¿Cómo elijo mi optoacoplador para conducir un solenoide con un MOSFET?

Un optoacoplador común tiene una salida de corriente: conectas el transistor de salida a Vcc y el emisor generará la corriente. Cuánto depende del CTR o del índice de transferencia actual. Eso no es mucho, y generalmente se expresa como un porcentaje. Por ejemplo, un CTR del 30% significa que necesita una entrada de 10 mA para obtener una salida de 3 mA. Use esos 3 mA para conducir la base de un BJT. Querrá que un Darlington conduzca y obtenga más de 100 mA de colector actual.

Pero un Darlington tiene un alto voltaje de saturación y puede quitar demasiado del voltaje de la fuente de alimentación del solenoide. Un MOSFET puede ser mejor. Pero los MOSFET son impulsados por voltaje, no por corriente como los BJT. Así que tienes que convertir la corriente de salida del optoacoplador en un voltaje. Nada más fácil: agregue una resistencia entre la compuerta y la tierra, y la corriente a través de ella causará una caída de voltaje, lo que activará el FET.

Lobuenoesquepuedeselegirelvoltajesimplementeeligiendoelvalorderesistenciacorrecto.Porejemplo,nuestros3mAcausaránunvoltajedecompuertade4.5Vatravésdeunaresistenciade1.5kΩ.Puedesentirsetentadoaelegirelvalorderesistenciaenlugaralto,peroesonoesnecesariamenteunabuenaidea.Eloptoacopladortieneunacorrientedefugacuandoestáapagado(llamado"corriente oscura") y eso también causará un voltaje de compuerta. Tendrá que asegurarse de que no llegue lo suficientemente alto como para activar el FET. Si la corriente oscura es de 10 µA (un valor bastante alto), la resistencia de 1.5 kΩ mostrará 15 mV en la compuerta del FET, y será lo suficientemente baja como para no encenderla. La 4.5 V de los 3 mA será suficiente si selecciona un puerta de nivel lógico FET.

El LTV817 es un optoacoplador de bajo costo que es perfecto para esto : mínimo 50% CTR, una corriente oscura de solo 100 nA y una tensión máxima de colector-emisor de 35 V.
Dado que el LTV817 tiene una corriente oscura tan baja, el valor de R1 se puede aumentar a 15 kΩ. Entonces, 300 µA son suficientes para obtener el voltaje de la puerta de 4,5 V, y la corriente oscura solo causará un voltaje de 1,5 V a través de la resistencia. Con un CTR del 50%, solo necesitará una corriente de entrada de 600 µA. Usa 2 mA para tener un margen.

Para el FET hay muchas opciones. El FDC855 , por ejemplo, le dará suficiente corriente a una tensión de 4.5 V en la puerta, lo que le dará una Resistencia de 36 mΩ: la caída de voltaje es de solo 24 mV y la disipación de potencia de 16 mW (es decir, el 0,2% de la potencia del solenoide).

Editar: seleccionando el FET correcto

Como he dicho, hay muchos FET adecuados para su aplicación. A menudo me refiero al FDC855 porque tiene un buen equilibrio entre costo y características. Por costo la regla es; cuanto más bajo sea \ $ R_ {DS (ON)} \ $ , más caro será el FET. Solo tiene que cambiar 0,67 A, eso es el promedio, y luego un \ $ R_ {DS (ON)} \ $ extremadamente bajo (puede bajarlos a 1 mΩ ) no es realmente necesario.

Encontró PMF290XN barato (aunque en Digikey es solo un 25% más barato que el FDC855, no 80%). Tiene un \ $ R_ {DS (ON)} \ $ un poco más alto de 350 mΩ, pero todavía no hay problema. La caída de voltaje es de 240 mV y la disipación de potencia de 160 mW. Eso es más que el FDC855, pero aún así está bien.

El \ $ R_ {DS (ON)} \ $ superior también pone un límite a la corriente. Para el PMF290XN eso es 1 A, lo cual no es bueno, pero es suficiente para la aplicación. El 2 A que lee en la hoja de datos es pulsado (un solo pulso de 10 µs). No lo lea como se permitiría 2 A continuo, el 1 A es la Clasificación Máxima Absoluta. Las corrientes más altas (pulsadas) solo muestran hacia dónde se dirige el gráfico.

Eche un vistazo a las figuras 6 y 7 también. La Figura 6 muestra que 3 V es suficiente para una corriente de drenaje de 1.5 A, por lo que es más que suficiente para su 0.67 A. La Figura 7 muestra que necesita 3.5 V para un \ $ R_ {DS (ON )} \ $ de 350 mΩ a 0.67 A.