ऑप्टोकॉपलर के साथ एक MOSFET ड्राइव कैसे करें?

Question

ड्राइविंग के लिए उचित योजना क्या है इस के माध्यम से एक माइक्रो पिन से MOSFET इस या इस optocoupler? MOSFET एक मोटर @ 24V, 6A चलाएगा।

Answer 1

सुझाया गया MOSFET इस एप्लिकेशन के अनुकूल नहीं है। एक गंभीर जोखिम है कि परिणाम धूम्रपान बर्बाद हो जाएगा :-( मुख्य रूप से, कि एफईटी केवल बहुत ही मामूली रूप से कार्य के अनुकूल है। यह काम करने के लिए बनाया जा सकता है यदि यह आपके पास था, लेकिन बहुत अधिक है उपयुक्त एफईटी उपलब्ध है, शायद कम या कोई अतिरिक्त लागत।

मुख्य मुद्दे हैं कि एफईटी में प्रतिरोध पर बहुत बुरा (= उच्च) है, जिससे उच्च शक्ति का अपव्यय होता है और मोटर में ड्राइव का स्तर कम हो जाता है। उत्तरार्द्ध बहुत महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन अनावश्यक है।

विचार करें - डेटा शीट कहती है कि प्रतिरोध पर (Rdson - पृष्ठ 1 पर शीर्ष दाईं ओर निर्दिष्ट) = । शक्ति का अपव्यय = मैं 2 × आर इसलिए 6A पर बिजली नुकसान हो जाएगा ( 6 ए ) 2 × 0.18 Ω = 6.5 डब्ल्यू । यह आसानी से एक TO220 पैकेज में एक पर्याप्त हीट के साथ संभाला जाता है (अधिमानतः एक ध्वज प्रकार की तुलना में कुछ बेहतर), लेकिन यह बहुत ही अपव्यय पूरी तरह से अनावश्यक है क्योंकि बहुत कम Rdson FET उपलब्ध हैं। वोल्टेज ड्रॉप होगा वी = मैं × आर = 6 वी × 0.18 Ω $0.18 \Omega$$I^2 \times R$$(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ । वह$V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$आपूर्ति वोल्टेज के 24 =4। यह विशाल नहीं है, लेकिन अनावश्यक रूप से वोल्टेज लेता है जिसे मोटर पर लागू किया जा सकता है।$\frac{1}{24} =~ 4%$

यह MOSFET 1.s. में $ 1.41 के लिए डाइजेकी में स्टॉक में है

परंतु

डिजीके में स्टॉक में 1 में भी 94 सेंट के लिए आपके पास अल्ट्रा शानदार IPP096N03L MOSFET हो सकता है। यह केवल 30V दर्जा दिया है, लेकिन है , आर डी एस ( ओ एन ) की 10 मीटर Ω (!!!) और अधिकतम सीमा वोल्टेज (2.2 वोल्ट के वोल्टेज पर बारी। यह एक पूरी तरह से शानदार है पैसे के लिए और पूर्ण शब्दों में दोनों प्राप्त करें।$I_{max} = 35A$$R_{DS(on)}$$10 m \Omega$

6A पर आपको अपव्यय होता है। बिना हीट के चलने पर यह स्पर्श से गर्म महसूस करेगा।$P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

IPP096N03L डेटा शीट

आप थोड़ा अधिक वोल्टेज headroom चाहते हैं तो आप प्राप्त कर सकते हैं स्टॉक में 97 सेंट 55V, 25A, IPB25N06S3-2 - हालांकि गेट सीमा 5 वी आपरेशन के लिए सीमांत हो रही है।$25 m \Omega$

Digikey के पैरामीटर चयन प्रणाली का उपयोग करते हुए चलो "इसके लिए और इसी तरह के अनुप्रयोगों के लिए आदर्श FET, 100V, 50A, लॉजिक गेट (वोल्टेज चालू करें, < 50 m the ) को निर्दिष्ट करें ।$R_{ds(on)}$$50 m \Omega$

थोड़ा मंहगा में Digikey पर 1 शेयर में के दशक में $ 1.55 लेकिन 100V, 46A, आर डी एस ( ओ एन ) ठेठ, 2 वी वी टी ज ... पूरी तरह से शानदार BUK95 / 9629-100B जहां है वे से इन पार्ट नंबर मिल ? :-)$24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$$V_{th}$

यहां तक कि केवल 3V गेट ड्राइव, पर 6A साथ के बारे में हो जाएगा 35 मीटर Ω या के बारे में 1.25 वाट अपव्यय। पर 5 वी गेट ड्राइव आर डी एस ( ओ एन ) = 25 मीटर Ω के बारे में 900 मेगावाट dssipation दे रही है। एक TO220 पैकेज 1 से 1.25 वाट के अपव्यय के साथ मुक्त हवा में बहुत गर्म होगा - 60 से 80 सी वृद्धि के बारे में कहें। जरूरत से ज्यादा स्वीकार्य लेकिन गर्म। किसी भी प्रकार की फ्लैड हीट सिंक इसे "अच्छा और गर्म" करने के लिए नीचे लाएगा।$R_{ds(on)}$$35 m \Omega$$R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

यहां से यह सर्किट लगभग वही है जो आप चाहते हैं और मुझे एक आरेखण को बचाने के लिए :-)।

उपरोक्तानुसार अपनी पसंद के MOSFET के साथ BUZ71A बदलें।

इनपुट:

• या तो: X3 माइक्रोकंट्रोलर से इनपुट है। यह बंद पर उच्च और निम्न के लिए संचालित है। "PWM5V" ग्राउंडेड है।

• या: X3 Vcc से जुड़ा है। PWM5V को माइक्रोकंट्रोलर पिन - लो = ऑन, हाई = ऑफ द्वारा संचालित किया जाता है।

$R1 = 270 \Omega$

• $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$

• $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

$270 \Omega$$R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$ - say 330R

Output:

R3 pulls FET gate to ground when off. By itself 1K to 10k would be OK - Value affects turn off time but not too important for static drive. BUT we wil use it here to make a voltage divider to reduce FET gate voltage when on. So, make R3 the same value as R2 - see next paragraph.

R2 is shown gointo +24 Vdc but this is too high for the FET maximum gate rating. Taking it to +12 Vdc would be good and +5Vdc would be OK if the logic gate FETs mentioned are used. BUT here I will use 24 Vdc and use R2 + R3 to divided the supply voltage by 2 to limit Vgate to a safe value for the FET.

R2 sets the FET gate capacitor charge current. Set R2 = 2k2 gives ~10 mA drive. Set R3 = R2 as above.

Also, add a 15V zener across R3, cathode to FET gate, Anode o ground, This provides. gate protection against over voltage transients.

The motor connects as shown.

D1 को शामिल किया जाना चाहिए - यह बैक ईएम स्पाइक के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है जो तब होता है जब मोटर बंद हो जाता है। इसके बिना यह प्रणाली लगभग तुरंत मर जाएगी। दिखाया गया BY229 डायोड ठीक है लेकिन ओवरकिल है। कोई भी 2A या अधिक वर्तमान रेटेड डायोड करेगा। एक RL204 डायोड की एक विशाल श्रृंखला है जो सूट करेगा। यहां एक उच्च गति डायोड थोड़ा मदद कर सकता है लेकिन आवश्यक नहीं है।

स्विचिंग गति : जैसा कि दिखाया गया है कि सर्किट पीडब्लूएम को नियंत्रित या धीमा करने के लिए उपयुक्त है। लगभग 10 kHz तक कुछ भी ठीक काम करना चाहिए। तेजी से PWM के लिए ठीक से डिज़ाइन किए गए ड्राइवर की आवश्यकता होती है।

Comments

@ मद्मंगुरुमन - महान स्प्रूस-अप नौकरी!

— स्टीवनवह जूल 20'11

मुझे लगता है कि जब मैं गणित मार्कअप के बिना पदों पर आता हूं तो मुझे थोड़ा ओसीडी होता है ...

— एडम लॉरेंस

ओसीडी आप कहते हैं? हममम। यह आप लोगों को ठीक लग सकता है - मैं देख रहा हूं कि यह एक गड़बड़ गड़बड़ है जहां मेरे समीकरण थे। संभवतया इससे पहले सभी दर्शकों के लिए क्या पठनीय रहा होगा जो अब मेरे और अन्य उपयोगकर्ताओं की अज्ञात संख्या के लिए अस्पष्ट है। मैं IE के साथ Chrome - चेक का उपयोग कर रहा हूँ - yep IE में ठीक दिखता है। आपने जो कुछ किया है, वह कुछ कॉबी लेकिन सार्वभौमिक को लेना है और इसे कुछ के साथ बदलना है जो ब्राउज़र विशिष्ट है। संभवत: यह विकी दृष्टिकोण का एक और लाभ है।

— रसेल मैकमोहन

किसी भी मौका है कि कुछ उपयुक्त जुनूनी व्यक्ति इस ब्राउज़र को गैर-विशिष्ट बनाने या इसे फिर से वापस बदलने के लिए फिट दिखाई देगा?

— रसेल मैकमोहन

यदि बहुत सारे इनपुट ड्राइव और यदि मोटर मुख्य रूप से चालू / बंद है तो R1 को डुप्लिकेट करें और उनके साथ समानांतर में युग्मक और जगह में एलईडी करें। या आर + मोटर के आर-पार मोटर के साथ पर्याप्त रूप से बड़े आर। आर। ई। के लिए ५ mA एलईडी करंट R ~ = ४ कि motor, Rdissuction ~ = १ / ~ वाँ वाट इसलिए 1/4 डब्ल्यू या १/२ डब्ल्यू आर का उपयोग करें। एलईडी के ऊपर एक रिवर्स डायोड रखें "बस "मामले में" मोटर के लिए।

— रसेल मैकमोहन

Answer 2

जहां तक ​​MOSFET का सवाल है, एक ऑप्टोकॉप्लर सिर्फ एक ट्रांजिस्टर है।

जहां तक ​​माइक्रोकंट्रोलर का संबंध है, एक ऑप्टोकॉप्लर सिर्फ एक एलईडी है।

तो, आप सभी की जरूरत है एक सामान्य ट्रांजिस्टर संचालित MOSFET सर्किट, और एक सामान्य माइक्रोकंट्रोलर चालित एलईडी सर्किट है।

यहां एक ट्रांजिस्टर के साथ एक MOSFET ड्राइविंग का एक उदाहरण है:

तो क्यू 2 ऑप्टो-कूपर का आउटपुट पक्ष है। R2 को ऑप्टो-कपलर के इनपुट एलईडी पक्ष से बदल दिया जाएगा और यह वर्तमान सीमित अवरोधक है।

Comments

मेरी मुख्य चिंता यह थी कि MOSFET को कैसे चलाया जाए, जैसा कि मैंने कभी एक के साथ काम नहीं किया .. अगर मुझे अतिरिक्त प्रतिरोधों की आवश्यकता है, यदि MOSFET 0 या 1 सक्रिय है ..

— m.Alin

मेरा संपादन देखें। मैंने वेब पर पाया गया एक नमूना योजनाबद्ध जोड़ा है।

— माजेंको

@ m.Alin - यह थोड़ा भ्रमित करने वाला है, क्योंकि आप ट्रांजिस्टर के आधार को नहीं चलाएंगे (जैसे आपने कहा था), बल्कि इसलिए भी क्योंकि यह निष्क्रिय है: यदि आपका I / O पिन अधिक है तो MOSFET बंद हो जाएगा! मैं अपने जवाब में इसे जोड़ने के लिए एक और तरीका (गैर-इनवर्टिंग) समझाता हूं।

— स्टीवनवह

यह सच है, लेकिन यह बहुत ही एकमात्र उदाहरण है जो मुझे नेट पर मिल सकता है। मैं अपना खुद का ड्रा कर सकता हूं, लेकिन मैं इस समय ब्रेडबोर्डिंग कर रहा हूं।

— मेज़ेंको

@ माजेंको मैं दो चीजें पूछना चाहता हूं: 1) यह योजना अयोग्य है; क्या यह गैर-अयोग्य होगा यदि हम Q2 के लिए PNP चुनते हैं और इसे उच्च पक्ष से जोड़ते हैं और R1 को निम्न पक्ष से जोड़ते हैं? 2) यह एक मोटर ड्राइविंग एप्लिकेशन है, और मैं मानता हूं कि Q1 की ऑन / ऑफ स्पीड बहुत अधिक होने के लिए आवश्यक नहीं है। तो, हम R2 रोकनेवाला से अधिक PORT-C2 से सीधे Q1 क्यों नहीं चलाते हैं? Q2 सिर्फ तेज करने के लिए है, है ना; क्या योजनाबद्ध में Q2 जोड़ने का कोई अन्य कारण है?

— hkBattousai

Answer 3

ऑप्टोकॉप्लर के अलगाव से आपको यह लाभ मिलता है कि आप इसके आउटपुट ट्रांजिस्टर को कहीं भी रख सकते हैं, जो माइक्रोकंट्रोलर की आपूर्ति वोल्टेज से स्वतंत्र है।
ऑप्टो-कपलर को चलाने का मतलब है अपनी एलईडी को चलाना। यदि माइक्रोकंट्रोलर इसे सीधे नहीं चला सकता है तो आपको इसके लिए एक छोटे ट्रांजिस्टर की आवश्यकता होगी।
इसके बाद आप ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट ट्रांजिस्टर को MOSFET पर रखें: V + पर कलेक्टर, गेट पर एमिटर। गेट और जमीन के बीच एक अवरोधक रखें। इस तरह आप V + और ग्राउंड के बीच MOSFET के गेट को स्विच करेंगे। MOSFET को 6A स्विच करने के लिए 24V की आवश्यकता नहीं है, हालाँकि, 5V पर्याप्त है। ऑप्टोकॉप्लर के ट्रांजिस्टर के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला होने से आप गेट वोल्टेज को सीमित कर सकते हैं। यदि जमीन पर ट्रांजिस्टर 4k7 है तो आप इसके लिए 10k चुन सकते हैं।

यदि ऑप्टोकॉप्लर का एलईडी ट्रांजिस्टर पर है, तो MOSFET को चालू करते हुए गेट को ऊंचा करेगा। यदि एलईडी बंद है, तो ट्रांजिस्टर बंद हो जाएगा, और गेट को रोकनेवाला द्वारा कम खींचा जाएगा।

Comments

अच्छा, सरल उत्तर, लेकिन एक योजनाबद्ध की जरूरत है

— गेब्रियल स्टेपल्स

पूरी तरह से लागू, विशेष रूप से ऑप्टो की स्थिति और MOSFET के बीच संबंध को उलटने के लिए नहीं '। हालाँकि, स्कीम में सम्‍मिलित होना बेहतर होगा।

— पना