Transistoren und PWM

Ich bin ein wenig verwirrt und weiß nicht, wo ich anfangen soll. Die Idee ist, ein Mikrocontroller- oder FPGA-PWM-Ausgangssignal (5 V oder 3,3 V, während PWM 100% beträgt) zu haben und dann einen Transistor zu verwenden, um das Beatmungsgerät mit Strom zu versorgen, das 12 V benötigt, um zu laufen.

Ich weiß, dass ich die Erdung des Beatmungsgeräts und das FPGA (oder μC) miteinander verbinden muss. Danach benutze ich einen Widerstand in Reihe mit dem Kollektor des Transistors, um den Strom zu begrenzen.

Der Teil, der mich nervt, ist, wie man die Basis und den PWM-Ausgangspin verbindet? Welchen Widerstandswert muss ich wählen, wenn 3,3 V 100% betragen sollen? Und welchen Wert brauche ich, wenn 5V 100% sein sollen? Ich meine, wie kann ich dem Transistor "sagen", dass 3,3 V (oder eine andere Spannung, mit der ich arbeite) anliegen, wenn das Beatmungsgerät mit 100% Kapazität betrieben werden muss?

Ich hoffe du kannst meine Frage verstehen. Vielen Dank für alle Antworten!

Ein (zweistufiges) PWM-Signal hat zwei Zustände: hoch und niedrig. Unabhängig davon, ob die Versorgung Ihres FPGA / MCU 5 V oder 3,3 V beträgt, möchten Sie, dass der niedrige Zustand über Ihren Lüfter in 0 V und der hohe Zustand über diesen Lüfter in 12 V umgewandelt wird (oder umgekehrt). Auf diese Weise können Sie durch Variieren des Arbeitszyklus des PWM-Signals den Lüfter über seinen gesamten Arbeitsbereich steuern.

Der Transistor (der BJT oder MOSFET sein kann) muss entweder vollständig ausgeschaltet oder vollständig eingeschaltet sein, um das minimal mögliche Problem zu lösen. Wenn die Versorgung 12 V beträgt, benötigen Sie keinen Widerstand in Reihe mit dem Lüfter. Der Kollektor oder Drain des Transistors wird direkt mit dem Lüfter verbunden. Verwenden Sie auch eine Schottky-Diode parallel zum Lüfter, sodass sich die Kathode an Ihrem +12 V-Knoten und die Anode am Kollektor oder Drain befindet. Der Lüfter ist eine induktive Last, und Sie müssen einen Pfad für seinen Strom bereitstellen, sobald Sie den Transistor ausschalten. Andernfalls kann sich am Kollektor / Drain des Transistors eine übermäßige Spannung aufbauen, die Sie beschädigen kann.

Angenommen, BJT: Sie benötigen nur einen Widerstand in Reihe mit der Basis, um den Basisstrom zu begrenzen. Wir müssen wissen, wie viel Strom Ihr Lüfter bei 12 V (nennen wir das ) zieht, und auch das Ihres Transistors (die Stromverstärkung von zu ). Wählen Sie den Widerstand folgendermaßen: & beta I b ein s e I c o l l e c t o $I_{fan}$$\beta$$I_{base}$$I_{collector}$

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

$V_{supply}$ ist 3,3 oder 5. Der Faktor 10 muss einen ausreichenden Spielraum haben, um sicherzustellen, dass der BJT niemals im linearen Bereich funktioniert.

Ich sehe, dass Telaclavo Ihnen eine gute Antwort für einen Bipolartransistor gegeben hat. So würde es mit der richtigen Art von FET aussehen:

Für niedrige Spannungen wie 12 V stehen FETs zur Verfügung, die sich mit nur 5 V oder sogar 3,3 V am Gate gut genug einschalten lassen. Diese werden manchmal als Logikpegel- FETs bezeichnet. Das Gate kann dann direkt von einem digitalen CMOS-Ausgang angesteuert werden.

Die Diode ist wichtig, um den FET nicht zu beschädigen. Ein Motor sieht induktiv aus. Wenn Sie also versuchen, ihn auszuschalten, erhöht er seine Spannung auf das, was zur Aufrechterhaltung des Stroms erforderlich ist, bis die resultierende Sperrspannung schließlich dazu führt, dass der Strom auf 0 steigt. Dies wird manchmal als induktiver Rückschlag bezeichnet . Ohne die Diode hat dieser Rückschlagstrom keinen Platz und würde den FET-Drain auf eine hohe Spannung anheben, so dass der FET schließlich zusammenbricht und dadurch den Strom fließen lässt. Dies ist nicht gut für den FET. Eine Schottky-Diode ist hier eine gute Idee, da sie schnell ist und bei Ihrer niedrigen Spannung für geeignete Eigenschaften leicht verfügbar ist.

Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, möchten Sie die Leistung Ihres Beatmungsgeräts mithilfe von PWM steuern.

In diesem Fall wird der Transistor bei einem Tastverhältnis von 100% eingeschaltet und Ihr Beatmungsgerät bei 12 V eingeschaltet

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

Ein weiterer Aspekt dieses Problems ist die Verwendung eines Lüfters mit einem dedizierten PWM-Eingang. Viele Anbieter bieten dies standardmäßig an.

Nach meiner Erfahrung arbeiten viele bürstenlose Gleichstromlüfter nicht gerne mit abgeschnittener Eingangsleistung - Sie können die Drehzahl nicht genau steuern. Die Verwendung eines dedizierten PWM-Eingangs ermöglicht eine sehr genaue Steuerung der Geschwindigkeit. Da Sie einen digitalen Eingang steuern (keine Zerhackungsleistung), benötigen Sie nur einen bescheidenen MOSFET und keine Klemmdiode.