Як керувати MOSFET з оптопаром?

Яка правильна схема для керування цим MOSFET з мікроконтролера через цей чи цей оптопар? MOSFET буде приводити в дію мотор @ 24V, 6A.

Пропонований MOSFET недостатньо підходить до цієї програми. Існує серйозний ризик, що результатом стане падіння куріння :-(. В основному, що БНТ тільки дуже незначно підходить до завдання. Його можна було б працювати, якби це все, що у вас було, але є набагато набагато більше відповідні FET, доступні, ймовірно, за невеликої або без додаткових витрат.

Основні проблеми полягають у тому, що FET має дуже поганий (= високий) опір, що призводить до великого розсіювання потужності та зниження рівня приводу до двигуна. Останнє не надто суттєве, але непотрібне.

Поміркуйте - на аркуші даних зазначено, що на опір (Rdson - вказано вгорі праворуч на сторінці 1) = . Розсіювання потужності = I 2 × R, тому при 6А втрати потужності становитимуть ( 6 А ) 2 × 0,18 Ом = 6,5 Вт . Це легко обробляється в пакеті TO220 з адекватним радіатором (дещо краще, ніж тип прапора, бажано), але ця велика розсіювання є абсолютно непотрібною, оскільки доступні набагато нижчі FTS Rdson. Падіння напруги буде V = I × R = 6 V × 0,18 Ω $0.18 \Omega$$I^2 \times R$$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ . Це$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$напруги живлення. Це не велика кількість, але зайво займає напругу, яке може бути подано на двигун.$\frac{1}{24} =~ 4%$

Цей MOSFET є в наявності в digikey за $ 1,41 за 1.s.

АЛЕ

За 94 центи за 1 рік, які також є на складі у Digikey, ви можете отримати надзвичайно чудовий MOSFET IPP096N03L. Це тільки 30V рейтингу, але має , R D S ( O п ) від 10 м Ом (!!!) і максимального порогового напруги (поворот на напрузі 2,2 вольт. Це абсолютно чудово FET як за гроші, так і в абсолютних показниках.$I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$$10 m \Omega$

При 6A ви отримуєте дисипація. Це буде відчувати тепло на дотик, коли будете працювати без радіатора.$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

IPP096N03L інформаційний лист

Якщо ви хочете трохи більше напруги, ви можете отримати 97 центів на складі 55В, 25А, IPB25N06S3-2 - хоча порог воріт стає граничним для роботи 5В.$25 m \Omega$

Використовуючи систему вибору параметрів Digikey, давайте визначимо «ідеальний FET для цього та подібних застосувань. 100V, 50A, логічний затвор (низьке напруга включення, < 50 м Ω .$R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

Трохи дорожче на $ 1,55 в 1 - х в наявності на Digikey АЛЕ 100В, 46А, R d s ( про п ) типовою 2V В т ч ... Наскрізь чудове BUK95 / 9629-100B , де ж вони отримують ці номери деталей з ? :-)$24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

Навіть з тільки 3V затвором, на 6A становитиме близько 35 м Q , або приблизно 1,25 Вт дисипації. На приводі з напругою 5 В R d s ( o n ) = 25 м Ω, що дає близько 900 мВт розсіювання. Пакет TO220 був би занадто гарячим, занадто дотиком у вільному повітрі з розсіюванням від 1 до 1,25 Вт - скажімо, на підвищення температури від 60 до 80 С. Прийнятний, але гарячий, ніж потрібно. Будь-який тип охолодженого радіатора зводить його до просто "приємного і теплого".$R_{ds(on)}$$35 m \Omega$$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Ця схема звідси майже саме те, що ви хочете, і рятує мене, малюючи один :-).

Замініть BUZ71A на MOSFET на ваш вибір, як зазначено вище.

Вхід:

• Або: X3 - вхід мікроконтролера. Це визначається високим значенням увімкнено, а низьким - вимкнено "PWM5V" заземлено.

• Або: X3 підключено до Vcc. PWM5V приводиться в дію за допомогою штифта мікроконтролера - низький = увімкнено, високий = вимкнено.

$R1 = 270 \Omega$

• $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

$270 \Omega$$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

Вихід:

R3 тягне ворота FET на землю, коли він не працює. Саме по собі від 1К до 10К було б нормально - значення впливає на час вимкнення, але не дуже важливо для статичного приводу. Але ми використаємо його тут, щоб зробити дільник напруги, щоб зменшити напругу затвора FET при включенні. Отже, зробіть для R3 те саме значення, що і R2 - див. Наступний параграф.

R2 показано gointo +24 Vdc, але це занадто високо для максимального рейтингу FET. Якщо взяти його до +12 Vdc, було б добре і + 5Vdc було б добре, якщо використовуються згадані FET-логічні ворота. Але тут я буду використовувати 24 В постійного струму і використовувати R2 + R3, щоб розділити напругу живлення на 2, щоб обмежити Vgate безпечним значенням для FET.

R2 встановлює струм заряду конденсатора конденсатора FET. Набір R2 = 2k2 дає ~ 10 мА приводу. Встановіть R3 = R2, як зазначено вище.

Крім того, додайте 15V стабілітрони через R3, катод до FET-ворота, Anode o ground, Це забезпечує. захист воріт від перехідних напруг.

Двигун підключається як показано.

D1 ОБОВ'ЯЗКОВО включено - це забезпечує захист від шипа заднього виходу, який виникає при вимкненому двигуні. Без цього система загине майже миттєво. Показаний діод BY229 добре, але надмірний. Буде робити будь-який діод 2A або більше. RL204 тільки одна з широкого спектру діодів , які підходять. Діод з високою швидкістю тут може трохи допомогти, але це не суттєво.

Швидкість комутації : Як показано, схема підходить для управління ввімкнення / вимкнення або повільного ШІМ. Все, що працює приблизно до 10 кГц, повинно працювати нормально. Для швидшої ШІМ потрібен належним чином розроблений драйвер.

Що стосується MOSFET, оптопар - це лише транзистор.

Що стосується мікроконтролера, оптопар - це лише світлодіод.

Отже, все, що вам потрібно, - це нормальна транзисторна схема MOSFET та нормальна світлодіодна схема, керована мікроконтролером.

Ось приклад керування MOSFET транзистором:

Отже Q2 - вихідна сторона опто-купера. R2 буде замінено на вхідну сторону світлодіодного оптичного з’єднувача та його резистор, що обмежує струм.

Ізоляція оптрона дає вам перевагу в тому, що ви можете розмістити його вихідний транзистор куди завгодно, незалежно від напруги живлення мікроконтролера.
Керування оптичною муфтою означає керування її світлодіодом. Якщо мікроконтролер не може керувати ним безпосередньо, для цього знадобиться невеликий транзистор.
Далі ви розміщуєте вихідний транзистор оптопарки до MOSFET: колектор на V +, випромінювач на затворі. Помістіть резистор між воротами і землею. Таким чином ви переключите ворота MOSFET між V + та землею. MOSFET не потребує 24В для перемикання 6А, однак, 5В достатньо. Ви можете обмежити напругу на затворі, маючи послідовно резистор з транзистором оптрона. Якщо транзистор до землі становить 4k7, ви можете вибрати для цього 10 к.

Якщо світлодіод оптопара увімкнений на транзисторі, він буде проводити і робити затвор високим, увімкнувши MOSFET. Якщо світлодіод вимкне, транзистор вимкнеться, а резистор буде низько витягнутий.