Mạch điện từ hoạt động MOSFET của tôi phá hủy các đầu vào Arduino của tôi


14

Tôi đã tạo ra một loạt PCB để cấp nguồn cho một số van điện từ sử dụng nguồn điện bên ngoài. Tôi chuyển chúng với BS170 MOSFETs sử dụng một Arduino như tín hiệu cổng. Tôi dựa nó một giải pháp bởi Jason S .

Đây là một minh họa về mạch của tôi trông như thế nào: Mạch van hoạt động MOSFE

Khi kiểm tra PCB, tôi nhận thấy hầu hết chúng đều hoạt động tốt, nhưng một số trong số chúng thì không. Không có vấn đề, có lẽ là một điều hàn.

Tuy nhiên, những người bị lỗi đó đã xoay sở để phá hủy hai chân kỹ thuật số Arduino! Trên một, tôi nhận được điện áp không đổi 5 V và cái còn lại phát ra 0,2 V khi tôi gửi tín hiệu CAO đến nó và 0,5 V khi tôi gửi tín hiệu THẤP. Chuyện lạ.

Vì vậy, tôi đoán các mạch bị lỗi bằng cách nào đó đã gây ra (một số) 16 V chảy qua Arduino, phá hủy chúng.

Làm thế nào để tôi bảo vệ Arduino trong kịch bản này khỏi dòng điện quá cao?

Tôi biết về điốt zener , nhưng tôi không biết làm thế nào để đặt chúng để bảo vệ đầu vào.

Thông tin kĩ thuật:


Bạn đã sử dụng phần mềm nào để tạo bản vẽ đó? Trông thật tuyệt!
mjh2007

3
Bực mình. Miễn phí và rất tiện dụng cho các loại công cụ này, cũng cho thiết kế pcb :)
Dyte

Diode zener cổng nguồn của 12V (> Vgate_drive) thực sự là một ý tưởng rất tốt trong tất cả các mạch có tải cảm ứng. Gắn zener gần với MOSFET. Anode đến nguồn và Cathode đến cổng để zener thường không tiến hành. | | Các MOSFE tốt hơn rất nhiều ở 26c / 10 Digikey, ví dụ IRLML6346 SOT23. Hoặc NDT3055 48c / 10 TO251 đã dẫn, hoặc RFD14N05 71c / 10 TO220.
Russell McMahon

...When MOSFETs fail they often go short-circuit drain to gate...Trích dẫn từ đây .
abdullah kahraman

Áp dụng 16V có thể giết chết các cổng Arduino của bạn.
abdullah kahraman

Câu trả lời:


7

Các mạch là tốt trong lý thuyết.
Cải thiện trong thực tế là cần thiết.

Thêm một diode zener nguồn cổng nói là 12V (> Vgate_drive) thực sự là một ý tưởng rất tốt trong tất cả các mạch có tải cảm ứng. Điều này ngăn chặn cổng được điều khiển phá hủy cao bằng cách ghép "điện dung Miller" với cống trong các biến đổi bất ngờ hoặc cực đoan của điện áp cống.

Gắn zener gần với MOSFET.
Kết nối Anode với nguồn và Cathode với cổng để zener không thường xuyên tiến hành.

Điện trở ổ đĩa cổng 10k (như được hiển thị) lớn và sẽ gây ra tắt và bật chậm và tiêu hao nhiều năng lượng hơn trong MOSFET. Đây có lẽ không phải là một vấn đề ở đây.

MOSFET được chọn là rất nhỏ trong ứng dụng này.
Các MOSFE tốt hơn rất nhiều hiện có tại Digikey bao gồm:

Cho 26c / 10 Digikey IRLML6346 SOT23 pkg, 30V, 3,4A, 0,06 Ohm, Vgsth = 1.1V = ngưỡng cổng Điện áp ..

NDT3055 48c / 10 TO251 dẫn 60V, 12A, 0,1 Ohm, Vgsth = 2V

RFD14N05 71c / 10 TO220 50V, 14A, 0,1 Ohm, 2V Vgsth.


THÊM

MOSFE BỀN VỮNG CHO DRV 3V:

Hệ thống chỉ vào thùng rác câu trả lời còn tôi :-( Vì vậy, -. MOSFET PHẢI có Vth (ngưỡng điện áp) không quá 2V để hoạt động đúng với 3v3 điều khiển cung cấp.
Không ai trong số các FETs gợi ý đáp ứng yêu cầu này.
Họ có thể làm việc sau một thời trang trên tải hiện tại nhưng bị thiếu và mất quá nhiều và giải pháp không mở rộng tốt cho tải lớn hơn.
Có vẻ như IRF FETS trong phạm vi kích thước có liên quan đến Vth (của Vgsth) <= 2 volt TẤT CẢ có mã số gồm 4 chữ số bắt đầu bằng 7 trừ IRF3708 .

Các FET OK bao gồm IRFxxxx trong đó xxxx = 3708 6607 7201 6321 7326 7342 7353 7403 7406 7416 7455 7463 7468 7470

Sẽ có những người khác nhưng tất cả những người được đề xuất dường như có Vth = 4V hoặc 5V và là cận biên hoặc tệ hơn trong ứng dụng này.

Vgsth hoặc Vth cần ít nhất một Volt và lý tưởng hơn vài volt so với điện áp ổ đĩa cổng thực tế.


Vâng, tôi sẽ đi theo cách an toàn và tôi sẽ sử dụng một mosfet khác. Điều đó và các diode zener có lẽ nên thực hiện các mẹo. Trong cửa hàng điện tử gần nơi tôi sống, họ không có mosfet mà bạn đề xuất, nhưng họ có: IRF520, IRF530, IRL530, IRF540, IIRF730, IRF740, IRF830, IRF840, IRF9140, IRF9540, IRF9540 IRFDD110, IRFD9120, IRFP50, IRFP054, IRFP140, IRFP150, IRFP450, IRFP520, IRFP9140, IRFZ44, IRFZ46. Tôi cho rằng tôi có thể đi IRF520 chẳng hạn? dòng thoát liên tục là 6,5 đến 9,2 A. Min Vss là 2V và tối đa là 4V, điều đó có ổn không đối với arduino?
Dyte

IRF520 là tốt cho một Arduino để lái xe. Min Vss và "max Vss" không hoàn toàn như bạn nghĩ, đó là điện áp "ngưỡng", nơi MOSFET bắt đầu tiến hành. VSS tối đa cao hơn đáng kể (trên 5v, Arduino sẽ xuất ra). Vượt quá thứ hạng cao hơn đó (20V?) Và bạn sẽ phá vỡ FET.
Bryan Boettcher

Nó hoạt động bằng cách sử dụng IRF520 MOSFET và diode zener 5.1 V, và có lẽ sẽ tiếp tục hoạt động trong thời gian này :) Cảm ơn rất nhiều vì đã giúp tôi. Tất cả các câu trả lời đã giúp tôi, nhưng bạn đã xây dựng các điốt zener và các loại mosfet cụ thể, vì vậy tôi chấp nhận câu trả lời của bạn.
Dyte

@Russell McMahon: Điện áp đầu ra arduino của tôi là (ít hơn một chút) 5V, không phải 3V3. Điều đó có làm thay đổi tình hình không?
Dyte

10

Van của bạn được đánh giá ở mức 500mA ở mức 12 V. Nếu bạn cung cấp 16V, nó sẽ rút ra hơn 500mA. Giả sử nó là một điện trở, nó sẽ rút ra 667mA.

Dòng tối đa tuyệt đối cho MOSFET bạn sử dụng là 500mA liên tục. Bất cứ điều gì trên xếp hạng tối đa tuyệt đối có thể phá hủy thiết bị. Đây có lẽ là lý do tại sao bạn đang nhìn thấy vấn đề độ tin cậy.

Không có chế độ thất bại được đảm bảo cho MOSFET, vì vậy tôi không ngạc nhiên rằng nó sẽ thất bại theo cách làm hỏng đầu ra Arduino.

Như Jason đã đề cập trong câu trả lời được liên kết, BS170 là một lựa chọn kém của MOSFET. Bạn cần một cái tốt hơn. Chọn một trong trường hợp TO-220 được đánh giá ở một số ampe. Bạn cũng cần đảm bảo VSS được xếp hạng cho ổ đĩa logic 5V.

Bạn đang sử dụng diode nào?


Xin chào Mark, Diode tôi sử dụng là 1N4001: fairchildsemi.com/ds/BS/BS170.pdf
Dyte

5

Van của bạn được đánh giá cho ~ 500 mA. Một BS170 cũng được đánh giá 500 mA, nhưng đó là con số doanh số. Tôi sẽ sử dụng một FET được đánh giá cao hơn (nhiều) ở đây, 500mA thông qua TO92 khiến tôi lo lắng. Và bạn có điện trở cổng 1k, đó là một ý tưởng tốt trong hầu hết các trường hợp, nhưng nó có thể khiến FET kém chuyển đổi quá chậm để tồn tại 0,5A.

Bạn đang sử dụng diode gì? Nó phải được xếp hạng 0,5A, vì vậy 1n4148 sẽ không được thực hiện. Tôi không chắc chắn, nhưng nó thực sự có thể nhận được hơn 0,5 bởi vì phần chuyển động của giá trị có thể gây ra sự tăng đột biến thậm chí lớn hơn so với một cuộn dây đơn giản.

Trong ảnh của bạn, bạn có dòng trả về giá trị chảy qua kết nối mặt đất Arduino. Tôi sẽ chuyển nó thành một ngôi sao: kết nối mặt đất arduino để trực tiếp với nguồn điện. Hoặc tốt hơn nhiều: sử dụng một cặp quang điện để cách ly mạch điện cao khỏi Arduino (và sử dụng hai nguồn cung cấp năng lượng riêng biệt).


Diode tôi sử dụng là 1N4001. diodes.com/datasheets/ds28002.pdf Tôi không nghĩ đến một khớp nối opto. Đó là một kịch bản tốt để điều tra :)
Dyte

5

Bạn nên có một điện trở nguồn cổng trên MOSFET để cổng không thể nổi lên nếu đầu ra Arduino có trở kháng cao. Vì nguồn cung cấp điện từ và nguồn cung cấp Arduino là riêng biệt, kịch bản này có thể xảy ra (trừ khi bạn đảm bảo bằng thiết kế rằng Arduino luôn được đặt lên hàng đầu.)

Có phải MOSFET thực sự cách xa điện từ không? Nếu vậy, nó nên được di chuyển gần hơn nhiều. Di chuyển nó để cống trực tiếp cắm vào dải protoboard nơi dây màu đỏ đi đến đế và diode. Sau đó thực hiện kết nối nguồn ngắn với dải GND. Tốt hơn là có một vòng tín hiệu cổng dài hơn (ở công suất thấp) so với một vòng dài mang điện. Bạn cũng có thể di chuyển Arduino đến gần đế điện hơn, giữ cho tất cả các vòng lặp đó ngắn lại.


Theo một điện trở nguồn cổng, bạn có nghĩa là một điện trở giữa cổng và nguồn của mosfet? Xin lỗi nếu đây là một câu hỏi ngu ngốc :). Bạn đề nghị giá trị gì? Về khoảng cách, không, tất cả các thành phần gần nhau, tôi có mạch này được hàn trên một PCB tự khắc. Chỉ có dây để arduino là dài hơn. Tôi phải nói rằng, tôi không biết rằng điều này tạo ra sự khác biệt nào. Tôi nghĩ rằng sự khác biệt về thời gian mà hiện tại di chuyển thêm vài cm là không đáng kể.
Dyte

@Dyte Có, một điện trở giữa cổng và nguồn.
Adam Lawrence

@Dyte, tôi tưởng tượng một điện trở nguồn cổng 10k sẽ ổn. Mục tiêu là để đảm bảo rằng cổng của MOSFET không nổi. Bạn muốn một cái gì đó đủ thấp để có thể "chiến thắng" trước các phần tử mạch ký sinh, nhưng đủ cao để đầu ra Arduino có thể "chiến thắng" khi cần bật MOSFET.
ajs410

3

Mạch như minh họa trông ổn, cung cấp kết nối mặt đất duy nhất giữa bo mạch Arduino và cực âm của nguồn cung cấp +16 là dây màu xanh ngắn. Mặt khác, có thể quần short tình cờ có thể gây ra những điều xấu xảy ra. Thật khó để đoán chính xác những gì có thể xảy ra mà không nhìn thấy các bảng có vấn đề thực sự được đặt ra như thế nào.

Nếu bạn đang đẩy các thông số kỹ thuật của MOSFET của mình, nó có thể dễ dàng thất bại theo cách gửi +16 ra khỏi cổng, nhưng nếu các điện trở như được minh họa, tôi sẽ hy vọng Arduino sẽ được bảo vệ khá tốt.


1

Trước hết, bạn cần điốt chuyển mạch cực nhanh chứ không phải các điốt 2n4001-4 giá rẻ này, khi sử dụng động cơ hoặc cuộn dây. Chuyển đổi càng nhanh, BEMF càng được tạo ra. Ngoài ra, sử dụng một diode chuyển đổi 914 đến cổng mosfet từ arduino và một resister kéo / xuống 10k từ cổng xuống đất.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.