Bagaimana cara mengendarai MOSFET dengan optocoupler?

Apa skema yang tepat untuk mengemudi ini MOSFET dari pin mikrokontroler melalui ini atau ini optocoupler? MOSFET akan menggerakkan motor @ 24V, 6A.

MOSFET yang disarankan tidak cocok untuk aplikasi ini. Ada risiko besar bahwa hasilnya adalah kehancuran merokok :-(. Pada prinsipnya, FET hanya sangat sedikit sesuai dengan tugas itu. Bisa dibuat bekerja jika hanya itu yang Anda miliki tetapi ada jauh lebih banyak lagi. FET yang sesuai tersedia, mungkin dengan sedikit atau tanpa biaya tambahan.

Masalah utama adalah bahwa FET memiliki resistansi yang sangat buruk (= tinggi), yang mengarah pada disipasi daya tinggi dan penurunan level drive ke motor. Yang terakhir ini tidak terlalu signifikan tetapi tidak perlu.

Pertimbangkan - lembar data mengatakan bahwa pada resistensi (Rdson - ditentukan di kanan atas pada halaman 1) = . Disipasi daya = Aku 2 × R sehingga pada 6A daya yang hilang akan ( 6 A ) 2 × 0,18 Ω = 6,5 W . Itu mudah ditangani dalam paket TO220 dengan heatsink yang memadai (agak lebih baik daripada jenis bendera lebih disukai) tetapi banyak pembuangan ini sama sekali tidak perlu karena Rdson FET yang lebih rendah tersedia. Penurunan tegangan adalah V = I × R = 6 V × 0.18 Ω $0.18 \Omega$$I^2 \times R$$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ . Itu$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$dari tegangan suplai. Itu tidak luas tetapi tidak perlu mengambil tegangan yang dapat diterapkan ke motor.$\frac{1}{24} =~ 4%$

MOSFET itu tersedia di digikey dengan harga $ 1,41 pada 1.s.

TAPI

Untuk 94 sen dalam 1 juga tersedia di Digikey Anda dapat memiliki MOSFET IPP096N03L yang sangat luar biasa. Ini hanya 30V dinilai, tetapi memiliki , R D S ( o n ) dari $I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$ (!!!) dan tegangan ambang maksimum (turn pada tegangan 2,2 volt. Ini adalah benar-benar hebat FET baik untuk uang dan secara absolut.$10 m \Omega$

Pada 6A Anda mendapatkan disipasi. Akan terasa hangat saat disentuh saat dijalankan tanpa heatsink.$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

Lembar data IPP096N03L

Jika Anda ingin ruang kepala tegangan sedikit lebih, Anda bisa mendapatkan 97 sen dalam stok 55V, 25A, IPB25N06S3-2 - meskipun ambang pintu gerbang semakin marginal untuk operasi 5V.$25 m \Omega$

Menggunakan spesifikasi Digikey ini sistem seleksi parameter mari kita yang "FET ideal untuk ini dan yang sejenis aplikasi. 100V, 50A, gerbang logika (turn rendah pada tegangan, < 50 m Ω .$R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

Sedikit dambakan di $ 1,55 dalam 1 dalam stok di Digikey NAMUN 100V, 46A, R d s ( o n ) khas, 2V V t h ... yang benar-benar luar biasa BUK95 / 9629-100B mana yang mereka mendapatkan nomor bagian ini dari ? :-)$24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

Bahkan dengan hanya 3V drive gerbang, di 6A akan menjadi sekitar 35 m Ω atau sekitar 1,25 Watt disipasi. Pada 5V gerbang drive R d s ( o n ) = 25 $R_{ds(on)}$$35 m \Omega$ memberikan sekitar 900 mW dssipation. Paket TO220 akan menjadi terlalu panas untuk menyentuh udara bebas dengan disipasi 1 hingga 1,25 Watt - katakanlah kenaikan 60 hingga 80 C. Dapat diterima tetapi lebih panas dari yang dibutuhkan. Semua jenis heat sink akan membawanya ke "nyaman dan hangat".$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Sirkuit ini dari sini hampir persis seperti yang Anda inginkan dan menyelamatkan saya menggambar satu :-).

Ganti BUZ71A dengan MOSFET pilihan Anda seperti di atas.

Memasukkan:

• Baik: X3 adalah input dari mikrokontroler. Ini didorong tinggi untuk hidup dan rendah untuk mati. "PWM5V" di-ground.

• Atau: X3 terhubung ke Vcc. PWM5V digerakkan oleh pin mikrokontroler - low = on, high = off.

Seperti yang ditunjukkan .$R1 = 270 \Omega$

• Saat ini adalah $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

$270 \Omega$$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

Keluaran:

R3 menarik gerbang FET ke ground saat off. Dengan sendirinya 1K hingga 10k akan baik-baik saja - Nilai memengaruhi waktu mematikan tetapi tidak terlalu penting untuk drive statis. TAPI kami akan menggunakannya di sini untuk membuat pembagi tegangan untuk mengurangi tegangan gerbang FET saat dinyalakan. Jadi, buat R3 dengan nilai yang sama dengan R2 - lihat paragraf berikutnya.

R2 ditunjukkan ke +24 Vdc tetapi ini terlalu tinggi untuk nilai gerbang maksimum FET. Membawa ke +12 Vdc akan bagus dan + 5Vdc akan baik-baik saja jika gerbang logika FET yang disebutkan digunakan. TETAPI di sini saya akan menggunakan 24 Vdc dan menggunakan R2 + R3 untuk membagi tegangan pasokan dengan 2 untuk membatasi Vgate ke nilai aman untuk FET.

R2 mengatur arus kapasitor gerbang FET saat ini. Set R2 = 2k2 menghasilkan ~ 10 mA drive. Atur R3 = R2 seperti di atas.

Juga, tambahkan zener 15V di R3, katoda ke gerbang FET, Anode o ground, Ini menyediakan. gerbang perlindungan terhadap transien tegangan lebih.

Motor terhubung seperti yang ditunjukkan.

D1 HARUS disertakan - ini memberikan perlindungan terhadap lonjakan ggl belakang yang terjadi ketika motor dimatikan. Tanpa ini, sistem akan mati hampir secara instan. Dioda BY229 yang ditunjukkan adalah OK tetapi berlebihan. Setiap 2A atau lebih besar dioda pengenal arus akan dilakukan. Sebuah RL204 hanyalah salah satu dari berbagai macam dioda yang akan sesuai. Dioda kecepatan tinggi di sini mungkin sedikit membantu tetapi tidak penting.

Kecepatan switching : Seperti ditunjukkan, sirkuit ini cocok untuk kontrol hidup / mati atau PWM lambat. Apa pun hingga sekitar 10 kHz harus berfungsi OK./ Untuk PWM yang lebih cepat diperlukan driver yang dirancang dengan benar.

Sejauh menyangkut MOSFET, optocoupler hanyalah sebuah transistor.

Sejauh menyangkut mikrokontroler, optocoupler hanyalah sebuah LED.

Jadi, yang Anda butuhkan hanyalah sirkuit MOSFET yang digerakkan oleh transistor normal, dan sirkuit LED yang digerakkan oleh mikrokontroler normal.

Berikut adalah contoh mengendarai MOSFET dengan transistor:

Jadi Q2 adalah sisi output dari opto-couper. R2 akan diganti oleh sisi LED input dari opto-coupler dan resistor pembatas arus.

Isolasi optocoupler memberi Anda keuntungan bahwa Anda dapat menempatkan transistor outputnya di mana pun Anda suka, terlepas dari tegangan suplai mikrokontroler.
Mengemudi opto-coupler berarti mengemudikan LED-nya. Jika mikrokontroler tidak dapat mengendarainya secara langsung, Anda memerlukan transistor kecil untuk itu.
Selanjutnya Anda menempatkan transistor keluaran optocoupler ke MOSFET: kolektor pada V +, emitor di gerbang. Tempatkan resistor antara gerbang dan tanah. Dengan cara ini Anda akan mengganti gerbang MOSFET antara V + dan ground. MOSFET tidak perlu 24V untuk beralih 6A, namun, 5V sudah cukup. Anda dapat membatasi tegangan gerbang dengan memiliki resistor secara seri dengan transistor optocoupler. Jika transistor ke ground adalah 4k7, Anda dapat memilih 10k untuk ini.

Jika LED optocoupler pada transistor akan melakukan dan membuat gerbang tinggi, menyalakan MOSFET. Jika LED mati, transistor akan mati, dan gerbang akan ditarik rendah oleh resistor.