de lampjes per 4 of 5 in serie zetten, zodat je ze wel kunt voeden met 20-25V. Dan worden de stromen veel kleiner, en heb je veel minder last van de verliezen in de FETs. 70W bij 25V is nog geen 3A, niet echt spannend dus.

quote:

Op 4 juli 2008 11:50:05 schreef SparkyGSX:
Waarom wordt dan 5V voor gebruikt? 12V of 24V lijkt me veel logischer, maar als je daar niets aan kunt veranderen, zul je de andere kant aan moeten passen, natuurlijk.

Wat je misschien wel kunt doen, is de lampjes per 4 of 5 in serie zetten, zodat je ze wel kunt voeden met 20-25V. Dan worden de stromen veel kleiner, en heb je veel minder last van de verliezen in de FETs. 70W bij 25V is nog geen 3A, niet echt spannend dus.

Klinkt heel plausibel, echter het probleem met de originele panels is dat de lampjes in de panels zijn ingebakken (ingegoten). Er zit slechts éen connector op zo'n panel (een gouden Hoffmann) en daar mag je dan 5V op zetten.
Dus helaas in dit geval moet de andere kant (de aansturing) aangepast worden

quote:

Op 4 juli 2008 11:37:52 schreef AiRdAncE:
Ik zal wel voor hele dikke printsporen moeten gaan, want de belasting is natuurlijk behoorlijk pittig.

Voor 14A zou ik een koperdraad over de printsporen solderen.

Maar lampjes in serie zetten en een hogere spanning (12, 24, 48) gebruiken lijkt me een beter idee.

quote:

...belasting van een half watt tot (schrik niet!) 70 Watt op 5Volt (allemaal miniatuur gloeilampjes)...

Daar schrik ik niet van
Ik werk dagelijks met apparatuur die op 5 volt werkt met stromen van 60...125A.

Daarbij wordt het vermogen aan de 230volt zijde van de trafo geregelt.

quote:

Op 4 juli 2008 11:37:52 schreef AiRdAncE:
De print (zodra ik die ontwikkeld en getest heb op breadboard) wil ik laten maken door Bilex (www.bilex-lp.com).

Prijs is goed, mits je een hele eurokaart nodig hebt. Zelf gebruik vaak www.olimex.com. prijs per eurokaart is vergelijkbaar, maar wel opletten met hun voorwaarden, maar dan mag je printjes combineren tot een eurokaart.

Maar als het al werkt op een breadboard, waar heb je dan nog een PCB voor nodig? Of ga je ze in serie maken? Dan zijn er wel goedkopere adressen, bv www.makepcb.com.

quote:

Op 4 juli 2008 11:23:52 schreef Wouter van Ooijen:
een RDSon van 0.1 is veel te hoog voor deze toepassing. een IRF3205 heeft een RDSon van 8 mOhm, dus een drop van 0.112 volt en P is 1.6W. Maar niet met een gatespanning van 5V!

Ik vergis me misschien maar bij een mosfet loopt toch geen stroom? Want die werkt toch op het principe van spanning?

En een Buz11 is misschien ook een goed idee.

quote:

Op 4 juli 2008 12:04:32 schreef chrome:
Ik vergis me misschien maar bij een mosfet loopt toch geen stroom? Want die werkt toch op het principe van spanning?

statisch (dus aan of uit) wel, maar tijdens het overschakelen moet de gate capaciteit geladen of ontladen worden. De fet gaat dan door het 'half-aan' gebied, en dat moet zeer snel gaan, want het vermogen dat hij dan verstookt is groot (bij half aan: 7A bij 2.5V).

quote:

Op 4 juli 2008 12:04:32 schreef chrome:
En een Buz11 is misschien ook een goed idee.

Die heeft een RDSon van 40mOhm. Niet slecht, maar veel meer dan een 7205.

quote:

Op 4 juli 2008 11:56:58 schreef Wouter van Ooijen:
[...]

Voor 14A zou ik een koperdraad over de printsporen solderen.

Maar lampjes in serie zetten en een hogere spanning (12, 24, 48) gebruiken lijkt me een beter idee.

Die lampjes in serie, dat wordt dus erg lastig. Ik had al zitten denken aan een 70mu PCB, en dan de zwaarbelaste sporen aan voor- en achterkant (dus dubbel) leggen met dikke doorverbindingen.

quote:

Op 4 juli 2008 12:00:58 schreef Wouter van Ooijen:
Maar als het al werkt op een breadboard, waar heb je dan nog een PCB voor nodig? Of ga je ze in serie maken? Dan zijn er wel goedkopere adressen, bv www.makepcb.com.

Ik maak er mogelijk een paar, sowieso een reserve. Een simulator cockpit is geen goedkoop geintje, en aangezien het dus toch al geld kost heb ik net zo lief een professioneel PCB. Plus, het is erg lang geleden dat ik zelf iets ge-etst heb... al dat spul zou ik ook weer moeten aanschaffen.

quote:

Op 4 juli 2008 12:14:55 schreef Wouter van Ooijen:
Die heeft een RDSon van 40mOhm. Niet slecht, maar veel meer dan een 7205.

Ik kan geen datasheets vinden van die 7205... ligt dat aan mij ? (Nu is het moment om volmondig "JA!" te zeggen...)
[Bericht gewijzigd door Henry S. op 4 juli 2008 16:23:19]

Als het echt niet gaat om lampjes in serie te zetten, zul je inderdaad de aansturing moeten veranderen. Nu is 14A niet echt dramatisch of zo, maar 24V/3A is toch een stuk gemakkelijker, ook voor de voeding.

Er zijn totaal 28 panels in die cockpit. Het aantal lampjes in ieder panel variëert, ook omdat de panels van verschillende formaten zijn. Wel pikt ieder panel 5V (met een voor ieder panel individuele belasting natuurlijk).
Ik zou natuurlijk mijn PCB dusdanig kunnen uitrusten dat ik 4 (of misschien) 5 panels in serie schakel op de PCB zelf; dus ieder panel heeft zijn eigen aansluiting op de PCB (dus 28 aansluitingen in totaal).
Het punt is dat ik mogelijk ook voor anderen deze PCB zou maken; ik wil er zeker van zijn dat ik hun panels niet opblaas.
Vele anderen zijn nog bezig met hun pit te bouwen (net als ik) en hebben niet alle panels compleet. Het kan dus zijn dat op éen FET (die dus eigenlijk 4 of 5 panels zou moeten aansturen) slechts 1 of misschien zelfs geen panels hangen.
Zou dat een panel of de FET het leven kunnen kosten ?
[Bericht gewijzigd door Henry S. op 4 juli 2008 16:23:39]

quote:

Op 4 juli 2008 13:04:08 schreef AiRdAncE:
[...]

Ik kan geen datasheets vinden van die 7205... ligt dat aan mij ? (Nu is het moment om volmondig "JA!" te zeggen...)

sorry, 3205 (met IRF er voor)
link staat op http://www.voti.nl/winkel/p/T-IRF3205.html

Dat ziet er goed uit !

Dan heb ik dus nog wel die TC427/4427 nodig om de gate van dit beestje aan te sturen, toch ?
[Bericht gewijzigd door Henry S. op 4 juli 2008 16:23:50]

Nee, zolang je de panelen parallel hangt mag dat geen probleem zijn. De spanning over de lampjes wordt niet hoger dan 5V, en door de FET gaat minder stroom lopen. Als de spanningsval over de FET te groot wordt, gaan de lampjes minder fel branden. Dat zou je kunnen opvangen door de voeding iets te verhogen, maar dat gaat dus wel fout als de belasting minder is (minder panelen bijvoorbeeld).

quote:

Op 4 juli 2008 13:55:01 schreef SparkyGSX:
Nee, zolang je de panelen parallel hangt mag dat geen probleem zijn.

Het is handig als je de vraag waar je op antwoord quote, er kwam nu een berichtje van mij tussendoor waardoor het erg verwarrend wordt!

quote:

Op 4 juli 2008 13:54:31 schreef AiRdAncE:
[...]
Dan heb ik dus nog wel die TC427/4427 nodig om de gate van dit beestje aan te sturen, toch ?

Als je PWM gebruikt is dat wel verstandig. Overigens heeft die chip 2 drivers, dus 1 chip per 2 FETs. Lees wel even een application note door over PCB layout voor driver en FET.
[Bericht gewijzigd door Henry S. op 4 juli 2008 16:21:52]

quote:

Op 4 juli 2008 14:06:03 schreef Wouter van Ooijen:
[...]

Als je PWM gebruikt is dat wel verstandig. Overigens heeft die chip 2 drivers, dus 1 chip per 2 FETs. Lees wel even een application note door over PCB layout voor driver en FET.

Ik zal er eens een opzoeken. Dank u, heer !