Вождение сервопривода с MOSFET

9

Я пытаюсь создать небольшое устройство с батарейным питанием, содержащее сервопривод. Я хотел бы иметь возможность отключить сервопривод для экономии заряда аккумулятора. Ранее я читал, что для этого могут использоваться МОП-транзисторы, но у меня возникают проблемы с поиском примеров схем, которые достаточно подробны (отсутствуют значения резисторов без возможности их расчета), и, честно говоря, я не слишком уверен, что за схема я ищу (я никогда раньше не использовал FET). Может кто-нибудь, пожалуйста, подтолкнуть меня в правильном направлении?

потенциально актуальная информация:

  • код работает на Mega88 @ 3,3 В
  • Серво 4,8-6 В подключено прямо в аккумуляторную батарею 6 В (я бы хотел это изменить)
Jeremy
источник
4
Предоставление примера схемы, даже если в ней отсутствуют значения, может помочь.
Брайан Карлтон
Если вам нужно практическое руководство, в том числе выбор деталей, посмотрите на некоторые из опубликованных проектов по контролю скорости для систем ПДУ - предпочтительно недавний. У полевого двигателя, который может управлять приводным двигателем, должно быть мало проблем с сервоприводом. Стоит задуматься о том, можете ли вы избежать использования устройства с N-каналом для переключения нижней стороны, поскольку они существенно лучше, чем устройства с P-каналом. Тем не менее, бесщеточные контроллеры двигателей, которые повсеместно используются сегодня, используют и то, и другое, поэтому вы можете выбрать устройство с каналом P-типа и схему возбуждения оттуда для переключения на верхней стороне.
Крис Страттон

Ответы:

11

Вы не упомянули, сколько тока вам нужно. Вот краткое руководство -

Для большинства применений переключения важными параметрами являются номинальное напряжение (BVdss), максимальный ток стока (Id (вкл)) и напряжение включения затвора.

Для батареи 6 В требуется напряжение пробоя не менее 6 В. Сделайте это немного выше, если переключение создает переходные напряжения. Поскольку большинство полевых транзисторов имеют напряжение 20 В или выше, это не должно быть проблемой. Выберите 20V или 30V FET.

Выберите максимальный ток утечки выше, чем требуется сервоприводу. Максимальный ток стока обычно ограничивается тепловыми характеристиками системы, а не устройства. Сколько тока вам нужно? Какого размера устройство вы можете использовать? У вас есть место для радиатора?

Чтобы использовать полевой транзистор в качестве переключателя в системе с напряжением 3,3 В, требуется устройство логического уровня. Это обеспечит полное включение устройства (наименьшее по сопротивлению) на уровне 3,3 В.

Для схемотехники я обычно ставлю на затвор резистор, чтобы затвор никогда не плавал. Для некоторых приложений я положу стабилитрон поперек затвора для защиты от переходных процессов.

jluciani
источник
Также хорошо иметь резистор затвора для ограничения тока на затворе.
Как правило, не. Ограничение тока на затворе замедляет зарядку входной емкости (Ciss). Это увеличивает потери при переключении, поскольку FET теперь требует больше времени для переключения. Чем выше напряжение, которое вы должны переключить, тем хуже потери. Кроме того, чем выше ваша частота переключения, тем хуже ваши потери, поскольку вы переключаетесь чаще в единицу времени.
jluciani
У приложения, похоже, нет необходимости в высокой скорости, есть только функция включения / выключения для экономии заряда батареи. Я бы порекомендовал последовательный резистор, особенно если он приводится в действие непосредственно процессором. Кроме того, после травления платы гораздо проще установить резистор низкого значения, если есть проблемы со скоростью, чем пытаться добавить его, если скачок тока вызывает другие проблемы (помехи в аналоговой схеме, неожиданные сбросы и т. Д.).
Апалопохапа
1
@Henrik, @jluciani: резистор затвора не предназначен для ограничения тока на затвор как таковой (что вы не хотите делать). Это происходит по нескольким другим причинам: управление временем включения / выключения (резистор в параллельном соединении с диодом обеспечивает более быстрое отключение), предотвращение сверхвысокочастотных колебаний из-за усиления устройства и индуктивности вывода устройства, а также изоляция неисправностей от распространения в цепь, которая управляет это (особенно если непосредственно от вывода микроконтроллера).
Джейсон С
Обычно достаточно резистора 50-200 Ом, вам не нужен значительно больший.
Джейсон С
5

Возможно, вам не нужен MOSFET. Вы должны измерить, какой ток использует ваш сервопривод, когда вы не посылаете импульсов на сигнальную линию. Я предполагаю, что хорошо разработанный сервопривод перейдет в режим глубокого сна и будет использовать только несколько сотен микроампер, но я никогда не пробовал этого.

Если вам нужен MOSFET, я рекомендую использовать P-канальный MOSFET на линии питания сервопривода (средний провод). Вы можете подключить затвор MOSFET к источнику питания через подтягивающий резистор 10-100 кОм, чтобы гарантировать, что он по умолчанию выключен. Затем используйте линию ввода-вывода микроконтроллера, чтобы опустить затвор, когда вы хотите, чтобы сервопривод был включен, и затем сделать линию ввода-вывода входом с высоким импедансом, если вы хотите отключить питание сервопривода.

Ваша принципиальная схема должна выглядеть как правая часть этой диаграммы от reemrevnivek (просто посмотрите на Q2) Схема использования МОП-транзисторов из реемревнивек:

В этом случае «нагрузка» с правой стороны является вашим сервоприводом.

Вы захотите взглянуть на таблицу данных MOSFET, чтобы убедиться, что токи утечки не так уж плохи.

DavidEGrayson
источник
1
Любой, кто проголосует против моего ответа, должен сделать ставку reemrevnivek за создание этой диаграммы! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…
DavidEGrayson
1
Серво может быть индуктивным, поэтому вы должны добавить диоды для защиты полевых МОП-транзисторов
Jason S
Я всегда использую это: phys.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html phys.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html
эндолит
Спасибо за отклики, но диаграмма была работой двух минут в LTSpice. Который, кстати, был бы отличным инструментом, чтобы помочь симулировать эту проблему. Кроме того, ссылка указывает на мой ответ на вопросы об основах использования MOSFET, которые могут быть актуальны. Джейсон прав, это была общая схема, и она не учитывала высокоиндуктивные нагрузки, такие как сервоприводы.
Кевин Вермеер