Guidare un servo con MOSFET

Sto cercando di costruire un piccolo dispositivo alimentato a batteria contenente un servo. Vorrei poter spegnere il servo per risparmiare la durata della batteria. Ho letto in precedenza che i MOSFET possono essere utilizzati per fare questo, ma ho problemi a trovare circuiti di esempio sufficientemente dettagliati (mancano i valori dei resistori senza alcun modo per calcolarli) e, a dire il vero, non sono troppo sicuro del tipo di circuito che sto cercando (non ho mai usato nessun FET prima). Qualcuno può darmi una spinta nella giusta direzione?

informazioni potenzialmente rilevanti:

codice in esecuzione su un mega88 @ 3.3V
Servo 4.8-6 V collegato direttamente al pacco batteria da 6 V (vorrei cambiarlo)

mosfet servo

— jeremy
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Fornire il circuito di esempio, anche se privo di valori, potrebbe aiutare.

— Brian Carlton,

Se vuoi una guida pratica, inclusa la selezione delle parti, guarda alcuni dei progetti di controllo della velocità per i sistemi R / C che sono stati pubblicati, preferibilmente di recente. Un FET che può far funzionare il motore di azionamento dovrebbe avere pochi problemi con un servo. Una cosa a cui pensare è se potessi cavartela usando un dispositivo a canale N per cambiare la parte bassa in quanto quelli sono fondamentalmente migliori dei dispositivi a canale P. Tuttavia, i controller del motore brushless che si trovano ovunque oggi utilizzano entrambi, quindi è possibile scegliere un dispositivo a canale P e un circuito di comando da lì per la commutazione lato alto.

— Chris Stratton,

Risposte:

Non hai menzionato quanta corrente hai bisogno. Ecco una guida rapida -

Per la maggior parte delle applicazioni di commutazione, i parametri importanti sono la tensione nominale (BVdss), la corrente di drenaggio massima (Id (acceso)) e la tensione di accensione del gate.

Per una batteria da 6 V si desidera una tensione di rottura di almeno 6 V. Renderlo un po 'più alto nel caso in cui la commutazione produca tensioni transitorie. Poiché la maggior parte dei FET ha tensioni di 20 V o superiori, ciò non dovrebbe costituire un problema. Scegli un FET da 20 V o 30 V.

Scegli una corrente di drain massima al di sopra di ciò che il servo richiede. La massima corrente di drain è generalmente limitata dalle prestazioni termiche del sistema e non dal dispositivo. Di quanta corrente hai bisogno? Quanto è grande un dispositivo che puoi usare? Hai spazio per un dissipatore di calore?

Per utilizzare il FET come interruttore in un sistema a 3,3 V, è necessario un dispositivo a livello logico. Ciò assicurerà che il dispositivo sia completamente acceso (resistenza minima) a livelli di 3,3 V.

Per i circuiti di solito inserisco un resistore pull-down sul gate in modo che il gate non fluttui mai. Per alcune applicazioni inserirò un diodo zener sul gate per la protezione dai transitori.

— jluciani
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È anche un buon progetto avere un resistore di gate per limitare la corrente al gate.

Non solitamente. Limitare la corrente al gate rallenta la carica della capacità di ingresso (Ciss). Ciò aumenta le perdite di commutazione poiché il FET ora impiega più tempo a cambiare. Maggiore è la tensione che devi commutare, peggiori sono le perdite. Inoltre, maggiore è la frequenza di commutazione, peggiori sono le perdite poiché si commuta di più per unità di tempo.

— jluciani,

L'applicazione non sembra avere esigenze ad alta velocità, solo una funzione on / off per risparmiare batteria. Consiglierei il resistore in serie, specialmente se è guidato direttamente dal processore. Inoltre, una volta incisa la scheda è molto più semplice inserire un resistore di basso valore se ci sono problemi di velocità piuttosto che provare ad aggiungerne uno se il picco corrente sta causando altri problemi (disturbi ai circuiti analogici, ripristini imprevisti, ecc.).

— apalopohapa,

@Henrik, @jluciani: il resistore di gate non serve a limitare la corrente al gate, di per sé (cosa che non vuoi fare). È per diversi altri motivi: controllo del tempo di accensione / spegnimento (la resistenza in parallelo con diodo consente lo spegnimento più veloce), la prevenzione di oscillazioni ad alta frequenza dovute al guadagno del dispositivo e l'induttanza del cavo del dispositivo e l'isolamento dei guasti dalla propagazione al circuito che guida (specialmente se direttamente da un pin del microcontrollore).

— Jason S,

Un resistore da 50-200 ohm di solito è sufficiente, non si desidera uno che sia significativamente più grande.

— Jason S,

Potrebbe non essere necessario un MOSFET. Dovresti misurare quanta corrente usa il tuo servo quando non stai inviando alcun impulso sulla linea del segnale. Immagino che un servo ben progettato entrasse in una modalità di sonno profondo e usasse solo poche centinaia di micro-amplificatori, ma non l'ho mai provato.

Se hai bisogno di un MOSFET, ti consiglio di utilizzare un MOSFET a canale P sulla linea di alimentazione del servo (il filo centrale). È possibile collegare il gate del MOSFET all'alimentazione tramite un resistore pull-up da 10-100 kOhm per garantire che sia spento per impostazione predefinita. Quindi utilizzare una linea IO del microcontrollore per abbassare il gate quando si desidera alimentare il servo, quindi fare in modo che la linea IO sia un ingresso ad alta impedenza quando si desidera ridurre la potenza del servo.

Lo schema elettrico dovrebbe apparire come il lato destro di questo diagramma da reemrevnivek (basta guardare Q2) Diagramma di come utilizzare MOSFET da reemrevnivek :

In questo caso, il "carico" sul lato destro è il tuo servo.

Ti consigliamo di consultare la scheda tecnica dei MOSFET per accertarti che le correnti di dispersione non siano eccessive.

— DavidEGrayson
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Chiunque voti la mia risposta dovrebbe votare reemrevnivek per aver realizzato questo diagramma! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…

— DavidEGrayson,

Il servo può essere induttivo, quindi dovresti aggiungere diodi per proteggere i MOSFET

— Jason S

Uso sempre questi: physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

— endolith

Grazie per i voti positivi, ma il diagramma era il lavoro di due minuti in LTSpice. Che, a proposito, sarebbe un ottimo strumento per aiutare a simulare questo problema. Inoltre, il link punta alla mia risposta per domande sulle basi dell'utilizzo di un MOSFET, che potrebbero essere rilevanti. Jason ha ragione, questo era un diagramma generico e non considerava carichi altamente induttivi come i servi.

— Kevin Vermeer,