Transistores y PWM

Question

Estoy un poco confundido sobre esto y no sé por dónde empezar. La idea es tener un microcontrolador o una señal PWM de salida FPGA (5V o 3.3V mientras PWM es 100%), y luego usar un transistor para alimentar el ventilador que necesita 12V para funcionar.

Sé que necesito conectar la tierra de la fuente de alimentación del ventilador y la fuente de alimentación de la FPGA (o μC) juntos. Después de eso, uso una resistencia en serie con el colector del transistor para limitar la corriente.

La parte que me molesta es cómo conectar la base y el pin de salida PWM ¿Qué valor de resistencia tengo que elegir si quiero que 3.3V sea del 100%? ¿Y qué valor necesito si quiero que 5V sea el 100%? Quiero decir, ¿cómo puedo "decir" al transistor que 3,3V (o cualquier otro voltaje con el que esté operando) es cuando necesita alimentar el ventilador al 100% de su capacidad?

Espero que pueda entender mi pregunta. ¡¡Gracias por cualquier respuesta!!

Answer 1

Una señal PWM (de dos niveles) tiene dos estados: alto y bajo. Independientemente de si la alimentación de tu FPGA/MCU es de 5 V o de 3,3 V, quieres que el estado bajo se convierta en 0 V a través de tu ventilador, y el estado alto se convierta en 12 V a través de él (o viceversa). De esta forma, variando el ciclo de trabajo de la señal PWM, podrás accionar el ventilador en todo su rango de trabajo.

El transistor (que puede ser un BJT o un MOSFET) tiene que funcionar completamente apagado o completamente encendido, para disipar el mínimo posible. Si la alimentación es de 12 V, no necesita ninguna resistencia en serie con el ventilador. El colector o drenaje del transistor estará directamente conectado al ventilador. Además, utilice un diodo Schottky en paralelo con el ventilador, de modo que el cátodo esté en su nodo de +12 V, y el ánodo en el colector o drenaje. El ventilador es una carga inductiva, y necesitas proporcionar una vía para su corriente, una vez que apagues el transistor. De lo contrario, puede acumularse un voltaje excesivo en el colector/drenaje del transistor, y puede dañarlo.

Supongamos que se trata de un BJT: Sólo se necesita una resistencia en serie con la base, para limitar la corriente de base. Necesitamos saber cuánta corriente consume tu ventilador, a 12 V (llamémosle \$I_{fan}\$ ), y también el \$\beta\$ de su transistor (la ganancia de corriente de \$I_{base}\$ a \$I_{collector}\$ ). Elige la resistencia de esta manera:

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

\$ V_{supply} \$ es 3,3 o 5. El factor 10 es para tener suficiente margen como para asegurarse de que el BJT nunca trabajará en la región lineal.

Answer 2

Veo que Telaclavo te ha dado una buena respuesta para un transistor bipolar. Aquí está lo que se vería con el tipo correcto de FET:

Para tensiones bajas, como 12 V, hay FETs que se encienden bastante bien con sólo 5V o incluso 3,3V en la puerta. A veces se denominan nivel lógico FETs. La puerta puede ser accionada directamente desde una salida digital CMOS.

El diodo es esencial para no dañar el FET. Un motor será inductivo, por lo que cuando intentes apagarlo aumentará su tensión hasta lo que sea necesario para mantener la corriente hasta que la tensión inversa resultante acabe por hacer que la corriente llegue a 0. Esto se llama a veces retroceso por inducción . Sin el diodo, esa corriente de retroceso no tiene ningún lugar a donde ir y elevaría el drenaje del FET a un alto voltaje de modo que el FET finalmente se rompe y por lo tanto permite que la corriente fluya. Esto no es bueno para el FET. Un diodo Schottky es una buena idea en este caso, ya que son rápidos, y en su baja tensión son fácilmente disponibles para las características adecuadas.

Answer 3

Si he entendido bien tu pregunta, estás buscando controlar la potencia a través de tu ventilador usando PWM.

En este caso, al tener un ciclo de trabajo del 100%, el transistor se encenderá, y tendrías tu ventilador encendido a 12V

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

Answer 4

Esta pregunta es un poco como preguntar "¿Cuál es la diferencia entre un oscilador armónico clásico y la segunda ley de Newton?" Bueno, el oscilador armónico satisface las ecuaciones establecidas por la segunda ley de Newton.

La teoría de Yang-Mills es más bien un (perdón por mi francés) paradigma que una "teoría", en el sentido de que Yang-Mills establece un marco para teorías como la QCD (en lugar de dar una hipótesis).

Como "entrada", Yang-Mills requiere algún grupo gauge específico. Normalmente se trata de un grupo de Lie "suficientemente bueno" (que sea compacto, conectado y simplemente conectado).

La QCD es una teoría que utiliza el marco de Yang-Mills, específicamente cuando restringimos la atención al grupo gauge SU(3).

Lo "bonito" de Yang-Mills es que nos devuelve las ecuaciones de Maxwell cuando introducimos U(1) como grupo Gauss. ¡Así que Yang-Mills es una máquina muy buena, de hecho!

Una buena referencia para la teoría de Yang-Mills, al menos en mi opinión, es el libro de John Baez Campos galvánicos, nudos y gravedad .

Para el super Yang-Mills, tal y como yo lo entiendo (y no lo pretendo), se permite que el grupo gauge sea un super grupo de Lie. ¿Qué lo hace "super"? Bueno, tienes un $\mathbb{Z}_{2}$ calificando. En otras palabras: tienes tipos fermiónicos y tipos bosónicos (que son Impares y pares, respectivamente).

El Super Yang-Mills incluye los fermiones en el modelo. Me parece que simplemente se incluye un campo fermiónico sin masa, y ocurren cosas bastante interesantes. Mis únicas referencias al respecto son:

1. Pierre Deligne, Daniel Freed, et al, Campos y Cuerdas Cuánticas: Un curso para matemáticos , vol. I, capítulo 6: Supersymmetric Yang-Mills Theories, pp. 299-311.
2. Green, Schwarz y Witten, Teoría de las supercuerdas , vol. I, apéndice 4.A: Teorías de Super Yang-Mills, pp. 244-247.