MOSFET controlado por optoacoplador usando Arduino

Navega tus respuestas
5

Tengo una pregunta sobre el uso de un Arduino para controlar un MOSFET con optoacoplador. La pregunta es, la tensión de alimentación puede variar de 5 a 36 voltios. Por ejemplo, a veces usaré un regulador de conmutación de 5V con una tira de LED de 5V, y otras veces usaré un 36V para suministrar algo más a 36V.

Elijo un MOSFET de Onsemi: NTD70N03R , tiene MAX VGS para 20V. Entonces, aplicar el máximo de 36V directamente a Gate solo matará al MOSFET, ¿verdad? Después de considerar otro tema , que usó un divisor de resistencia para reducir la tensión de la compuerta a la mitad de la tensión de alimentación. Esto está bien con una fuente de alimentación de 36V, pero tendré un voltaje demasiado bajo (5-0.4 / 2 = 2.3V, 0.4 es el voltaje de saturación del optoacoplador) usando el medio divisor bajo el voltaje de alimentación de 5V. El VGS (th) de NTD70N03R es 2V máximo, por lo que 2.3V está bien para "abrir" mi MOSFET. Pero después de considerar esta curva:

EncontréqueelRDS(encendido)esmásgrandeenVGSpequeñoscomo2.3V.AsíquequierounVGSmásgrandeparaRDSmáspequeño(activado),luegopenséusarundiodoZenerde10V 1N4740A Sin divisor de resistencia, aquí está mi esquema:

D1 es un LED para indicar, R3 es una resistencia desplegable para MOSFET, D2 es un diodo Zener de 10 V y R4 solo limita la corriente a través de D2. Por lo tanto, cuando la tensión de alimentación VEE < 10V, D2 y R4 no funcionarán, VGS = VEE; cuando VEE > 10V, D2 simplemente regula VGS a 10V, para un VEE máximo de 36V, la corriente a través de D2 será de 36-10 / 1k = 26mA, por debajo de IZM 91mA de 1N4740A, por lo que 1N4740A no morirá.

Soy un novato en electrónica, no sé si todo lo que dije (calcular y diseñar, etc.) es correcto. Definitivamente conectaré mi circuito para probarlo más tarde, pero me pregunto si puedo obtener algunas sugerencias.

    
pregunta iouzzr

2 respuestas

2

Si está utilizando un pin lógico de E / S que puede manejar 3.3V, la corriente en el diodo del opto será de: -

\ $ \ dfrac {3.3 voltios - V_ {F}} {330 \ Omega} \ $ donde Vf es un voltaje de diodo directo de aproximadamente 1.2V (consulte la hoja de datos de opto).

Esta es una corriente de aproximadamente 6,4 mA. La relación de transferencia actual del opto es de un mínimo de 50%, por lo que puede esperar entregar al menos 3,2 mA al emisor del fototransistor.

Podría ser más: de acuerdo con la hoja de datos del opto, el CTR puede llegar al 600%. Sin embargo, hay otros problemas para resolver. Si se ve en la página 7 de la hoja de datos, está bastante limitado a solo poder suministrar 5 mA desde el dispositivo cuando el voltaje del colector-emisor es superior a 10 V y debido a que su suministro es de 36 voltios, es probable que freír el chip si El CTR es superior al 100%.

Para evitar todo esto, me sentiría tentado a usar un regulador de voltaje de la fuente de 36 voltios: bájelo a 12 voltios y luego use el opto, sin necesidad de protección Zener.

    
respondido por el Andy aka
1

STOP

El Vds_max especificado eliminará el MOSFET que ha especificado.

El NTD70N03R MOSFET que ha especificado tiene un máximo Vds de 25 V, por lo que no debe operarlo a más de 20 V, y aún así con el debido cuidado.

¿Qué corriente máxima anticipas?
¿Cómo lo estás montando? ¿Qué velocidad de conmutación y ciclo de trabajo y usos generales de conmutación tiene previsto?

Si su carga es un amperio o muy pocos, entonces Rdson a cualquier valor superior a unos pocos voltios, Vgs será irrelevante. por ejemplo, a 25 miliOhm y 2A obtendría una disipación de 100 mW y tal vez un aumento de 10C cuando se dispara a PCB como se sugiere en la hoja de datos.
Por ejemplo, 20A, (o incluso 10A) tendrías problemas para mantener vivo el FET.

Es un dispositivo de 25 V, 70 A con una resistencia térmica de aproximadamente 100 C / W cuando se monta en el estilo típico. Rdson es de 8 miliOhm máx. A 20A, cuando la disipación sería I ^ 2R = 20 ^ 2 x 0.008 = 3.2W. El aumento de temperatura cuando se monta normalmente sería de unos 300 ° C por encima de la temperatura ambiente. Debe brillar en la oscuridad muy bien, pero no por mucho tiempo.

El circuito es relativamente sólido siempre y cuando se mantenga dentro de las especificaciones de todos los dispositivos involucrados. PERO el dispositivo que ha especificado sugiere que está tratando de lidiar con corrientes [bastante grandes ”[tm] para un principiante en electrónica. Se pueden producir todo tipo de pequeñas y desagradables trampas si usted desea lidiar con el tipo de corriente que este MOSFET puede manejar teóricamente. Sería prudente 'cortarte los dientes' a niveles de potencia que no recompensen las malas prácticas con la muerte instantánea (del dispositivo, si no la persona).

El diodo de captura a través de la carga es un 1N4007 clasificado en un amplificador. Esto puede estar bien para unos pocos amperios de corriente de carga dependiendo del ciclo de trabajo y la frecuencia de conmutación. Es un diodo lento y con algunas cargas esto puede importar. Para velocidades PWM serias, generalmente se requerirá un controlador de puerta. (Diga 100 mA a 1A capacidad de unidad de puerta) Las corrientes de compuerta grandes solo son necesarias para cargar y descargar la capacitancia de la compuerta, pero sin ellas puede tomar demasiado tiempo.

La compuerta zener D2 cumple una función muy importante, incluso si no es necesaria para la fijación de voltaje del variador y no debe omitirse. Si tiene una carga inductiva (y si no está absolutamente seguro por el diseño de que nunca tendrá, Murphy suministrará una tarde o temprano), entonces la capacitancia de Miller puede (en algún momento) acoplar el voltaje de drenaje a la compuerta. D2 detiene esto sobrevolta la puerta y excede Vgs y destruye el FET. Esta es una adición tan útil que vale la pena incluirla en casi cualquier aplicación de potencia FET.

El controlador de compuerta propuesto es lo suficientemente bueno para el encendido / apagado lento de la velocidad, pero a más que un rápido rastreo (por ejemplo, de 10 a unos 100 Hz) la velocidad de conmutación de la compuerta será demasiado lenta con pérdidas de conmutación horrendas. .

Eso es un comienzo ...

    
respondido por el Russell McMahon

Lea otras preguntas en las etiquetas

Circuito de preamplificador de micrófono Electret ¿Qué IDE libre usan todos los usuarios para el stm32? [cerrado]