Как управлять МОП-транзистором с оптопарой?

Какова правильная схема для управления этим полевым МОП-транзистором от вывода микроконтроллера через эту или эту оптопару? МОП-транзистор будет приводить в движение двигатель @ 24V, 6A.

Предлагаемый MOSFET не очень подходит для этого приложения. Существует серьезный риск того, что результатом станет курение :-(. В принципе, FET только очень и очень незначительно подходит для этой задачи. Его можно было бы заставить работать, если бы это было все, что у вас было, но есть намного-намного больше Подходящие FET доступны, вероятно, за небольшую плату или без дополнительной платы.

Основные проблемы заключаются в том, что FET имеет очень плохое (= высокое) сопротивление, что приводит к высокой рассеиваемой мощности и пониженному уровню привода к двигателю. Последнее не слишком важно, но не нужно.

Рассмотрим - в техпаспорте сказано, что сопротивление (Rdson - указано справа вверху на странице 1) = . Рассеиваемая мощность = поэтому при 6A потери мощности будут . Это легко обрабатывается в корпусе TO220 с адекватным радиатором (лучше, чем у типа флага), но такое большое рассеивание совершенно не требуется, так как доступно гораздо меньшее количество полевых транзисторов Rdson. Падение напряжения будет . Это от напряжения питания. Это не так много, но излишне снимает напряжение, которое может быть приложено к двигателю.I 2 × R ( 6 А ) 2 × 0,18 Ом = 6,5 Вт V = I × R = 6 В × 0,18 Ом = 1,1 В $0.18 \Omega$$I^2 \times R$$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$$\frac{1}{24} =~ 4%$

Этот MOSFET есть в наличии на digikey за $ 1,41 в 1.s.

НО

За 94 цента в 1 также есть в наличии на Digikey вы можете иметь ультра великолепный IPP096N03L MOSFET. Это только 30V рейтинга, но имеет , из (!!!) и максимальное пороговое напряжение (поворот на напряжении 2,2 вольт. Это совершенно великолепно FET как за деньги, так и в абсолютном выражении.R D S ( o n ) 10 м $I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$$10 m \Omega$

В 6А вы получите рассеяния. Он будет теплым на ощупь при работе без радиатора.$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

IPP096N03L технические данные

Если вы хотите немного больше запаса напряжения, вы можете получить 97 центов на складе 55 В, 25 А, IPB25N06S3-2 - хотя пороговое значение затвора становится незначительным для работы 5 В.$25 m \Omega$

Используя систему выбора параметров Digikey, зададим «идеальный FET для этого и аналогичных приложений. 100 В, 50 А, логический вентиль (низкое напряжение включения, < . 50 м $R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

Чуть дороже на $ 1,55 в 1 - х в наличии на Digikey НО 100В, 46А, типична, 2V ... Насквозь превосходное BUK95 / 9629-100B , где же они получают эти части числа от? :-)R d s ( o n ) V t $24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

Даже с приводом только 3 В, при 6 А будет около или около 1,25 Вт рассеиваемой мощности. При приводе 5 В затвора дает около 900 мВт рассеяния. Упаковка TO220 была бы слишком горячей, слишком мягкой на открытом воздухе с рассеиванием от 1 до 1,25 Вт - скажем, при повышении температуры от 60 до 80 ° C. Приемлемо, но горячее, чем нужно. Любой радиатор радиатора свел бы его к «хорошему и теплому».$R_{ds(on)}$$35 m \Omega$$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Эта схема отсюда - почти то, что вы хотите, и она спасает меня от рисования :-).

Замените BUZ71A на MOSFET по вашему выбору, как указано выше.

Входные данные:

• Либо: X3 - это вход от микроконтроллера. Это высокий для включения и низкий для выключения. «PWM5V» заземлен.

• Или: X3 подключен к Vcc. PWM5V управляется выводом микроконтроллера - низкий = включен, высокий = выключен.

$R1 = 270 \Omega$

• $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

Для Vcc = 5 В и I здесь = ~ 13 мА. Если вы хотите сказать 10 мА, тогда 10 мА - скажем, 330R$270 \Omega$$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

Выход:

R3 тянет ворота FET на землю, когда выключен. Само по себе от 1К до 10К было бы в порядке - значение влияет на время выключения, но не слишком важно для статического привода. НО мы будем использовать его здесь, чтобы сделать делитель напряжения, чтобы уменьшить напряжение на затворе FET при включении. Итак, сделайте R3 равным значению R2 - см. Следующий параграф.

R2 показан на уровне +24 В пост. Тока, но это слишком высоко для максимальной оценки FET. Было бы хорошо, если бы оно составляло +12 В пост. Тока, а + 5 В пост. НО здесь я буду использовать 24 В пост. Тока и использовать R2 + R3, чтобы разделить напряжение питания на 2, чтобы ограничить Vgate безопасным значением для FET.

R2 устанавливает зарядный ток затвора FET. Установка R2 = 2к2 дает ~ 10 мА привода. Установите R3 = R2, как указано выше.

Кроме того, добавьте 15-вольтовый стабилитрон через R3, катод к затвору полевого транзистора, анод заземления. Это обеспечивает. Защита ворот от перенапряжения.

Мотор подключается, как показано на рисунке.

D1 ДОЛЖЕН быть включен - это обеспечивает защиту от всплеска обратной ЭДС, который возникает при выключении двигателя. Без этого система умрет почти мгновенно. Показанный диод BY229 в порядке, но это перебор. Подойдет любой ток с номиналом 2 А или выше. RL204 только одна из обширного спектра диодов , которые подходят. Высокоскоростной диод здесь может немного помочь, но это не обязательно.

Скорость переключения : как показано, схема подходит для управления включением / выключением или медленным ШИМ. Все до 10 кГц должно работать нормально. / Для более быстрого ШИМ необходим правильно разработанный драйвер.

Что касается МОП-транзистора, то оптопара - это просто транзистор.

Что касается микроконтроллера, оптопара - это всего лишь светодиод.

Таким образом, все, что вам нужно, это обычная транзисторная схема MOSFET и обычная микроконтроллерная светодиодная схема.

Вот пример управления МОП-транзистором с транзистором:

Таким образом, Q2 является выходной стороной опто-купера. R2 будет заменен входной светодиодной стороной оптопары и его токоограничивающим резистором.

Изоляция оптопары дает вам преимущество в том, что вы можете разместить его выходной транзистор где угодно, независимо от напряжения питания микроконтроллера.
Управление оптопарой означает управление светодиодом. Если микроконтроллер не может управлять им напрямую, вам понадобится небольшой транзистор для этого.
Затем вы помещаете выходной транзистор оптопары в полевой МОП-транзистор: коллектор на V +, эмиттер на затвор. Поместите резистор между затвором и землей. Таким образом, вы переключите ворота MOSFET между V + и землей. МОП-транзистору не требуется 24 В для переключения 6 А, однако 5 В достаточно. Вы можете ограничить напряжение на затворе, подключив резистор последовательно с транзистором оптопары. Если транзистор на землю 4k7, вы можете выбрать 10k для этого.

Если светодиод оптопары включен, транзистор проведет и сделает затвор высоким, включив MOSFET. Если светодиод не горит, транзистор будет выключен, а затвор будет притянут резистором к низкому уровню.