Controlador de lado alto Arduino con hasta 30 V

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Estoy experimentando con el circuito para un controlador de lado alto Arduino de Nick Gammon :

Necesitoqueelcircuitofuncioneconunrangodevoltajede22Va30Vyloidealesquepermanezcafrío.Todolodemásestábien,elMOSFETmanejacorrientesaltassinproblemas,peromiproblemaesconelnpn-transistor,quesecalientamucho,especialmentea30V.Estoyusando2N2222.

¿Sepuedeajustarelcircuitodetalmaneraquenohayanecesidaddedisipadoresdecaloroelementosmáspoderosos?

EDITAR:Despuésdelassugerenciasde@Nicky@Edgar,cambiéR1con1.2KyR2con4.7k.Ahoraelcircuitoseestáejecutandodurante~45minsinproblemas,yestámuchomásfresco,inclusopuedotocareltransistor:)

Talveztuvequeexplicarmejoraloquemereferíacon'calorextremo':despuésdeunpardeminutosseactivóelapagadotérmico.Esecalor.

TambiénestoyconsiderandocambiaralasoluciónsoloparaMOSFET,basadaenelsitio2delaFigura3en esta nota de aplicación de Vishay :

Configurar el divisor en 4.7k / 15k debería darme menos de 2mA a través del N-MOSFET ( según TINA ¡Lo hice y funciona como un encanto! ) así que esto debería ser aún más fresco. También debería poder manejar voltajes aún más altos sin el zener, pero supongo que no hace daño dejarlo como protección contra sobrecargas.

    
pregunta Vladimir

3 respuestas

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La corriente que atraviesa el transistor está controlada por R1, por lo que sugeriría aumentarlo un poco en este caso. Quizás a 1k o 2k. Si D2 conduce, entonces tendrá una caída (aproximadamente) de 30V sobre 330Ω, lo que sería 90 mA y, por lo tanto, 2.7W de disipación de potencia, que es mayor que la capacidad nominal del transistor.

    
respondido por el Nick Gammon
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Siguiendo las sugerencias de @dim, propongo un esquema alternativo:

En este caso, si Q1 está conduciendo, entonces R2 y R3 forman un divisor de voltaje:

Vout = (30 * 3300) / (1000 + 3300)
Vout = 23V

Por lo tanto, Vgs en Q2 es 7 (30 - 23).

La corriente a través de Q1 (Ic) sería de solo 7 mA, por lo que no se calentaría. La corriente a través de la base sería de aproximadamente 0,5 mA, lo cual está dentro de las especificaciones para un pin de salida del microcontrolador.

El transistor NPN Q1 tendría que elegirse de modo que su voltaje colector-emisor (Vce) estuviera en el rango. El 2N3904 tiene un máximo absoluto de 40V, por lo que 30V allí (si Q1 no fuera conductor) sería aceptable. Un PN2222 sería marginal (su Vce máximo es de 30 V), sin embargo, el PN2222A podría estar bien (Vce máximo de 40 V).

  

Necesito que el circuito funcione con un rango de voltaje de 22V a 30V ...

Lo anterior sería un poco marginal a 22V porque la salida del divisor de voltaje sería:

Vout = (22 * 3300) / (1000 + 3300)
Vout = 17V

Por lo tanto, Vgs en Q2 es 13 (30 - 17). El MOSFET citado (FQP47P06) debería estar bien, ya que tiene un Vgs máximo de 25V.

    
respondido por el Nick Gammon
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Q1 actúa como una fuente de corriente conmutada, suministrando 0 o 4.4V / 330R = aproximadamente 13mA a ... uuuh, R2D2 ... definiendo el voltaje a través de la puerta Q2 (suponiendo que la base Q1 está conectada a 0V o 5V).

Este 13mA es bastante independiente de su suministro variable de 22-30 V, que es una buena característica del diseño.

Como R2 es 1K y bajaría 13V, D2 se enciende, limitando Vgs a -10V (pasando de 10mA a R2 dejando 3mA para D2).

Esto significa que, a 30 V en, Vce en Q1 es de 20 V a 4,4 V, llámelo a 16 V para una disipación de potencia de más de 200 mw; probablemente tolerable pero vale la pena reducirlo.

Obviamente, aumente R1: pero si lo aumenta a 1kilohm, solo tiene una división de 4.4mA entre R2 y D2. Digamos que está dispuesto a reducir la corriente zener a 2.2mA (lo que reducirá Vgs ligeramente ; busque la curva IV para un zener en su hoja de datos) dejando 2.2mA a través de R2: a 10 V eso significa R2 = 4.545K - llámalo 4.7K.

Si decide que necesita 3 mA en el zener, no puede aumentar R1 tanto sin perder los márgenes de seguridad; duplícalo a 680R dando 6,5 mA, 3-ish para el zener y 3-ish para el R2; haciendo R2 en algún lugar alrededor de 3.3K.

    
respondido por el Brian Drummond

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