Transistor Bruciato

[Tekonoris]

Salve, vorrei sapere come potrei risolvere il prb "velocemente".

Premessa:
Ho un circuito di irrigazione (mio progetto) attaccato a una batteria da auto con ricarica solare. Sono tre anni che lavora senza prb. A fine stagione (anno scorso) ho cambiato la batteria.
Quest'anno ho riacceso il tutto e dopo circa 1 settimana si sono bruciati i transistor.
Io il prb problema lo ho imputato alla batteria nuova, che probabilmente ha un tensione maggiore di quella vecchia (purtroppo non posso più verificare). E' plausibile ?

Dati:
Vbat = 14,54 V
Rrele = 22 Ohm (misurata con multimetro - stò cercando i dati di targa)
BC337 (NPN) -> Ic,max = 800 mA
Ic,calcolata = 661 mA

Il circuito è il seguente:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Prima domanda: in teoria come corrente rientro nel massimo, ma non ho idea di come si comporti il transitorio. Che margine è consigliato tenere (Ic) ?

Ho pensato a queste soluzioni:
1) (la preferita): aggiungere due resistenze da 4,7 Ohm (5 W) in serie al rele per diminuire la corrente circolate (circa 463 mA). La tensione sulla bobina del rele sarebbe circa 10V. Apertura da verificare...
Preferita perché potrei utilizzare (temporaneamente) una delle uscite mai usate e quindi funzionante aggiungendo in serie al filo del rele le resistenze.

2) mettere un secondo transistor BC337 in parallelo al primo, ma dovrei mettere anche una resistenza sull' emettitore di circa il 70% della corrente max (560 mA - R = 26 Ohm / 8 Watt).
In questo caso, considerando che rimane acceso max 1 minuto, è necessario compensare per HFE e temperatura ?

3) (seconda preferenza) sostituire il BC337 con un BD 537 da 8A.
Seconda preferenza perché se nella 2 devo mettere anche le R, il circuito si complica troppo.

4) Rele "meno potente" che mi comanda il rele principale. (No: troppo ingombrante)

5) altre soluzioni ?

Grazie

[elektronik]

Se tu credi che la causa dipende dalla tensione della batteria, costruisci un circuitino con un 78012 e risolvi il problema , questo vale solo se la batteria e sempre sotto carica e si attesta sui 13.8v

[Etemenanki]

Con quella corrente sei un po al limite (i valori dati sui datasheet si riferiscono sempre al "massimo assoluto" dopo il quale il componente si frigge, e non vanno mai presi come indicazione d'uso, ma solo come informazione di rischio, se si deve scegliere un transistor (o qualsiasi altra cosa) si dovrebbe sempre stare al massimo al 50 - 60 % di quei valori, possibilmente di meno.

Se non puoi sostituire il 337 con un case piu grande per ragioni di ingombro, almeno usane uno con corrente massima maggiore, ad esempio ZTX653 o simili.

[Tekonoris]

Se tu credi che la causa dipende dalla tensione della batteria, costruisci un circuitino con un 78012 e risolvi il problema , questo vale solo se la batteria e sempre sotto carica e si attesta sui 13.8v

Direi che è la soluzione migliore (verifico che corrente viene fuori).

..., se si deve scegliere un transistor (o qualsiasi altra cosa) si dovrebbe sempre stare al massimo al 50 - 60 % di quei valori, possibilmente di meno...

Perfetto, grazie.

[elfo]

I problemi IMHO sono 2:

- il transistor non satura (misura la Vce) e quindi dissipa al limite (oltre?) del suo rating
- il diodo 1N4148 e' al limite (misura se e' buono)
Peak forward surge current tp = 1 μs IFSM 2 A
Repetitive peak forward current IFRM 500 mA

Nel pomeriggio i conti.

Soluzione?

Mosfet logic level

[Tekonoris]

I problemi IMHO sono 2 ...

Non mi è chiarissimo, con calma cerco di capire...
Grazie

[MarcoD]

Per mia curiosità:
la bobina del rele da 22 ohm dissipa 12 x 12 / 22) = circa 6 watt !! non poco.
Hai un relè di potenza con contatti da 50 o 100 A ?? cosa ci alimenti?


Anche la corrente nella base è al pelo:
(5 V - 0,6 ) / 1,2 k = circa 4 mA il beta minimo di saturazione sarà ottimisticamente circa 100 ?
4 x 100 = 400 mA corrente di collettore che riesce a assorbire rimanendo in saturazione ?

Prova a ridurre la resistenza da 1,2 k a 560 ohm.

non ho capito chi pilota i +5 V, se è l'uscita di un microcontrollore, quando eroga 4 mA
magari scende a circa 4,5 V.

Modificato alle 10.22

[Tekonoris]

Per mia curiosità:
la bobina del rele da 22 ohm dissipa 12 x 12 / 22) = circa 6 watt !! non poco.
Hai un relè di potenza con contatti da 50 o 100 A ?? cosa ci alimenti?

La bobina la devo verificare (se riesco stasera). Non capisco la parte del relè di potenza, ma credo di aver creato confusione io... Nello schema ho scritto rele, ma è la bobina dell'elettrovalvola che è collegata direttamente all' NPN.

Anche la corrente nella base è al pelo ...Prova a ridurre la resistenza da 1,2 k a 560 ohm.

Capito.

non ho capito chi pilota i +5 V, se è l'uscita di un microcontrollore, quando eroga 4 mA
magari scende a circa 4,5 V.

Comandato da micro, in teoria c'è un Elettrolitico vicino all'alimentazione e un ceramico vicinissimo al micro.

Grazie

[Tekonoris]

I problemi IMHO sono 2:

Ok, sono lento, ma chiarissimo.

Sicuramente quando rifarò il circuito terrò conto di tutti i commenti che mi avete fatto (in generale anche per futuri circuiti). Nell'immediato pensavo di mettere un 7812 in ingresso all'alimentazione e magari aggiungere solo 1 resistenza da 4,7 ohm 5W (ho quella in casa) per limitare tensione e corrente.

Grazie

[elfo]

Nel pomeriggio i conti

Ore 14:37 Eccoli!

L'obiettivo e' quello di verificare il punto di lavoro del circuito e - se necessario - emendarlo per un corretto funzionamento con due vincoli alternativi:

- riutilizzare quello che - probabilmente - si ha nel cassetto
oppure
- fare le minime modifiche possibili

*** Verifica del punto di lavoro
Osserviamo lo schema in Fig. 1a

I dati interessanti sono la corrente di collettore Ic=636 mA e la corrente di base Ib=3.6 mA.

I dati impliciti sono la tensione di saturazione Vcesat e la Vbe del transistor.

Con questi dati possiamo calcolare il guadagno minimo richiesto:

(Questo punto e' gia' stato sollevato da MarcoD nel post [7])



dal grafico 1.jpg si vede che a correnti di collettore dell'ordine di 600 mA il guadagno e' circa 80.

Questo comporta che la Vce NON e' sicuramente quella di saturazione.

Vediamo adesso cosa succede all'aumentare della Vce.

Sicuramente diminuisce la corrente di collettore, ma cosa fa la dissipazione del transistor?

Nella immagine di 2.jpg sono tabellati i valori Vce, Ic e Pd posti una Vcc=14.5 V e una resistenza del rele R= 22 ohm

Come si vede con:

Vce= 1 V si ha una dissipazione Pd= 0.61 W - al limite del rating di 0,625 W (vedi data sheet https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/bc337-d.pdf)

Vce= 2 V si ha Pd= 1.14 W - quasi il doppio del max.

Nella immagine 3.jpg si vede che con una corrente Ib di 3.5 mA la tensione Vcesat @ 300 mA = 0.4 V mentre a Ic= 500 mA e' ben oltre 1 V (fuori scala)

Nella immagine 4.jpg si vede che per avere una Vcesat 0.2V @ 600 mA occorre una corrente di base

In questo caso la Vbe e' di circa 0.9 V

*** Quale soluzione?

Occorre che la corrente di base sia circa 60 mA.

MarcoD sempre nel post [7] ha sollevato il problema se la sorgente +5 V e' in grado di erogare tale corrente.

In generale l'uscita di un microcontrollore non e' in grado di erogare tale corrente.

- soluzione A (versione: riutilizzare quello che si ha nel cassetto) e' nello schema Fig 1b.

Con questa soluzione la Vce= 0.2 V e la disspazione Pd= 120 mW

E' stata preferita questa soluzione rispetto al piu' classico Darlington perche' in questo modo si minimizza la tensione Vcesat.

- soluzione B (versione minime modifiche, minimi componenti) e' nello schema di Fig. 1c

Con questa soluzione la corrente di "base" (gate) richiesta al +5V e' "zero" e la resistenza tipica del canale del mosfet < 100 mohm con una Vds < 60 mV e una Pd < 36 mW.

In questo modo - per nessuna delle due soluzioni A, B - non e' necessario abbassare / regolare la tensione ne' aggiungere resistenze di caduta / limitazione.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

1.jpg

2.jpg

3.jpg