¿Es esta una manera sensbile para cambiar una línea de 12V con 3.3V lógica

Question

Estoy empezando a aprender sobre la fabricación de cosas electrónicas, así que esto puede ser una pregunta tonta. Creo que esto es adecuadamente diferente a preguntas similares aquí.

Como primer proyecto estoy trabajando en hacer un controlador de ventilador basado alrededor de un ESP32/ESP8266 MCU (vengo de desarrollo de software, así que esto se siente como una ruta cómoda en). El ventilador es un ventilador de PC de 4 hilos (SUNON PMD1206PMB3-A 12V 3.4W). Tengo un sistema de trabajo para enviar la señal PWM para controlar la velocidad del ventilador y el plan para trabajar en la recuperación de tacómetro del ventilador, pero estoy teniendo un problema con la estabilidad del sistema en el arranque que creo que es debido a la estabilidad de potencia causada por el ventilador de dibujo actual, mientras que la MCU está arrancando. Un enfoque que estoy pensando es conseguir que el MCU para controlar la alimentación del ventilador y sólo se enciende cuando el arranque se ha completado (esto tiene la ventaja de permitir que el ventilador se apague cuando la velocidad ajustada es cero - el ciclo de trabajo cero extrañamente deja el ventilador funcionando a 20rpm).

Dado que el ESP32 utiliza 3.3V lógica no puedo conmutar directamente un MOSFET con una línea de la MCU, así que estaba pensando en usar algo como esto.

¿Es éste un planteamiento sensato? ¿Hay alguna forma mejor de hacerlo?

Tenga en cuenta que el +12V y +5V ya están disponibles en el circuito - aunque de mirar a este respuesta relacionada parece que podría dibujar desde el 12V.

Answer 1

Hay muchos problemas con tu circuito:

3. T1 se utiliza como seguidor de emisor. Por lo tanto, su salida será menos que la entrada de 3,3 V. Figura 700 mV para la caída B-E, y el máximo al que se acciona la puerta de Q1 es 2.6 V

4. Q1 se utiliza como seguidor de fuente. Su salida será antes menos que su entrada. A diferencia de un BJT, como es el T1, la tensión G-S no se conoce tan fácilmente. Para conducir cualquier corriente sustancial, debe al menos algo por encima de la tensión de umbral de puerta. Con sólo 2,6 V en la puerta, puede que no quede ninguna tensión para accionar el motor. Básicamente, el motor nunca se encenderá con este circuito.

5. Incluso si lo anterior no fueran problemas, no hay nada conduciendo la puerta de Q1 baja cuando se supone que el motor está apagado.

Un circuito simple que hace lo que usted quiere es utilizar un FET de canal N que puede ser conducido bien a partir de 3,3 V como un interruptor de lado bajo. Por ejemplo, el IRLML6344 sería adecuado en este caso. Tiene un máximo R _DSON de 37 mΩ con sólo 2,5 V de accionamiento de puerta.

Conecta el motor (con diodo como muestras) entre la fuente de alimentación de 12 V y el drenaje del FET, fuente a masa, y acciona la puerta directamente desde la salida digital de 0 a 3,3 V. Sí, así de fácil:

Answer 2

No, probablemente no sea un enfoque sensato porque el MOSFET de canal N está conectado como seguidor de fuente y, por lo tanto, no puede producir una salida de tensión superior a la tensión de accionamiento de la puerta. De hecho, con (digamos) 5 voltios aplicados a la base de T1, el emisor será de unos 4,3 voltios y esto impulsa la puerta del MOSFET. Sin embargo, el MOSFET necesita tal vez 4 voltios entre la puerta y la fuente para encenderlo correctamente, por lo que podría ver alrededor de un voltio a través de su motor.

La mejor manera es usar un MOSFET de canal P como este: -

Fuente de la imagen .

Answer 3

Si realmente necesitas conmutación en el lado positivo, necesitarás un mosfet de canal p. Estos no son tan difíciles si usted observa algunas cosas:

1. El mosfet de canal P se suele dibujar al revés, con la fuente en la parte superior (conectado a +12v)
2. Dado que el voltaje puerta-fuente es lo que los enciende y apaga, necesitas subir tu puerta a 12v para apagarla.
3. Para ello, conecte su colector a 12v a través de una resistencia de 1k.
4. Si cambias a un voltaje de motor más alto (por ejemplo 24v) ten cuidado de no exceder el voltaje máximo de la fuente de la puerta (generalmente cerca de 16v) cuando la puerta se tira hacia abajo. De lo contrario se quema la puerta, y no se enciende (experiencia personal). La mejor solucion es poner otra resistencia de 10k entre el colector y R1, para evitar que la puerta llegue a cero.

El circuito de abajo es similar a la respuesta descrita por Andy anteriormente, pero utilizando un transistor en lugar de un optoacoplador, ya que son más baratos y más pequeños.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 4

Aquí hay básicamente dos enfoques que son buenos:

Utiliza un MOSFET de canal N en el "lado bajo" de la carga, de modo que el drenaje se conecte a la carga y la fuente a masa.

Dependiendo de la tensión de umbral del MOSFET, puede ser suficiente con un accionamiento directo de la puerta del MOSFET desde el microcontrolador, y esto suele funcionar bien en sistemas que no necesitan ser muy rápidos o de muy alta potencia. Elegir un FET de nivel lógico (para estar seguro de que se enciende) es un buen enfoque.

(En algunos casos, como los sistemas de alta potencia y alta velocidad, es mejor accionar la puerta del MOSFET con fuerza, utilizando un controlador de puerta como un circuito integrado Microchip MCP1402 con una alimentación de 12 V).

También es una buena idea poner una resistencia de valor bastante alto desde la puerta a tierra, para purgar la carga almacenada en la puerta en caso de que el circuito controlador entre en un estado de alta Z, en cuyo caso la carga no se apagará. También puede utilizarse una pequeña resistencia en serie (digamos 10 ohmios) para amortiguar el zumbido formado por la capacitancia de la puerta del FET y la inductancia parásita del cableado de la puerta.

O bien, puede optar por un interruptor de lado alto. Si hay otra ruta de tierra común, o no estás seguro de cómo está conectada la tierra, y no quieres romper el circuito allí, a veces cortar el carril de +12V es un mejor enfoque.

Así que necesitamos un MOSFET de canal P.

Conecta la fuente a +12V, y conecta el drenador a la carga (lado positivo de la carga, a diferencia del caso de conmutación lateral baja en el que el MOSFET está conectado entre el negativo de la carga y tierra y el raíl de +12V está siempre conectado a la carga. En este caso de conmutación lateral alta vamos a dejar la masa conectada a la carga e insertar el MOSFET entre el raíl de +12V y el positivo de la carga).

Necesitaremos poner una resistencia pull-up entre la puerta y la fuente, digamos 10k, que mantendrá la puerta a +12V. El MOSFET de canal P permanecerá apagado por defecto.

Ahora, cuando la puerta es suficientemente negativa con respecto a la fuente, como cuando VG está por debajo de 10V o así con respecto a tierra, VGS será -2V o así, y el FET se encenderá.

No puedes simplemente conectar un microcontrolador que tenga, digamos, niveles lógicos de 0-3,3V a esto - el FET nunca se apagará. (Y puede que no le guste que le suban a +12V en ese pin).

Necesitamos otro transistor. Un pequeño MOSFET de canal N o un BJT NPN. No tiene que ser un dispositivo de alta potencia. Un 2N3904 estaría perfectamente bien, por ejemplo.

Conecta esto con el colector a la puerta del MOSFET de potencia, conecta el emisor a masa, y la base a tu circuito microcontrolador con una resistencia.

Ahora, cuando el pin MCU va a +3,3V, el pequeño transistor NPN se enciende y tira de la puerta del MOSFET de potencia de lado alto cerca de tierra, encendiéndolo y encendiendo la carga.

O... investigar la señal de entrada enable/PWM que se proporciona en los modernos ventiladores de PC brushless de cuatro hilos.

Answer 5

Aunque es probable que todas las sugerencias funcionen con tu ventilador, ten en cuenta que el fabricante del ventilador no recomienda la conmutación lado alto/lado bajo para controlar la velocidad del ventilador. Y como uno de los comentarios sugirió utilizar un ventilador pwm 4wire :)