Come guidare un MOSFET con un fotoaccoppiatore?

Qual è lo schema corretto per guidare questo MOSFET da un pin del microcontrollore attraverso questo o questo accoppiatore ottico? Il MOSFET guiderà un motore a 24 V, 6 A.

— m.Alin
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Il MOSFET suggerito non è adatto a questa applicazione. Esiste un grave rischio che il risultato sia una rovina del fumo :-(. Principalmente, la FET è solo molto molto marginalmente adatta al compito. Potrebbe essere fatta funzionare se fosse tutto ciò che avevi, ma ce ne sono molti di più FET idonei disponibili, probabilmente a un costo aggiuntivo minimo o nullo.

I problemi principali sono che la FET ha una pessima (= alta) resistenza, che porta ad un'elevata dissipazione di potenza e ad un livello ridotto di azionamento al motore. Quest'ultimo non è troppo significativo ma non è necessario.

Considera - la scheda tecnica dice che la resistenza on (Rdson - specificata in alto a destra a pagina 1) = . La dissipazione di potenza = quindi a 6A la perdita di potenza sarà . Ciò è facilmente gestibile in un pacchetto TO220 con un adeguato dissipatore di calore (preferibilmente un po 'meglio di un tipo di bandiera), ma questa dissipazione è totalmente inutile in quanto sono disponibili FET Rdson più bassi. Caduta di tensione sarà . Questo è della tensione di alimentazione. Non è vasto ma richiede inutilmente tensioni che potrebbero essere applicate al motore. $0.18 \Omega$ $I^2 \times R$ $(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ $V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$ $\frac{1}{24} =~ 4%$

Quel MOSFET è disponibile su digikey per $ 1,41 in 1.s.

Per 94 centesimi in 1 anche in stock presso Digikey puoi avere l'eccezionale MOSFET IPP096N03L. Questo è solo 30 V, ma ha , di (!!!) e una tensione di soglia massima (accendere la tensione di 2,2 volt. Questo è assolutamente superbo FET sia per i soldi che in termini assoluti. $I_{max} = 35A$ $R_{DS(on)}$ $10 m \Omega$

A 6A ottieni dissipazione. Si sentirà caldo al tatto quando viene eseguito senza un dissipatore di calore. $P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

Scheda tecnica IPP096N03L

Se vuoi un po 'più di headroom di tensione puoi ottenere i 97 centesimi in stock 55V, 25A, IPB25N06S3-2 - anche se la soglia del gate sta diventando marginale per il funzionamento a 5V. $25 m \Omega$

Usando il sistema di selezione dei parametri di Digikey specifichiamo il "FET ideale per questa e altre applicazioni simili. 100 V, 50 A, porta logica (bassa tensione di accensione, < . $R_{ds(on)}$ $50 m \Omega$

Un po 'caro a $ 1.55 a 1 di in stock, al Digikey MA 100V, 46A, tipica, 2V ... l'assolutamente superba BUK95 / 9629-100B in cui si ottengono questi parte numeri da? :-) $24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$ $V_{th}$

Anche con solo gate drive a 3V, a 6A sarà di circa o circa 1,25 Watt di dissipazione. A 5 V gate drive fornisce circa 900 mW dssipation. Un pacchetto TO220 sarebbe troppo caldo anche toccare in aria libera con dissipazione da 1 a 1,25 Watt - diciamo circa 60 a 80 ° C in aumento. Accettabile ma più caldo del necessario. Qualsiasi tipo di dissipatore di calore felice lo ridurrebbe semplicemente "bello e caldo". $R_{ds(on)}$ $35 m \Omega$ $R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Questo circuito da qui è quasi esattamente quello che vuoi e mi salva disegnandone uno :-).

Accoppiatore ottico guida FET

Sostituisci BUZ71A con MOSFET a tua scelta come sopra.

Ingresso:

O: X3 è l'ingresso dal microcontrollore. Questo è elevato per acceso e basso per spento. "PWM5V" è collegato a terra.
Oppure: X3 è collegato a Vcc. PWM5V è pilotato dal pin del microcontrollore - basso = acceso, alto = spento.

Come mostrato . $R1 = 270 \Omega$

La corrente è $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$
o Resistor è $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

Per Vcc = 5V e I qui = ~ 13 mA. Se volevi dire 10 mA, allora - diciamo 330R $270 \Omega$ $R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

Produzione:

R3 tira a terra il cancello FET quando è spento. Da solo 1K a 10k sarebbe OK - Il valore influisce sul tempo di spegnimento ma non troppo importante per l'unità statica. MA lo useremo qui per creare un divisore di tensione per ridurre la tensione del gate FET quando acceso. Quindi, rendi R3 lo stesso valore di R2 - vedi il prossimo paragrafo.

R2 viene visualizzato in +24 Vcc, ma questo è troppo alto per il valore massimo del gate FET. Portarlo a +12 V CC sarebbe buono e + 5 V CC sarebbe OK se si utilizzassero i FET della porta logica citati. MA qui userò 24 Vcc e userò R2 + R3 per dividere la tensione di alimentazione per 2 per limitare Vgate a un valore sicuro per il FET.

R2 imposta la corrente di carica del condensatore di gate FET. Impostare R2 = 2k2 per un azionamento di ~ 10 mA. Impostare R3 = R2 come sopra.

Inoltre, aggiungi uno zener da 15 V su R3, catodo alla porta FET, Anodo o terra, questo fornisce. protezione del gate contro i transitori di sovratensione.

Il motore si collega come mostrato.

D1 DEVE essere incluso - questo fornisce protezione contro il picco emf posteriore che si verifica quando il motore è spento. Senza questo il sistema morirà quasi all'istante. Il diodo BY229 mostrato è OK ma è eccessivo. Funzionerà qualsiasi diodo nominale di corrente 2A o superiore. Un RL204 è solo uno dei tanti diodi adatti. Un diodo ad alta velocità qui può aiutare leggermente ma non è essenziale.

Velocità di commutazione : come mostrato, il circuito è adatto per controllo on / off o PWM lento. Qualsiasi cosa fino a circa 10 kHz dovrebbe funzionare correttamente. / Per una PWM più veloce è necessario un driver progettato correttamente.

— Russell McMahon
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@Madmanguruman - ottimo lavoro di abbellimento!

— Stevenvh,

Immagino di essere un piccolo disturbo ossessivo compulsivo quando si tratta di post senza markup matematico ...

— Adam Lawrence,

OCD dici? Hmmm. A voi ragazzi può sembrare a posto - tutto ciò che vedo è un disordine in cui erano presenti le mie equazioni. Presumibilmente ciò che sarebbe stato leggibile da tutti gli spettatori prima è ora incomprensibile per me e un numero sconosciuto di altri utenti. Sto usando Chrome - controlla con IE - sì sembra OK in IE. Quello che hai fatto è prendere qualcosa di cobby ma universale e sostituirlo con qualcosa che sia specifico del browser. Presumibilmente questo è l'ennesimo vantaggio dell'approccio Wiki.

— Russell McMahon,

Qualche possibilità che una persona opportunamente ossessiva ritenga opportuno rendere questo browser non specifico o cambiarlo di nuovo?

— Russell McMahon,

Se un sacco di input drive e se il motore è principalmente acceso / spento, duplicare R1 e LED nell'accoppiatore e posizionarli in parallelo con essi. OPPURE R + LED attraverso il motore con R. sufficientemente grande, ad es. Per corrente LED 5 mA R ~ = 4k7, Rdissipation ~ = 1/8 Watt, quindi utilizzare 1/4 W o 1/2 W R. Posizionare un diodo inverso sul LED "solo nel caso "per motore transistor.

— Russell McMahon,

Per quanto riguarda il MOSFET, un fotoaccoppiatore è solo un transistor.

Per quanto riguarda il microcontrollore, un fotoaccoppiatore è solo un LED.

Quindi, tutto ciò che serve è un normale circuito MOSFET a transistor e un normale circuito LED a microcontrollore.

Ecco un esempio di guida di un MOSFET con un transistor:

Azionamento MOSFET con transistor

Quindi Q2 è il lato di uscita dell'optoaccoppiatore. R2 verrebbe sostituito dal lato LED di ingresso dell'accoppiatore ottico e dalla sua resistenza di limitazione della corrente.

— Majenko
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La mia preoccupazione principale era come guidare il MOSFET, dato che non ho mai lavorato con uno .. Se ho bisogno di resistori extra, se il MOSFET è 0 o 1 attivato ..

— m.,

Vedi la mia modifica. Ho aggiunto uno schema di esempio trovato sul web.

— Majenko,

@ m.Alin - Questo è un po 'confuso, perché non guiderai la base del transistor (come hai detto tu), ma anche perché si sta invertendo: se il tuo pin I / O è alto il MOSFET sarà spento! Spiego un altro modo (non invertente) per collegarlo nella mia risposta.

— Stevenvh,

Questo è vero, ma è praticamente l'unico esempio che ho potuto trovare in rete. Potrei disegnare il mio, ma al momento sto sbagliando la breadboard.

— Majenko,

@Majenko Voglio chiedere due cose: 1) Questo schema si sta invertendo; sarebbe invertente se scegliamo un PNP per Q2 e lo colleghiamo al lato alto e colleghiamo R1 al lato basso? 2) Questa è un'applicazione di guida del motore e presumo che la velocità di attivazione / disattivazione di Q1 non sia necessaria per essere troppo elevata. Quindi, perché non guidiamo Q1 direttamente dal resistore PORT-C2 su R2? Q2 è solo per accelerare, non è vero; c'è qualche altro motivo per aggiungere Q2 allo schema?

— hkBattousai,

L'isolamento dell'accoppiatore ottico offre il vantaggio di poter posizionare il transistor di uscita ovunque, indipendentemente dalla tensione di alimentazione del microcontrollore.
Guidare l'accoppiatore ottico significa guidare il suo LED. Se il microcontrollore non è in grado di guidarlo direttamente, è necessario un piccolo transistor.
Successivamente si posiziona il transistor di uscita dell'accoppiatore ottico sul MOSFET: collettore su V +, emettitore sul cancello. Posizionare una resistenza tra cancello e terra. In questo modo commuterai il gate del MOSFET tra V + e terra. Il MOSFET non necessita di 24 V per commutare 6 A, tuttavia 5 V è sufficiente. È possibile limitare la tensione di gate disponendo di una resistenza in serie con il transistor dell'accoppiatore ottico. Se il transistor a terra è 4k7, puoi scegliere 10k per questo.

Se il LED dell'accoppiatore ottico è acceso, il transistor condurrà e aumenterà il gate, accendendo il MOSFET. Se il LED è spento, il transistor sarà spento e il gate sarà abbassato dal resistore.

— stevenvh
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buona, semplice risposta, ma necessita di uno schema

— Gabriel Staples,

Completamente applicabile, specialmente per non invertire la relazione tra lo stato di opto e MOSFET '. Tuttavia, dovrebbe forse essere meglio contenere uno schema.

— Pana,