Como dirigir um MOSFET com um acoplador óptico?

Qual é o esquema adequado para direcionar esse MOSFET de um pino de microcontrolador através deste ou deste acoplador óptico? O MOSFET acionará um motor a 24V, 6A.

O MOSFET sugerido não é adequado para esta aplicação. Existe um risco grave de que o resultado seja uma ruína de fumar :-(. Principalmente, que o FET é apenas muito, muito marginalmente adequado para a tarefa. Ele poderia funcionar se fosse tudo o que você tinha, mas há muito, muito, muito mais FETs adequados disponíveis, provavelmente com pouco ou nenhum custo extra.

Os principais problemas são que o FET tem uma resistência muito ruim (= alta), o que leva a uma dissipação de alta potência e a um nível reduzido de acionamento do motor. O último não é muito significativo, mas é desnecessário.

Considere - a folha de dados diz que a resistência (Rdson - especificada no canto superior direito na página 1) = $0.18 \Omega$ . Dissipação de energia = $I^2 \times R$ portanto, em 6A, a perda de potência será . Isso é facilmente manipulado em um pacote TO220 com um dissipador de calor adequado (de preferência um pouco melhor do que um tipo de bandeira), mas essa dissipação é totalmente desnecessária, pois há FETs Rdson mais baixos disponíveis. A queda de tensão será . Isso é da tensão de alimentação. Isso não é vasto, mas requer desnecessariamente a tensão que pode ser aplicada ao motor.V = I × R = 6 V × 0,18 Ω = 1,1 V $(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$$\frac{1}{24} =~ 4%$

Esse MOSFET está em estoque na digikey por US $ 1,41 em 1.s.

MAS

Por 94 centavos de dólar também em estoque na Digikey, você pode ter o magnífico IPP096N03L MOSFET. Possui apenas 30V de potência, mas possui , de (!!!) e uma tensão limite máxima (ative a tensão de 2,2 volts. Isso é absolutamente excelente FET tanto pelo dinheiro quanto em termos absolutos.R D S ( o n ) 10 m $I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$$10 m \Omega$

Em 6A você obtém dissipação. O toque ficará quente ao ser executado sem um dissipador de calor.$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

Folha de dados IPP096N03L

Se você quiser um pouco mais de tensão, poderá obter os 97 centavos em estoque 55V, 25A, IPB25N06S3-2 - embora o limiar do portão esteja ficando marginal para a operação de 5V.$25 m \Omega$

Usando o sistema de seleção de parâmetros da Digikey, vamos especificar o "FET ideal para esta e outras aplicações semelhantes. 100V, 50A, porta lógica (baixa voltagem na tensão, < . 50 m $R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

Ligeiramente mais caro em $ 1,55 em 1 de em estoque em Digikey MAS 100V, 46A, típico, 2V ... a absolutamente soberbo BUK95 / 9629-100B onde não eles obter estas parte números de? :-)R d s ( O n ) V t $24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

Mesmo com apenas acionamento de gate de 3V, a 6A haverá cerca de ou dissipação de cerca de 1,25 Watt. No acionamento do portão de 5V, fornecendo cerca de 900 mW de dissipação. Um pacote TO220 seria muito quente e tocaria o ar livre com dissipação de 1 a 1,25 Watt - digamos, aumento de 60 a 80 ° C. Aceitável, mas mais quente que o necessário. Qualquer tipo de dissipador de calor diminui para "agradável e quente". 35 m Ω R d s ( O n ) = 25 m $R_{ds(on)}$$35 m \Omega$$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

Este circuito daqui é quase exatamente o que você quer e me salva de desenhar um :-).

Substitua BUZ71A pelo MOSFET de sua escolha, conforme descrito acima.

Entrada:

• Ou: X3 é a entrada do microcontrolador. Isso é acionado alto para ligar e baixo para desligar. "PWM5V" está aterrado.

• Ou: X3 está conectado ao Vcc. O PWM5V é acionado pelo pino do microcontrolador - baixo = ativado, alto = desligado.

Como mostrado .$R1 = 270 \Omega$

• A corrente é$I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• ou o resistor é$R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

Para Vcc = 5V e I aqui = ~ 13 mA. Se você quisesse dizer 10 mA, então - diga 330RR = ( 5 V - 1,4 V $270 \Omega$$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

Saída:

R3 puxa a porta FET para o chão quando desligada. Por si só, de 1 a 10 k seria bom - o valor afeta o tempo de desligamento, mas não é muito importante para a unidade estática. MAS vamos usá-lo aqui para fazer um divisor de tensão para reduzir a tensão do portão FET quando ligado. Portanto, torne R3 o mesmo valor que R2 - veja o próximo parágrafo.

R2 é mostrado em +24 Vcc, mas isso é muito alto para a classificação máxima de portas do FET. Levar para +12 Vcc seria bom e + 5Vcc seria bom se os FETs da porta lógica mencionados fossem usados. MAS aqui vou usar 24 Vcc e usar R2 + R3 para dividir a tensão de alimentação por 2 para limitar o Vgate a um valor seguro para o FET.

R2 define a corrente de carga do capacitor da porta FET. O conjunto R2 = 2k2 fornece uma unidade de ~ 10 mA. Defina R3 = R2 como acima.

Além disso, adicione um zener de 15V no R3, catodo na porta FET, ânodo ou terra, isso fornece. proteção do portão contra transientes de sobretensão.

O motor conecta como mostrado.

D1 DEVE ser incluído - isso fornece proteção contra o pico traseiro da fem, que ocorre quando o motor é desligado. Sem isso, o sistema morrerá quase instantaneamente. O diodo BY229 mostrado está OK, mas está em excesso. Qualquer diodo nominal de corrente 2A ou superior serve. Um RL204 é apenas um dentre uma vasta gama de diodos adequados. Um diodo de alta velocidade aqui pode ajudar um pouco, mas não é essencial.

Velocidade de comutação : Como mostrado, o circuito é adequado para controle liga / desliga ou PWM lento. Qualquer coisa até 10 kHz deve funcionar bem./ Para um PWM mais rápido, é necessário um driver projetado adequadamente.

No que diz respeito ao MOSFET, um acoplador óptico é apenas um transistor.

No que diz respeito ao microcontrolador, um acoplador óptico é apenas um LED.

Portanto, tudo o que você precisa é de um circuito MOSFET normal acionado por transistor e um circuito LED normal acionado por microcontrolador.

Aqui está um exemplo de como dirigir um MOSFET com um transistor:

Então Q2 é o lado de saída do opto-couper. R2 seria substituído pelo lado do LED de entrada do opto-acoplador e seu resistor limitador de corrente.

O isolamento do acoplador óptico oferece a vantagem de poder colocar o transistor de saída em qualquer lugar que você quiser, independentemente da tensão de alimentação do microcontrolador.
Dirigir o opto-acoplador significa dirigir seu LED. Se o microcontrolador não puder acioná-lo diretamente, você precisará de um pequeno transistor para isso.
Em seguida, coloque o transistor de saída do acoplador óptico no coletor MOSFET: em V +, emissor no portão. Coloque um resistor entre o portão e o terra. Dessa forma, você alternará o portão do MOSFET entre V + e o solo. O MOSFET não precisa de 24V para alternar 6A, no entanto, 5V é suficiente. Você pode limitar a tensão do portão tendo um resistor em série com o transistor do acoplador óptico. Se o transistor de aterramento for 4k7, você poderá escolher 10k para isso.

Se o LED do acoplador óptico estiver no transistor, ele conduzirá e tornará a porta alta, ligando o MOSFET. Se o LED estiver apagado, o transistor estará desligado e a porta será puxada para baixo pelo resistor.