Conducción de electroimanes desde Arduino usando mosfets

Creo que el Arduino tiene un nivel de salida digital de 5 V y si miras la hoja de datos del BUZ11, verás este gráfico: -

Con un voltaje de control de fuente de compuerta de 5 V y una corriente de drenaje de 9 amperios, la caída de voltaje de la fuente de drenaje será de 0,7 voltios a 5 V, y este es un problema importante.

En otras palabras, debe conducir la puerta del BUZ11 con un nivel más alto como (por ejemplo) 10V. Con una unidad de 10 V y una corriente de drenaje de 9 amperios, la caída de voltaje será de aproximadamente 0,3 voltios y la disipación de potencia en el BUZ11 será de aproximadamente 2,7 vatios. Lo más probable es que necesite un disipador de calor, pero ciertamente no lo intente sin aumentar el voltaje de la compuerta a alrededor de 12V. Si su ciclo de trabajo de PWM se mantiene en un 50%, la disipación de potencia es teóricamente la mitad de 2,7 vatios, pero consideraría enfáticamente el uso de un controlador.

También puede encontrar un MOSFET de nivel lógico que tenga una resistencia más baja.

BUZ11, y de hecho la mayoría de los FET, necesitan algo más de 5v en la puerta para encenderse correctamente, realmente necesita al menos 10v. Puede obtener los llamados FET de 'nivel lógico', que se especifican para que se enciendan por completo con una unidad de compuerta de 5v.

Si solo iba a encenderlos y apagarlos, entonces la resistencia de 5.7k (de una fuente de 10v) la cortaría, los FET no consumen ninguna corriente de compuerta cuando están encendidos. Sin embargo, para encenderlos y apagarlos se requiere una gran cantidad de corriente para hacerlo rápidamente, hay una gran capacitancia efectiva de la puerta. Todo el tiempo que los FET se encienden o se apagan, disipan una gran cantidad de energía. Cambie lentamente, con frecuencia, o ambos, y pondrá mucha energía adicional en los paquetes. Por lo tanto, realmente necesita un 'controlador de puerta', capaz de apagar alrededor de un amplificador por FET. Con PWM muy lento puede salirse con menos.

Si usa un FET de nivel lógico, puede ser suficiente reemplazar la resistencia de 5.7k con 10 ohmios, y usar una salida por FET, para que pueda ingresar un poco más de corriente en las puertas. Esto puede estar bien con una baja frecuencia de PWM, pero tendrá que verificar. No estoy seguro de por qué hay una resistencia tan grande en el circuito, tal vez se deba al uso del Arduino para conducir transistores bipolares, donde se necesita una resistencia limitadora de corriente. Cuando se manejan FET, el problema es obtener suficiente corriente transitoria para cambiar rápidamente.

Para poner algunos números en el tiempo de conmutación, el IRL540 (vinculado en los comentarios) tiene un cargo de puerta de 50nC a 20v. Con 5.7k limitando la corriente a menos de 0.5mA, se necesitará 100uS para cambiar la carga hacia adentro y hacia afuera. Eso significa que si la frecuencia PWM es de 5 kHz, el FET nunca se apagará ni activará por completo, y pasará todo el tiempo disipando una parte significativa de 9A * 24v. Si usa una E / S por FET, con resistencia de la serie cero o casi cero, entonces incluso si la corriente es de solo 20 mA durante la conmutación, hará la transición en un 2.5uS, y el FET pasará la mayor parte de su tiempo libre, o en.

En 9A, los 40 mhm del BUZ11 se disiparán en 3 vatios. Eso es demasiado para un paquete TO220 simple, necesitará un disipador de calor. Y eso es antes de comenzar a agregar cualquier disipación de potencia de conmutación adicional.