Microcontrolador incapaz de conducir MOSFET

Observo que no tiene un solo condensador de desacoplamiento en el esquema. Cada vez que el MOSFET se enciende o apaga, puede haber algunas corrientes transitorias muy altas. Si no tiene ningún condensador de desacoplamiento, esas corrientes transitorias funcionarán contra la resistencia y la inductancia de los rieles de alimentación y causarán todo tipo de problemas, como el ruido y el restablecimiento de la MCU.

La MCU debe tener un condensador de 100 nF o menos. También coloque otro entre los coleccionistas de la etapa push-pull.

Finalmente, piensa en dónde fluye la corriente cuando cambias el transistor. Hay una corriente de bucle que fluye cuando lo apagas, y otro bucle cuando lo enciendes:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Ajusta tu diseño para hacer estos bucles lo más pequeños posible. Un bucle más pequeño significa una inductancia más pequeña, y usted desea una pequeña inductancia para minimizar la variación de voltaje cuando crea esas corrientes altas transitorias.

También hay un bucle menos obvio a través del drenaje de M1. Recuerde que M1 tiene cierta capacitancia y, a medida que la enciende o apaga, cierta corriente debe fluir a través de M1 para cambiar el voltaje a través de esa capacitancia. Sin embargo, sería demasiado complicado si dibujara todas las flechas, así que recuerda que Vcc es tan importante como el suelo y que todas esas conexiones sean cortas.

Probablemente hay un problema de conexión a tierra, la alta corriente está poniendo un transitorio en la tierra del microcontrolador. Intente alimentar el micro desde una fuente de alimentación independiente y conecte dos conductores al circuito de alimentación, con su propia fuente de 5V.

No hay nada de malo en utilizar los dos BJT sin resistencia de base (son seguidores emisores), de hecho, puede usar una resistencia de compuerta única en lugar de dos (vincular a los emisores directamente).

Está hablando de un MOSFET, pero ha representado un transistor de unión bipolar (BJT) en su esquema. Realmente debería tener una resistencia limitadora de corriente entre el microcontrolador y las bases de Q1 y Q2. Para elegir un valor, suponga que hay una caída de voltaje de 0.7V entre la base y el colector (conectado a GND) de Q2. La corriente trazada a través de ese camino se multiplicará por el factor beta BJT. Es decir, la corriente a través de la unión emisora-colectora de Q2 será (como máximo) beta * (0.7V / R), donde R es la resistencia que se pone en serie con la base y la beta es propiedad de su BJT. su ficha técnica. Si desea omitir todos los cálculos, simplemente coloque como una resistencia de 150 ohmios y vea si obtiene un mejor resultado.

Creo que el problema se debe a las altas corrientes que fluyen cargando las tapas de entrada BJT y las tapas de puerta MOSFET en el borde ascendente / descendente. Esta alta corriente que se extrae a través de la resistencia de salida del uC está causando una caída de voltaje. Recuerde que los voltajes en los condensadores no pueden cambiar instantáneamente y que algunas oscilaciones son inevitables.

Sin embargo, creo que este problema podría resolverse fácilmente reemplazando la etapa BJT con dos etapas comunes de inversor de emisores, con una resistencia de colector de ~ 1k Ohm en la primera y la misma o menos (100 o más o menos) para la siguiente etapa. Necesitaría dos BJT de NPN y algunas resistencias (los valores pueden variar mucho, solo en el rango de 1k y 500). Desde la uC hasta la entrada base del primer BJT, coloque una resistencia de tamaño pequeño (alrededor de 200 ohmios aproximadamente).

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Todo lo que hace es amortiguar la salida a través de dos inversores. Casi siempre que vea una señal que se comporta normalmente cuando está descargada y tiene alguna caída u oscilación cuando está conectada a su carga, puede estar seguro de que se trata de un "problema de carga". Esto solo significa que la resistencia de salida de la señal original es lo suficientemente baja para impulsar el pin, pero no la carga que intenta conectar. ¡Así que prueba un búfer! Si la versión beta de los BJT es 80+, debería saturar los voltajes de salida en los rieles.

Considere un cambio a alto en la salida de uC. Ahora, la única capacitancia vista por el uC es una unión de base-emisor, y su pico de transitorio alto está limitado por la resistencia de 200 ohmios. Esta salida alta enciende el BJT y hace que el nodo de salida (colector) caiga a la tensión de saturación (muy baja, tal vez .2V). Esto, a su vez, hace que la 2ª etapa deje de conducir y la compuerta MOSFET se coloca en VDD a través de la resistencia de 500 ohmios. Esta velocidad de carga / descarga se puede establecer por el valor del resistor de salida. Los valores más bajos de resistencia causarán un cambio más rápido, pero también disiparán más poder y causarán picos transitorios más grandes.

También diré que quizás no haya un problema aquí. Una pequeña caída como la de la salida no es lo suficientemente baja como para apagar el LED. Si amplías cualquier señal lo suficiente, comenzará a verse sucio.

El pico que se ve en la micro señal es la caída de la fuente de alimentación, (está extrayendo un pulso de 600 mA de la fuente), o el micro pin no puede suministrar suficiente corriente para impulsar la base del transistor.

Cuando vea este pico en la prueba de micro señal para ver si tiene un pico similar en su línea de micro Vcc. La adición de tapas de desacoplamiento en la línea de 5v en uno o más lugares (como R3, Q1 y micro Vcc) puede ayudar. Es posible que necesite más grande que la sugerida 100nf.

La línea de salida micro debe suministrar una corriente moderadamente alta (por un breve tiempo) a las bases de transistores. Esto es alrededor de 4.3v / 47 o 91ma para la base NPN. Esto está más allá de la capacidad de un solo pin de salida de un micro Atiny. Una solución para esto puede ser conectar en paralelo 2 o 3 de los micro pins y cambiarlos al mismo tiempo, esto daría una mayor capacidad de corriente del variador.