Luego de buscar en varios repositorios y páginas al concluir nos encontramos con la solución que te compartiremos aquí.
Solución:
El MOSFET sugerido no se adapta bien a esta aplicación. Existe un riesgo severo de que el resultado sea una ruina por fumar :-(. Básicamente, que FET es solo muy, muy marginalmente adecuado para la tarea. Podría funcionar si fuera todo lo que tenía, pero hay mucho, mucho más FET adecuados disponibles, probablemente a un costo adicional mínimo o nulo.
Los principales problemas son que el FET tiene una resistencia muy mala (= alta), lo que conduce a una alta disipación de potencia y a un nivel reducido de accionamiento del motor. Este último no es demasiado significativo pero es innecesario.
Considere: la hoja de datos dice que la resistencia de encendido (Rdson, especificada en la parte superior derecha de la página 1) = $ 0.18 Omega $. Disipación de energía = $ I ^ 2 times R $, por lo que a 6A la pérdida de energía será $ (6A) ^ 2 times 0.18 Omega = ~ 6.5W $. Eso se maneja fácilmente en un paquete TO220 con un disipador de calor adecuado (preferiblemente algo mejor que un tipo de bandera) pero esta disipación es totalmente innecesaria ya que hay disponibles Rdson FET mucho más bajos. La caída de voltaje será $ V = I times R = 6V times 0.18 Omega = ~ 1.1V $. Eso es $ frac 1 24 = ~ 4% $ del voltaje de suministro. Eso no es enorme, pero requiere voltaje innecesario que podría aplicarse al motor.
Ese MOSFET está disponible en digikey por $ 1.41 en 1.s.
PERO
Por 94 centavos en 1 también en stock en Digikey, puede tener el ultra magnífico MOSFET IPP096N03L. Esto solo tiene una clasificación de 30 V, pero tiene $ I_ max = 35A $, $ R_ DS (encendido) $ de $ 10 m Omega $ (!!!) y un voltaje de umbral máximo (gire en voltaje de 2.2 voltios Este es un FET absolutamente magnífico tanto por el dinero como en términos absolutos.
En 6A obtienes $ P_ diss = I ^ 2 times R = (6A) ^ 2 times 0.010 Omega = 360 mW $ disipación. Se sentirá caliente al tacto cuando se ejecute sin un disipador de calor.
Hoja de datos de IPP096N03L
Si desea un poco más de margen de voltaje, puede obtener los 97 centavos en stock 55V, 25A, $ 25 m Omega $ IPB25N06S3-2, aunque el umbral de la puerta se está volviendo marginal para la operación de 5V.
Usando el sistema de selección de parámetros de Digikey, especifiquemos el “FET ideal para esta y aplicaciones similares. 100V, 50A, puerta lógica (voltaje de encendido bajo, $ R_ ds (on) $ < $ 50 m Omega $.
Un poco más caro a $ 1.55 en 1 en stock en Digikey PERO 100V, 46A, $ 24 m Omega $ $ R_ ds (on) $ típico, 2V $ V_ th $ … el total excelente BUK95 / 9629-100B donde hacer obtienen estos números de pieza de? 🙂
Incluso con solo un controlador de puerta de 3V, a 6A $ R_ ds (on) $ será aproximadamente $ 35 m Omega $ o aproximadamente 1,25 Watt de disipación. En la puerta de 5 V, impulsa $ R_ ds (on) ~ = 25 m Omega $ dando aproximadamente 900 mW de dssipación. Un paquete TO220 estaría demasiado caliente para tocarlo en el aire libre con una disipación de 1 a 1,25 vatios, digamos alrededor de 60 a 80 C de aumento. Aceptable pero más caliente de lo necesario. Cualquier tipo de disipador de calor de piso lo reduciría a simplemente “agradable y cálido”.
Este circuito de aquí es casi exactamente lo que quieres y me ahorra dibujar uno :-).
Reemplace BUZ71A con el MOSFET de su elección como se indica arriba.
Aporte:
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O bien: X3 es la entrada del microcontrolador. Esto se maneja alto para encendido y bajo para apagado. “PWM5V” está conectado a tierra.
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O: X3 está conectado a Vcc. PWM5V es impulsado por el pin del microcontrolador: bajo = encendido, alto = apagado.
Como se muestra $ R1 = 270 Omega $.
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La actual es $ I = frac (Vcc-1.4) R1 $
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o la resistencia es $ R = frac (Vcc-1.4) I $
Para Vcc = 5V y $ 270 Omega $ I aquí = ~ 13 mA. Si quisiera decir 10 mA, entonces $ R = frac (5V-1.4V) 10mA = 360 Omega $ – digamos 330R
Producción:
R3 tira de la puerta FET a tierra cuando está apagado. Por sí solo, de 1K a 10k estaría bien: el valor afecta el tiempo de apagado, pero no es demasiado importante para static conducir. PERO lo usaremos aquí para hacer un divisor de voltaje para reducir el voltaje de la puerta FET cuando esté encendido. Por lo tanto, haga que R3 tenga el mismo valor que R2; consulte el siguiente párrafo.
R2 se muestra entrando en +24 Vdc pero esto es demasiado alto para la clasificación máxima de puerta FET. Llevarlo a +12 Vdc sería bueno y + 5Vdc estaría bien si se utilizan los FET de puerta lógica mencionados. PERO aquí usaré 24 Vdc y usaré R2 + R3 para dividir el voltaje de suministro por 2 para limitar Vgate a un valor seguro para el FET.
R2 establece la corriente de carga del condensador de la puerta FET. Establecer R2 = 2k2 proporciona una unidad de ~ 10 mA. Establezca R3 = R2 como se indicó anteriormente.
Además, agregue un zener de 15 V a través de R3, cátodo a la puerta FET, ánodo o tierra, esto proporciona. protección de puerta contra sobretensiones transitorias.
El motor se conecta como se muestra.
DEBE incluirse D1: esto proporciona protección contra el pico de fem posterior que se produce cuando se apaga el motor. Sin esto, el sistema morirá casi instantáneamente. El diodo BY229 que se muestra está bien, pero es excesivo. Cualquier diodo de corriente nominal de 2A o superior servirá. Un RL204 es solo uno de una amplia gama de diodos adecuados. Un diodo de alta velocidad aquí puede ayudar un poco, pero no es esencial.
Velocidad de conmutación : Como se muestra, el circuito es adecuado para control de encendido / apagado o PWM lento. Cualquier valor de hasta aproximadamente 10 kHz debería funcionar bien. / Para un PWM más rápido, se requiere un controlador diseñado correctamente.
En lo que respecta al MOSFET, un optoacoplador es solo un transistor.
En lo que respecta al microcontrolador, un optoacoplador es solo un LED.
Entonces, todo lo que necesita es un circuito MOSFET normal impulsado por transistor y un circuito LED normal impulsado por microcontrolador.
Aquí hay un ejemplo de conducción de un MOSFET con un transistor:
Entonces Q2 es el lado de salida del opto-cupé. R2 sería reemplazado por el lado del LED de entrada del optoacoplador y su resistencia limitadora de corriente.
El aislamiento del optoacoplador le brinda la ventaja de que puede colocar su transistor de salida en cualquier lugar que desee, independientemente de la tensión de alimentación del microcontrolador.
Accionar el optoacoplador significa accionar su LED. Si el microcontrolador no puede manejarlo directamente, necesitará un pequeño transistor para eso.
A continuación, coloca el transistor de salida del optoacoplador en el MOSFET: colector en V +, emisor en la puerta. Coloque una resistencia entre la puerta y la tierra. De esta manera, cambiará la puerta del MOSFET entre V + y tierra. El MOSFET no necesita los 24 V para cambiar a 6 A, sin embargo, 5 V es suficiente. Puede limitar el voltaje de la puerta al tener una resistencia en serie con el transistor del optoacoplador. Si el transistor a tierra es 4k7, puede elegir 10k para esto.
Si el LED del optoacoplador está encendido, el transistor conducirá y hará que la puerta sea alta, encendiendo el MOSFET. Si el LED está apagado, el transistor estará apagado y la resistencia bajará la puerta.
Si eres capaz, tienes la opción de dejar una noticia acerca de qué le añadirías a esta crónica.