Jak správně připojit mosfet?

Programovatelný mikrokontrolér Arduino je ideální pro vytváření vlastních zařízení. A množství hotových modulů, rozšíření a náčrtů tento úkol značně usnadňuje.

Vždy se však najdou projekty, ve kterých je nutné k Arduinu připojit výkonný uzel nebo zařízení. Mikrokontrolér bude zodpovědný za logiku provozu a uzel nebo zařízení bude vykonávat jednoduchou práci.

Na jednu stranu nic složitého, na druhou Arduino poskytuje na výstupu jen malý proud a napětí (U – ne více než 5V, I – 40 mA). Prostředek. Výkonná zátěž musí být připojena přes speciální „zesilovač“. Posledně jmenované mohou být specializované Darlintonovy tranzistory, bipolární, pole s efektem pole (mosfety), relé (mechanické nebo optočleny) atd.

Již jsme podrobně prozkoumali hlavní možnosti připojení zátěže k Arduinu. Zde podrobně pokryjeme možnost s tranzistorem s efektem pole.

Načtení přes mosfet do Arduina – schéma

Nejprve byste se měli rozhodnout, která zařízení nebo typy zátěží jsou nejlépe připojeny přes přepínače pole:

• Motory (krokové nebo stejnosměrné);
• Topná zařízení;
• Výkonné lampy;
• solenoidy;
• Atd.

Neměli byste připojovat „rychlá“ zařízení (fungující na vysokých frekvencích nebo často zapínaná/vypínaná) nebo AC síť přes mosfety (nejlepší je pro tento úkol použít relé).

Za prvé se tranzistor s efektem pole zahřeje a za druhé jeho odezva je pro RF technologii rozhodně „pomalá“.

Typický obvod připojení zátěže bude vypadat takto.

Rýže. 1. Typické schéma připojení zátěže

Nebo tento (pro lepší pochopení principu fungování).

Rýže. 2. Možnost obvodu spínání zátěže

3k rezistor na bráně je omezovač (ladící odpor). A 10k je jakási pojistka proti přepnutí mosfetu do Z-módu (odpadá efekt „chrastění“ při nízkých řídicích proudech).

Pokud má zátěž velkou indukčnost (relevantní např. pro motory), pak by měla být použita přídavná dioda (přesto, že ve většině mosfetů je již zabudovaná, neposkytuje dodatečnou ochranu).

Schéma má následující podobu.

Rýže. 3. Schéma zařízení

V případě zpětného průrazu a poruchy desky mikrokontroléru lze provést galvanické přerušení obvodu přes optočlen.

Rýže. 4. Optočlen pro přerušení galvanického obvodu

Pokud provozní logika předpokládá rychlou odezvu mosfetu na signály z pinu PWM (PWM), pak je nejlepší výstupní signál předzesílit například bipolárními tranzistory, jako je tento.

Rýže. 5. Možnost schématu zařízení

V případě naléhavé potřeby ovládat síť střídavým proudem 220V z výstupu PWM můžete použít následující schéma.

Rýže. 6. Možnost schématu zařízení

Je vhodný pro roli „automatického stmívače“ s pokročilým nastavením.

Při práci s tranzistory s efektem pole byste měli být obzvláště opatrní, velmi se bojí statické elektřiny. Proto je nutné během pracovního procesu učinit všechna opatření k odstranění statického náboje.

Jak vypočítat ztrátu energie na mosfetu

K tomu budete potřebovat průvodní dokumentaci (datasheet) pro vybraný tranzistor s efektem pole. Zde stojí za zmínku, že je nutné vybrat mosfet ze série označené jako „Logic Level“ jsou vyvinuty speciálně pro práci s mikrokontroléry.

Z datasheetu je potřeba objasnit graf závislosti parametrů tranzistoru např. pro IRF630.

Rýže. 7. Graf závislosti parametrů tranzistoru

Při napětí hradla 5 Voltů (viz čára uprostřed označená 5V) a proudu v obvodu (svislá souřadnicová osa) 5 A bude úbytek napětí asi 2V (horizontální souřadnicová osa).

To znamená, že odpor tranzistoru lze vypočítat podle Ohmova zákona jako 2/8 = 0,25 (Ohm).

Potom se výkon vypočítá jako P=I 2 R, tedy 5 2 · 0,25 = 25 · 0,25 = 6,25 W.

Při proudu 8 A bude ztrátový výkon již 35 W.

By blackfire4116 Sledujte

O: Kombinace paradoxů, rád tvořím zbytečné věci novosti. Čím méně je projekt funkční, tím více mě zajímá. Rád inspiruji ostatní k věcem. Více o blackfire4116 »

Tranzistor MOSFET je snadný způsob, jak umožnit vašemu Arduinu nebo jinému mikrokontroléru zvládnout napětí větší než 5 voltů dostupných pro každý pin. Je to opravdu užitečná znalost, pokud chcete někdy řídit něco, co vyžaduje výrazně více energie, než může poskytnout mikrokontrolér. Používám to k ovládání některých 12V LED pásků. Použil jsem ho také k ovládání zachráněného motoru stěračů čelního skla. Tento jednoduchý obvod vám otevře další možnosti pro vaše projekty.

Krok 1: Části

• schottkyho dioda
• tranzistor MOSFET (zde jsem použil IRF510), ujistěte se, že MOSFET, který používáte, bezpečně zvládne napětí, které váš projekt vyžaduje
• deska
• drát (tři barvy)

Krok 2: Základní kroky zapojení

MOSFET má 3 nohy popsané jako brána, odtok a zdroj. Gate je noha, která přijímá signál z Arduina a je chráněna před zdrojovým napětím. Drain je noha, která je připojena jak ke zdroji energie (přes Schottkyho diodu), tak k tomu, co by normálně bylo zemní spojení zařízení, které se snažíte ovládat. Nakonec se noha zdroje připojí k zemi.

Krok 3: Zapojení krok za krokem

Zapojení je relativně jednoduché, ale pro každého, kdo právě začíná, projdu každý krok. Nejprve odizoluji drát, který bude dodávat energii do obvodu. Umístění je něco, co je důležité, pokud zapojujete několik věcí k desce plošných spojů. Zde je dostatek prostoru pro to, co plánuji na elektroinstalaci. Vložte drát do desky a připájejte. Poté vložím drát, který bude pro napájení mého zařízení, a také přemostím spojení mezi těmito dvěma na desce plošných spojů. Poté ohnu dva konce schottkyho diody dolů a vložím ji do desky páskovaným koncem směrem od mosfetu a poté přemostím spojení mezi ní a ostatními napájecími vodiči. Dále osazuji tranzistor na desku tak, aby prostřední nožička (drain) byla zarovnána s nepřipájeným koncem schottkyho diody. Dioda je připájena na místo a přebytek je odříznut a prostřední rameno a Schottkyho dioda jsou připojeny. Další vodič je připájen na místo vedle něj a připojen k předchozímu připojení, což bude normálně zemnící strana jakéhokoli vašeho zařízení. Vedle zdrojové nohy tranzistoru je připájen vodič a připojen k němu, bude to vaše zemní spojení. Nakonec je drát připájen vedle hradlové nohy MOSFETu a připojen k němu, tento drát je drát, který půjde na kolík na vašem mikrokontroléru, který bude komunikovat s tranzistorem.

Krok 4: Připojení k napájení, Arduinu a zařízení

Je dobré zkontrolovat všechna vaše připojení pomocí multimetru a potvrdit, že všechna připojení, která jste provedli, jsou připojena a že neexistují žádná připojení, která by tam být neměla. Obvykle, jen abych hrál na jistotu, zkontroluji obvod něčím na 5 voltů nebo méně, abych minimalizoval jakoukoli možnost zničení mého mikrokontroléru. Jakmile se ujistíte, že je vše v pořádku, jste nyní připraveni ovládat zařízení s vyšším napětím. MOSFET lze také použít pro PWM, což vám umožní zpomalit rychlost motoru nebo ztlumit osvětlení. Projekt, který budu dělat, bude potřebovat dva MOSFETy, takže další bude připojen k této desce také.