Làm thế nào để lái MOSFET bằng bộ ghép quang?

Các sơ đồ thích hợp cho các lái xe là gì này MOSFET từ một pin vi điều khiển thông qua này hay này optocoupler? MOSFET sẽ điều khiển động cơ @ 24V, 6A.

MOSFE được đề xuất không phù hợp với ứng dụng này. Có một rủi ro nghiêm trọng rằng kết quả sẽ là một tàn tích hút thuốc :-(. Về cơ bản, FET chỉ rất phù hợp với nhiệm vụ. Nó có thể được thực hiện nếu đó là tất cả những gì bạn có nhưng còn nhiều hơn thế FET phù hợp có sẵn, có thể ít hoặc không mất thêm chi phí.

Vấn đề chính là FET có điện trở rất kém (= cao), dẫn đến tiêu tán công suất cao và giảm mức độ truyền động cho động cơ. Cái sau không quá quan trọng nhưng không cần thiết.

Xem xét - các bảng dữ liệu nói rằng trên kháng (rdson - quy định tại góc trên bên phải trên trang 1) = . Tản quyền lực = tôi 2 × R như vậy tại 6A các tổn thất điện năng sẽ là ( 6 Một ) 2 × 0,18 Ω = 6,5 W . Điều đó có thể dễ dàng xử lý trong gói TO220 với bộ tản nhiệt đầy đủ (tốt hơn một chút so với loại cờ) nhưng việc tiêu tan nhiều này là hoàn toàn không cần thiết vì có sẵn các FET Rdson thấp hơn nhiều. Điện áp thả sẽ V = I × R = 6 V × 0,18 Ω $0.18 \Omega$$I^2 \times R$$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ . Đó là$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$của điện áp cung cấp. Đó không phải là lớn nhưng không cần thiết có điện áp có thể được áp dụng cho động cơ.$\frac{1}{24} =~ 4%$

MOSFE đó có trong kho tại digikey với giá $ 1,41 trong 1.s.

NHƯNG

Với 94 xu trong 1 cũng có trong kho tại Digikey, bạn có thể có MOSFET IPP096N03L cực kỳ lộng lẫy. Đây chỉ là 30V đánh giá, nhưng có , R D S ( o n ) của 10 m Ω (!!!) và một ngưỡng tối đa điện áp (bật điện áp 2,2 volt. Đây là một hoàn toàn tuyệt vời FET cả cho tiền và trong điều khoản tuyệt đối.$I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$$10 m \Omega$

Tại 6A bạn nhận được tản. Nó sẽ cảm thấy ấm khi chạm vào khi chạy mà không có tản nhiệt.$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

Bảng dữ liệu IPP096N03L

Nếu bạn muốn có một khoảng trống điện áp cao hơn một chút, bạn có thể nhận được 97 xu trong kho 55V, 25A, IPB25N06S3-2 - mặc dù ngưỡng cửa đang hoạt động cận biên cho hoạt động 5V.$25 m \Omega$

Sử dụng Digikey của lựa chọn tham số hệ thống let spec là "FET lý tưởng cho các ứng dụng này và tương tự. 100V, 50A, cổng logic (lần lượt thấp trên điện áp, < 50 m Ω .$R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

Hơi đắt tại $ 1,55 trong 1 của tồn kho tại Digikey NHƯNG 100V, 46A, R d s ( o n ) điển hình, 2V V t h ... các BUK95 hoàn toàn tuyệt vời / 9629-100B nơi làm họ nhận được những con số này một phần từ ? :-)$24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

Ngay cả khi chỉ có ổ đĩa cổng 3V, ở 6A sẽ có khoảng 35 m Ω hoặc khoảng 1,25 watt tản. Ở cổng 5V, ổ đĩa R d s ( o n ) = 25 m Ω tạo ra khoảng 900 mW. Một gói TO220 sẽ quá nóng khi chạm vào không khí tự do với độ phân tán 1 đến 1,25 watt - tăng khoảng 60 đến 80 C. Chấp nhận được nhưng nóng hơn mức cần thiết. Bất kỳ loại tản nhiệt flad nào cũng sẽ khiến nó trở nên "đẹp và ấm".$R_{ds(on)}$$35 m \Omega$$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Mạch này từ đây gần như chính xác những gì bạn muốn và tiết kiệm cho tôi vẽ một :-).

Thay thế BUZ71A bằng MOSFET bạn chọn như trên.

Đầu vào:

• Hoặc: X3 là đầu vào từ vi điều khiển. Điều này được thúc đẩy cao cho bật và thấp cho tắt. "PWM5V" được nối đất.

• Hoặc: X3 được kết nối với Vcc. PWM5V được điều khiển bởi chân vi điều khiển - low = on, high = off.

$R1 = 270 \Omega$

• $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

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

Đầu ra:

R3 kéo cổng FET xuống đất khi tắt. Bản thân 1K đến 10k sẽ ổn - Giá trị ảnh hưởng đến thời gian tắt nhưng không quá quan trọng đối với ổ đĩa tĩnh. NHƯNG chúng tôi sẽ sử dụng nó ở đây để làm một bộ chia điện áp để giảm điện áp cổng FET khi bật. Vì vậy, làm cho R3 có cùng giá trị với R2 - xem đoạn tiếp theo.

R2 được hiển thị gointo +24 Vdc nhưng mức này quá cao so với xếp hạng cổng tối đa của FET. Đưa nó lên +12 Vdc sẽ tốt và + 5Vdc sẽ ổn nếu sử dụng FET cổng logic được đề cập. NHƯNG ở đây tôi sẽ sử dụng 24 Vdc và sử dụng R2 + R3 để chia điện áp cung cấp cho 2 để giới hạn Vgate ở giá trị an toàn cho FET.

R2 đặt dòng điện tích của cổng FET. Đặt R2 = 2k2 cho ổ đĩa ~ 10 mA. Đặt R3 = R2 như trên.

Ngoài ra, thêm một zener 15V trên R3, cực âm vào cổng FET, Anode o ground, Điều này cung cấp. cổng bảo vệ chống quá điện áp.

Động cơ kết nối như hình.

D1 PHẢI được bao gồm - điều này cung cấp bảo vệ chống lại sự tăng vọt của emf xảy ra khi tắt động cơ. Không có điều này, hệ thống sẽ chết gần như ngay lập tức. Diode BY229 hiển thị là OK nhưng quá mức cần thiết. Bất kỳ diode xếp hạng 2A hoặc lớn hơn sẽ làm. Một RL204 chỉ là một trong một loạt các điốt phù hợp. Một diode tốc độ cao ở đây có thể giúp một chút nhưng không cần thiết.

Tốc độ chuyển mạch : Như được hiển thị, mạch phù hợp với điều khiển bật / tắt hoặc PWM chậm. Bất cứ điều gì lên đến khoảng 10 kHz đều hoạt động tốt. / Để có tốc độ nhanh hơn, cần có trình điều khiển được thiết kế phù hợp.

Theo như MOSFET, một bộ ghép quang chỉ là một bóng bán dẫn.

Theo như vi điều khiển có liên quan, một bộ ghép quang chỉ là một đèn LED.

Vì vậy, tất cả những gì bạn cần là một mạch MOSFET điều khiển bằng bóng bán dẫn thông thường và mạch LED điều khiển vi điều khiển thông thường.

Đây là một ví dụ về việc điều khiển MOSFET bằng bóng bán dẫn:

Vì vậy, Q2 là phía đầu ra của opto-couper. R2 sẽ được thay thế bằng phía đèn LED đầu vào của bộ ghép quang và điện trở giới hạn dòng điện của nó.

Sự cách ly của bộ ghép quang cung cấp cho bạn lợi thế là bạn có thể đặt bóng bán dẫn đầu ra của nó ở bất cứ đâu bạn muốn, không phụ thuộc vào điện áp cung cấp của vi điều khiển.
Điều khiển bộ ghép quang có nghĩa là lái đèn LED của nó. Nếu vi điều khiển không thể lái trực tiếp, bạn sẽ cần một bóng bán dẫn nhỏ cho điều đó.
Tiếp theo, bạn đặt bóng bán dẫn đầu ra của bộ ghép quang vào MOSFET: collector trên V +, bộ phát trên cổng. Đặt một điện trở giữa cổng và mặt đất. Bằng cách này, bạn sẽ chuyển cổng của MOSFET giữa V + và mặt đất. MOSFET không cần 24V để chuyển 6A, tuy nhiên, 5V là đủ. Bạn có thể giới hạn điện áp cổng bằng cách có một điện trở nối tiếp với bóng bán dẫn của bộ ghép. Nếu bóng bán dẫn chạm đất là 4k7, bạn có thể chọn 10k cho việc này.

Nếu đèn LED của bộ ghép quang ở trên bóng bán dẫn sẽ dẫn điện và làm cho cổng cao, hãy bật MOSFET. Nếu đèn LED tắt, bóng bán dẫn sẽ tắt và cổng sẽ bị kéo xuống thấp bởi điện trở.