Cambie la fuente de 15V con un MOS por 0 / 5V digital (dc)

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Estoy intentando encender y apagar algunos dispositivos de 15V desde los puertos digitales de Arduino Uno (0 / 5V). Cada puerto debe controlar un grupo de cargas resistivas (luces) de un modelo de tren. Hay alrededor de 10 grupos de cargas, y me gustaría mantener los circuitos de conmutación simples. A partir de ahora consideraré solo una unidad de conmutación, un grupo de luces.

Quiero que la fuente de alimentación (VDC) encienda las luces tanto como sea posible cuando el puerto digital esté alto (5V) y las deje apagadas cuando esté bajo (0V).

Mi primer intento ha sido usar un MOSFET común, el 2N7000, con una resistencia desplegable para forzar a las luces a apagarse y asegurar el transistor en caso de que la carga se desconecte accidentalmente. R1 es de alto valor en comparación con la carga, por lo que la mayoría de los flujos actuales a la carga, y el umbral Vgs de 2N7000 es de alrededor de 2V; Parece que 5V debería encenderlo. Decidí que cada carga estaría compuesta de hasta 10 luces, 1'5k Ohm cada una, de modo que la R equivalente de 150 Ohm drenaría 100mA de VDC, debajo de ID máximo de 200mA para el MOSFET. Todos los motivos son comunes.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Así que este fue mi breve estudio. Sin embargo, una vez en el campo, las luces no eran tan brillantes y, después de realizar algunas pruebas teóricas, obtuve alrededor de 3V en el nodo de salida en lugar del esperado ~ 14V de la fuente de alimentación (VDC - Vds_on)

Después de buscar en línea, encontré que este transistor no puede ser apropiado para este trabajo, aunque no lo consideraría un trabajo de "electrónica de potencia". Tengo que añadir que no necesito una alta frecuencia de conmutación; tal vez unos 100Hz para un efecto de atenuación / desactivación de PWM regido por software, pero nada más.

Tiempo de preguntas (lo más importante primero):

  1. ¿Cómo puedo obtener los 14V en la salida?
  2. ¿Es inadecuado 2N7000 (y por qué)? ¿Qué [familia de] transistor podría usar en su lugar?
  3. ¿Crees que el circuito está bien? ¿Podría recomendarme algún mecanismo de seguridad (actual) para el lado Arduino?

Muchas gracias!

    
pregunta ferran

3 respuestas

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Tienes un MOSFET de canal N conectado como seguidor de la fuente. Un seguidor de la fuente (al igual que un seguidor de emisores para BJT) no puede tener un voltaje superior al que se coloca en la compuerta. De hecho, para un MOSFET, el voltaje de la fuente será un par de voltios menos que lo que está en la compuerta, por eso ve 3V. El hecho de conectar su carga a la fuente asegura que no podrá lograr un encendido completo a menos que la compuerta se eleve a más de 17 o 18 voltios del suelo. Pero no todo está perdido ....

Pregúntese a sí mismo, qué es lo que enciende el FET, la tensión entre la fuente y la fuente tiene que ser de un par de voltios o incluso más alto en algunos dispositivos. Esto solo puede significar que el fet está parcialmente encendido.

Debería considerar conectar a tierra la fuente y poner las luces del tren en el desagüe. Así: -

Rdesdondeconectaríaslasluces.Ahora,conlapuertamosfeta5Vconrespectoalafuenteconectadaatierra,elfetoseenciendemuchomejor.

OtraformaesusarunPchMOSFETmanejadodesdeunBJT:-

Debido a que la fuente del FET del canal P está hasta el suministro positivo, al bajar la compuerta a GND se asegura que se active la resistencia más baja. Sin embargo, no ejecute este circuito a más de 15 voltios, ya que el voltaje máximo de la puerta FET podría limitarse a 15 voltios (lea las hojas de datos) una gran cantidad de mosfets están bien para una fuente de puerta de +/- 20 voltios, pero algunos son solo clasificado a un máximo de 12 voltios.

    
respondido por el Andy aka
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El problema aquí es que está utilizando un MOSFET de canal N como un conmutador lateral alto.

Sí, el umbral puede ser 2V, pero esa es la diferencia de voltaje entre la compuerta y la fuente. Tu 5V está entre la puerta y el suelo. Entre el suelo y la fuente, tienes tu carga. Así que el voltaje en la compuerta, con respecto a la fuente, será mucho menor de lo que piensas.

Pruébelo: mida el voltaje entre la puerta y la fuente con un multímetro, vea qué es.

Para la conmutación lateral alta, debe utilizar un MOSFET de canal P y un NPN BJT para cambiarlo. Este es un circuito que uso en todo el lugar:

    
respondido por el Majenko
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Estás obteniendo exactamente lo que uno esperaría de ese circuito. No ha hecho un cambio, ha hecho un seguidor de origen (también conocido como un amplificador de drenaje común). Recientemente tuvimos otra pregunta en este sentido; las respuestas allí pueden ayudarlo.

Para resumir, el transistor solo se enciende cuando Vgs = 2V. Si Vg es 5V, eso significa que Vs no puede ser más de 3V o el transistor se apagará. Para arreglar esto, necesitas conectar a tierra la fuente. Esto corrige tanto Vg como Vs, dando Vgs = 5V. Conecte su carga entre el drenaje y el suministro de 15V.

    
respondido por el Adam Haun

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