¿Cuál es el esquema apropiado para conducir este MOSFET de una clavija de microcontrolador a través de este o este ¿optoacoplador? El MOSFET impulsará un motor a 24V, 6A.
@Madmanguruman - ¡un gran trabajo de acicalamiento!
Respuestas
¿Demasiados anuncios?El MOSFET sugerido no es adecuado para esta aplicación. Existe un grave riesgo de que el resultado sea una ruina humeante :-(. Principalmente, ese FET es sólo muy, muy marginalmente adecuado para la tarea. Se podría hacer funcionar si fuera todo lo que tienes, pero hay FETs mucho más adecuados disponibles, probablemente con poco o ningún coste adicional.
Los principales problemas son que el FET tiene una resistencia de encendido muy mala (= alta), lo que conlleva una alta disipación de energía y un nivel reducido de accionamiento del motor. Esto último no es demasiado significativo, pero es innecesario.
Considere - la hoja de datos dice que la resistencia de encendido (Rdson - especificado en la parte superior derecha de la página 1) = \$0.18 \Omega\$ . Disipación de energía = \$ I^2 \times R\$ por lo que a 6A la pérdida de potencia será \$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W\$ . Esto es fácil de manejar en un paquete TO220 con un disipador de calor adecuado (algo mejor que un tipo de bandera preferiblemente), pero esta disipación es totalmente innecesaria ya que hay FETs de Rdson mucho más bajos. La caída de tensión será \$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V\$ . Eso es \$ \frac{1}{24} =~ 4%\$ de la tensión de alimentación. Eso no es enorme, pero toma innecesariamente la tensión que podría estar siendo aplicada al motor.
Ese MOSFET es en stock en digikey por 1,41 dólares en 1.s.
PERO
Por 94 céntimos en 1's también en stock en Digikey puede tener el ultra magnífico MOSFET IPP096N03L. Esto es sólo 30V nominal, pero tiene \$I_{max} = 35A\$ , \$R_{DS(on)}\$ de \$10 m \Omega\$ (!!!) y una tensión de umbral máxima (tensión de encendido de 2,2 voltios. Se trata de un FET absolutamente magnífico tanto por su precio como en términos absolutos.
En el 6A tienes \$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW\$ disipación. Se sentirá caliente al tacto cuando se ejecuta sin un disipador de calor.
Si quieres un poco más de margen de tensión puedes conseguir el 97 céntimos en stock 55V, 25A, \$25 m \Omega\$ IPB25N06S3-2 - aunque el umbral de la puerta se está volviendo marginal para el funcionamiento a 5V.
Utilizando el sistema de selección de parámetros de Digikey, especifiquemos el "FET ideal para esta y otras aplicaciones similares". 100V, 50A, puerta lógica (baja tensión de encendido, \$ R_{ds(on)} \$ < \$ 50 m \Omega\$ .
Un poco más caro en 1,55 $ en 1 en stock en Digikey PERO 100V, 46A, \$ 24 m \Omega\$ \$R_{ds(on)} \$ típico, 2V \$V_{th}\$ ... el absolutamente magnífico BUK95/9629-100B donde hacer ¿de dónde sacan estos números de pieza? :-)
Incluso con sólo 3V de accionamiento de la puerta, a 6A \$R_{ds(on)}\$ será sobre \$35 m \Omega\$ o unos 1,25 vatios de disipación. A 5V de accionamiento de la puerta \$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega\$ dando una dssipación de unos 900 mW. Un encapsulado TO220 sería demasiado caliente para tocarlo en aire libre con una disipación de 1 a 1,25 vatios - digamos que unos 60 a 80 C de aumento. Aceptable, pero más caliente de lo necesario. Cualquier tipo de disipador de calor lo reduciría a una temperatura agradable.
Este circuito desde aquí es casi exactamente lo que quieres y me ahorra dibujar uno :-).
Sustituya el BUZ71A por el MOSFET de su elección, como se ha indicado anteriormente.
Entrada:
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Cualquiera: X3 es la entrada del microcontrolador. Se pone en alto para el encendido y en bajo para el apagado. "PWM5V" está conectado a tierra.
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O: X3 está conectado a Vcc. PWM5V es manejado por el pin del microcontrolador - bajo = encendido, alto = apagado.
Como se muestra \$R1 = 270 \Omega\$ .
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La corriente es \$ I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}\$
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o Resistor es \$ R = \frac{(Vcc-1.4)}{I} \$
Para Vcc = 5V y \$270 \Omega\$ I aquí =~ 13 mA. Si quisieras, por ejemplo, 10 mA, entonces \$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega\$ - digamos 330R
La salida:
R3 tira de la puerta del FET a tierra cuando está apagado. Por sí mismo 1K a 10k estaría bien - El valor afecta al tiempo de apagado pero no es demasiado importante para el accionamiento estático. PERO lo usaremos aquí para hacer un divisor de voltaje para reducir el voltaje de la puerta del FET cuando está encendido. Por lo tanto, hacer R3 el mismo valor que R2 - véase el párrafo siguiente.
R2 se muestra en +24 Vdc pero esto es demasiado alto para la capacidad máxima de la puerta del FET. Llevarlo a +12 Vdc sería bueno y +5Vdc estaría bien si se utilizan los FETs de puerta lógica mencionados. PERO aquí usaré 24 Vdc y usaré R2 + R3 para dividir la tensión de alimentación por 2 para limitar Vgate a un valor seguro para el FET.
R2 ajusta la corriente de carga del condensador de la puerta del FET. Si se ajusta R2 = 2k2 se obtiene una corriente de carga de ~10 mA. Ajuste R3 = R2 como en el caso anterior.
También, agregue un zener de 15V a través de R3, cátodo a la puerta del FET, ánodo o tierra, Esto proporciona. protección de la puerta contra los transitorios de sobretensión.
El motor se conecta como se muestra.
D1 DEBE incluirse - esto proporciona protección contra el pico de contrapresión que se produce cuando el motor se apaga. Sin esto el sistema morirá casi instantáneamente. El diodo BY229 mostrado está bien, pero es excesivo. Cualquier diodo de 2A o más será suficiente. Un RL204 es sólo uno de una amplia gama de diodos que podrían ser adecuados. Un diodo de alta velocidad puede ayudar ligeramente, pero no es esencial.
Velocidad de conmutación : Como se muestra el circuito es adecuado para el control de encendido/apagado o PWM lento. Cualquier cosa hasta unos 10 kHz debería funcionar bien./ Para un PWM más rápido se requiere un controlador adecuadamente diseñado.
¿Dices que es un trastorno obsesivo-compulsivo? Hmmm. Puede que a ustedes les parezca bien, pero yo sólo veo un desastre donde estaban mis ecuaciones. Es de suponer que lo que antes era legible para todos los espectadores ahora es un galimatías para mí y para un número desconocido de otros usuarios. Estoy usando Chrome - comprueba con IE - sip se ve bien en IE. Lo que has hecho es tomar algo cobby pero universal y reemplazarlo con algo que es específico del navegador. Es de suponer que esta es otra ventaja del enfoque Wiki.
user4245
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En cuanto al MOSFET, un optoacoplador es sólo un transistor.
En lo que respecta al microcontrolador, un optoacoplador es sólo un LED.
Por lo tanto, todo lo que necesitas es un circuito MOSFET normal impulsado por un transistor, y un circuito LED normal impulsado por un microcontrolador.
Este es un ejemplo de conducción de un MOSFET con un transistor:
Así que Q2 es el lado de salida del opto-acoplador. R2 sería sustituido por el lado del LED de entrada del optoacoplador y su resistencia limitadora de corriente.
Mi principal preocupación era cómo conducir el MOSFET, ya que nunca he trabajado con uno.. Si necesito resistencias adicionales, si el MOSFET es 0 o 1 activado..
@m.Alin - Esto es un poco confuso, porque no estarás conduciendo la base del transistor (como has dicho), pero también porque es inversor: ¡si tu pin de E/S está alto el MOSFET estará apagado! En mi respuesta explico otra forma (no inversora) de conectarlo.
lillq
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El aislamiento del optoacoplador tiene la ventaja de que puedes colocar su transistor de salida donde quieras, independientemente de la tensión de alimentación del microcontrolador.
Accionar el optoacoplador significa accionar su LED. Si el microcontrolador no puede accionarlo directamente, necesitarás un pequeño transistor para ello.
A continuación, coloca el transistor de salida del optoacoplador al MOSFET: colector en V+, emisor en la puerta. Coloca una resistencia entre la puerta y la tierra. De este modo, la puerta del MOSFET se conmuta entre V+ y tierra. El MOSFET no necesita los 24V para conmutar 6A, sin embargo, 5V es suficiente. Puedes limitar el voltaje de la puerta teniendo una resistencia en serie con el transistor del optoacoplador. Si el transistor a tierra es de 4k7 puedes elegir 10k para esto.
Si el LED del optoacoplador está encendido, el transistor conducirá y pondrá la puerta en alto, encendiendo el MOSFET. Si el LED está apagado, el transistor estará apagado, y la puerta será atraída hacia abajo por la resistencia.
