Interruptor de motor MOSFET

Question

He leído todos los posts relacionados con el MOSFET aquí, pero ninguno parece responder a mi pregunta...

Véase la imagen para aclararlo. Cuando la salida digital 3 del Arduino UNO está en alto, el motor no se enciende. Con la salida 3 todavía alta, sondeo los terminales del motor con un multímetro y el motor empieza a funcionar y sube MUY lentamente de RPM. El voltaje medido sube lentamente desde unos pocos voltios. Cuando el medidor marca 10V, el MOSFET estaba tan caliente que derritió la protoboard. El motor está: http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/e_catalog.cgi?CAT_ID=rs_365sh

¿Esto se debe a la incapacidad del MOSFET para manejar la corriente de entrada del motor? ¿Es una mala elección del MOSFET? ¿Qué me falta aquí?

Answer 1

Dos problemas:

1. La tensión de umbral de la puerta (Vth) es de 3V-5V y el Arduino sólo puede suministrar 5V. Es posible que sólo esté encendiendo la pieza parcialmente. Si desea conducir el pin con una salida de Arduino, su voltaje de umbral de puerta máxima debe ser probablemente en el rango de 4V.

2. El MOSFET que has elegido tiene una resistencia nominal de 2,2ohm, que es bastante alta para accionar un motor. El enlace del motor que has publicado es en realidad para dos modelos de motor, uno que funciona a 5,2A es la variante de bajo voltaje. Si esto realmente está dibujando 5,2A (sospecho que no es, pero es toda la información que tengo) Y el MOSFET se encendió completamente, usted tendría

P _disipado \= 5,2A * 5,2A * 2,2Ω = 59,5Watts

Si tienes la otra variante y tu motor está consumiendo 1,32A, la potencia disipada en el interruptor sigue siendo alta para un FET con pestaña de plástico:

P _disipado \= 1,32A * 1,32A * 2,2Ω = 3,8W

La potencia disipada en tu interruptor es muy alta.

Haz esto:

1. Conecta tu motor a tu fuente de alimentación sin el MOSFET y mide la corriente
2. Si su corriente es demasiado alta para este MOSFET, elija un MOSFET con una menor resistencia de encendido y (preferiblemente) una menor tensión de umbral

Si tiene que elegir otro MOSFET, elija un MOSFET de lengüeta metálica para poder añadir un disipador si es necesario. Las lengüetas de plástico son estupendas, pero no para la creación de prototipos. Lo ideal es disipar la menor potencia posible en el MOSFET. Cualquier cosa con una resistencia de encendido de 0,1 ohmios y una tensión de umbral de puerta de menos de 4V debería funcionar bastante bien.

Para explicar tus síntomas, a medida que el MOSFET se calienta, la pieza se vuelve ligeramente más eficiente. Si se observan las curvas de funcionamiento frente a la temperatura, generalmente se obtiene un pequeño beneficio... hasta el fallo. Esta es la razón por la que el motor comienza a acelerar a medida que su MOSFET se calienta. Se cae menos voltaje en el MOSFET en comparación con el motor.

Answer 2

Gracias por todos los comentarios. slightlynybbled dio con la solución. Seleccioné un nuevo MOSFET (Digikey IRLB8721PBF-ND) y el problema quedó resuelto. Este nuevo modelo ofrece Rds de 8,7 mOhm para una baja disipación de energía y Vgs de 2,35V. El nivel de salida de 3,3V de Arduino cumple fácilmente los requisitos. Este modelo de MOSFET también ofrece una lengüeta metálica para controlar el calor, pero es poco probable que lo necesite ya que la disipación del circuito es de 2,5A * 2,5A * .008 ohm = 40mWatts. Por cierto ... mi motor está funcionando en 18V. Acabo de hacer un mal trabajo en indicar que correctamente en la imagen adjunta.

Incluiré capacitancia en mi circuito para la protección de Arduino como se sugiere. Y para aclarar, en el futuro publicaré un esquema en lugar de una imagen. Se ha tomado nota.

Answer 3

Recomiendo utilizar un opto-aislador entre la salida del Arduino y el MOSFET. También creo que el voltaje de la puerta es demasiado bajo para evitar el encendido completo.

Este es un ejemplo con opto-aislador (nótese que el control será invertido: cuando el pin del arduino esté en ON, el motor estará en OFF)

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Estos MOSFETS están bien para estas tareas. Están preparados para una alta tensión/corriente, tienen una resistencia de encendido muy baja e incluyen una protección de diodo integrada. Además, puedes conseguir algunas muestras gratuitas si lo pides amablemente. :)

Answer 4

No soy un experto, pero ya tuve un problema similar. Lo más probable es que tu MOSFET no esté totalmente encendido a 5V en la puerta. Incluso si la hoja de datos dice algo así como que el voltaje umbral es de alrededor de 4V, parece que este es el punto en el que el MOSFET comienza a abrirse, no cuando está completamente abierto. Cuando están en este estado "parcialmente abierto" los MOSFETs tienden a dejar pasar menos corriente a través de ellos y disipan el resto en forma de calor. De nuevo, no soy un experto, así que mejor no te fíes de mi palabra, pero esto fue lo que observé y entendí sobre lo que ocurre cuando tuve prácticamente el mismo problema que tú.