Transistor dan PWM

Saya sedikit bingung tentang ini dan tidak tahu harus mulai dari mana. Idenya adalah untuk memiliki mikrokontroler atau FPGA keluaran sinyal PWM (5V atau 3.3V sementara PWM adalah 100%), dan kemudian menggunakan transistor untuk menyalakan ventilator yang membutuhkan 12V untuk berjalan.

Saya tahu bahwa saya harus menghubungkan landasan catu daya ventilator dan catu daya FPGA (atau μC) bersama-sama. Setelah itu, saya menggunakan resistor secara seri dengan kolektor transistor untuk membatasi arus.

Bagian yang mengganggu saya adalah bagaimana menghubungkan basis dan pin output PWM? Nilai resistor mana yang harus saya pilih jika saya ingin 3.3V menjadi 100%? Dan nilai mana yang dibutuhkan jika saya ingin 5V menjadi 100%? Maksud saya, bagaimana saya bisa "memberi tahu" transistor bahwa 3.3V (atau tegangan apa pun yang sedang saya operasikan) adalah ketika perlu menyalakan ventilator pada kapasitas 100%?

Saya harap Anda bisa mengerti pertanyaan saya. Terima kasih atas jawabannya !!

Sinyal PWM (dua tingkat) memiliki dua status: tinggi dan rendah. Terlepas dari apakah pasokan untuk FPGA / MCU Anda adalah 5 V atau 3,3 V, Anda ingin status rendah berubah menjadi 0 V di seluruh kipas Anda, dan kondisi tinggi berubah menjadi 12 V di atasnya (atau sebaliknya). Dengan begitu, dengan memvariasikan siklus kerja sinyal PWM, Anda akan dapat menggerakkan kipas sepanjang rentang kerjanya.

Transistor (yang bisa BJT atau MOSFET) harus bekerja baik benar-benar mati atau sepenuhnya hidup, untuk menghilangkan seminimal mungkin. Jika suplai 12 V, Anda tidak perlu resistor secara seri dengan kipas. Kolektor atau tiriskan transistor akan langsung terhubung ke kipas. Juga, gunakan dioda Schottky secara paralel dengan kipas, sehingga katoda berada di simpul +12 V Anda, dan anoda berada di kolektor atau tiriskan. Kipas adalah beban induktif, dan Anda perlu menyediakan jalur untuk arusnya, begitu Anda mematikan transistor. Jika tidak, tegangan berlebihan dapat menumpuk di kolektor / tiriskan transistor, dan Anda dapat merusaknya.

Asumsikan BJT: Anda hanya perlu resistor secara seri dengan basis, untuk membatasi arus basis. Kita perlu tahu berapa banyak arus yang ditarik kipas Anda, pada 12 V (sebut saja itu$I_{fan}$), dan juga $\beta$ transistor Anda (keuntungan saat ini dari $I_{base}$ untuk $I_{collector}$). Pilih resistor dengan cara ini:

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

$V_{supply}$ adalah 3,3 atau 5. Faktor 10 adalah memiliki margin yang cukup untuk memastikan bahwa BJT tidak akan pernah bekerja di wilayah linier.

Saya melihat bahwa Telaclavo telah memberi Anda jawaban yang bagus untuk transistor bipolar. Inilah yang akan terlihat dengan FET yang tepat:

Untuk tegangan rendah seperti 12 V, FET tersedia yang menyala cukup baik dengan hanya 5V atau bahkan 3,3V di gerbang. Ini kadang-kadang disebut FET tingkat logika . Gerbang kemudian dapat didorong langsung dari output digital CMOS.

Dioda sangat penting untuk tidak merusak FET. Sebuah motor akan terlihat induktif, jadi ketika Anda berusaha mematikannya, motor itu akan menaikkan tegangannya ke apa pun untuk mempertahankan arus hingga tegangan balik yang dihasilkan akhirnya menyebabkan arus naik ke 0. Ini kadang-kadang disebut kickback induktif . Tanpa dioda, arus kickback tidak memiliki tempat untuk pergi dan akan meningkatkan drain FET ke tegangan tinggi sehingga FET akhirnya rusak dan dengan demikian memungkinkan arus mengalir. Ini tidak baik untuk FET. Dioda Schottky adalah ide yang bagus di sini karena mereka cepat, dan pada tegangan rendah Anda mereka sudah tersedia untuk karakteristik yang sesuai.

Jika saya memahami pertanyaan Anda dengan benar, Anda ingin mengontrol daya pada ventilator Anda menggunakan PWM.

Dalam hal ini, dengan memiliki siklus kerja 100%, transistor akan dihidupkan, dan Anda akan menghidupkan ventilator di 12V

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

Sudut lain untuk masalah ini adalah menggunakan kipas dengan input PWM khusus. Banyak pemasok menawarkan ini sebagai fitur standar.

Dalam pengalaman saya, banyak penggemar DC brushless tidak suka beroperasi dengan daya input cincang - Anda tidak bisa mendapatkan kontrol yang baik dari RPM. Menggunakan input PWM khusus memungkinkan Anda mengontrol kecepatan dengan sangat baik, dan karena Anda mengendalikan input digital (bukan daya cacah), Anda hanya perlu MOSFET sederhana dan tidak perlu dioda penjepit.