Подключение MOSFET транзистора к Arduino: схемы и практические советы

Как правильно подключить MOSFET транзистор к Arduino. Какие схемы подключения существуют. Каковы особенности работы с MOSFET в проектах на Arduino. На что обратить внимание при выборе MOSFET для Arduino.

Что такое MOSFET транзистор и зачем он нужен в проектах с Arduino

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) — это разновидность полевых транзисторов, которая широко применяется в электронике, в том числе в проектах с Arduino. Основные преимущества MOSFET транзисторов:

• Управление напряжением, а не током
• Низкое сопротивление в открытом состоянии
• Высокая скорость переключения
• Возможность коммутации больших токов

В проектах с Arduino MOSFET транзисторы чаще всего используются для управления мощной нагрузкой, которую нельзя подключить напрямую к выводам микроконтроллера. Это могут быть:

• Двигатели постоянного тока
• Мощные светодиоды и светодиодные ленты
• Нагревательные элементы
• Электромагниты и соленоиды

Основные схемы подключения MOSFET к Arduino

Существует два основных варианта подключения MOSFET транзистора к Arduino:

1. Подключение N-канального MOSFET

Это наиболее распространенная схема. N-канальный MOSFET подключается следующим образом:

• Исток (Source) — к общему проводу (GND)
• Сток (Drain) — к отрицательному выводу нагрузки
• Затвор (Gate) — через резистор 10-100 кОм к цифровому выходу Arduino

Положительный вывод нагрузки подключается к плюсу питания. При подаче высокого уровня на затвор транзистор открывается и пропускает ток через нагрузку.

2. Подключение P-канального MOSFET

P-канальные MOSFET используются реже, но иногда бывают полезны. Схема подключения:

• Исток (Source) — к плюсу питания
• Сток (Drain) — к положительному выводу нагрузки
• Затвор (Gate) — через резистор 10-100 кОм к цифровому выходу Arduino

Отрицательный вывод нагрузки подключается к общему проводу. P-канальный MOSFET открывается при подаче низкого уровня на затвор.

Особенности работы с MOSFET в проектах Arduino

При использовании MOSFET транзисторов в схемах с Arduino следует учитывать несколько важных моментов:

Напряжение управления затвором

Для полного открытия MOSFET необходимо подать на затвор напряжение 10-12В, в то время как Arduino выдает только 5В. Есть несколько решений:

• Использовать специальные low-voltage MOSFET с пороговым напряжением 2-3В
• Применить схему с дополнительным транзистором для усиления управляющего сигнала
• Использовать драйвер MOSFET, например IR2104

Защитный диод

При коммутации индуктивной нагрузки (например, двигателей) необходимо установить защитный диод параллельно нагрузке. Это предотвратит выход транзистора из строя из-за выбросов напряжения.

Охлаждение

При работе с большими токами MOSFET может сильно нагреваться. В таких случаях необходимо обеспечить достаточное охлаждение с помощью радиатора.

Выбор MOSFET транзистора для работы с Arduino

При выборе MOSFET для проекта на Arduino следует обратить внимание на следующие параметры:

• Максимальное напряжение сток-исток (V_DS) — должно быть выше напряжения питания нагрузки
• Максимальный ток стока (I_D) — должен быть выше тока нагрузки с запасом
• Сопротивление открытого канала (R_DS(on)) — чем ниже, тем лучше
• Пороговое напряжение затвора (V_GS(th)) — для работы напрямую от Arduino должно быть не более 2-3В

Популярные модели MOSFET для Arduino проектов:

• IRF520 — классический N-канальный MOSFET
• IRLZ44N — N-канальный low-voltage MOSFET
• IRF9540 — P-канальный MOSFET

Практические примеры использования MOSFET с Arduino

Рассмотрим несколько типичных применений MOSFET транзисторов в проектах на базе Arduino:

Управление двигателем постоянного тока

MOSFET позволяет не только включать/выключать двигатель, но и регулировать его скорость с помощью ШИМ. Пример кода:

int motorPin = 9; // Пин управления MOSFET

void setup() {
  pinMode(motorPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Плавное увеличение скорости
  for (int speed = 0; speed <= 255; speed++) {
    analogWrite(motorPin, speed);
    delay(10);
  }
  
  // Плавное уменьшение скорости
  for (int speed = 255; speed >= 0; speed--) {
    analogWrite(motorPin, speed);
    delay(10);
  }
}

Диммирование светодиодной ленты

MOSFET отлично подходит для управления яркостью светодиодных лент. Пример кода:

int ledPin = 3; // Пин управления MOSFET

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Плавное включение
  for (int brightness = 0; brightness <= 255; brightness++) {
    analogWrite(ledPin, brightness);
    delay(10);
  }
  
  delay(1000);
  
  // Плавное выключение
  for (int brightness = 255; brightness > = 0; brightness--) {
    analogWrite(ledPin, brightness);
    delay(10);
  }
  
  delay(1000);
}

Типичные ошибки при работе с MOSFET и Arduino

При использовании MOSFET транзисторов в проектах с Arduino новички часто допускают следующие ошибки:

• Неправильное подключение выводов транзистора
• Отсутствие защитного диода при работе с индуктивной нагрузкой
• Использование MOSFET с высоким пороговым напряжением без дополнительных схем
• Превышение максимально допустимого тока или напряжения транзистора
• Недостаточное охлаждение при работе с большими токами

Чтобы избежать этих ошибок, внимательно изучите datasheet выбранного транзистора и убедитесь, что схема собрана правильно перед подачей питания.

Заключение

MOSFET транзисторы — мощный инструмент, позволяющий значительно расширить возможности проектов на базе Arduino. Правильное использование MOSFET позволяет управлять разнообразными нагрузками, от маломощных светодиодов до мощных двигателей. Надеемся, что эта статья помогла вам разобраться в основах работы с MOSFET в контексте Arduino проектов.

Если у вас остались вопросы по теме или вы хотите поделиться своим опытом использования MOSFET с Arduino, пишите в комментариях. Удачи в ваших проектах!

Мосфет как подключить

Мосфеты — разновидность полевых транзисторов, очень полезная штука, если правильно его подобрать, подключить и использовать. Я их люблю применять в поделках. Маломощные в основном для экономичности потребления тока, мощные для коммутации амперных нагрузок и для силовых ключей в ШИМ- схемах и генераторах. В отличие от простых биполярных транзисторов управляются они не током а напряжением. Управляющий электрод — затвор по сути является одним контактом простого неполярного конденсатора малой емкости.

Поиск данных по Вашему запросу:

Мосфет как подключить

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Primary Menu
• MKS MOSFET CONTROLLER — как подключать
• Arduino + N-Channel MOSFET = Управляем высоким напряжением
• roboforum. ru
• Подключение контроллера к IRF540N
• Arduino и MOSFET. Схема подключения
• Подключение Mosfet к Aрдуино
• Подскажите пожалуйста как поставить Hotbed MOSFET
• Arduino UNO урок 9 — Нагрузка

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Mosfet транзистор + Ардуино. Повелеваем электричеством.

Primary Menu

Не знаю, как вы, а я лично постоянно забываю, где у полевых МОП-транзисторов a. Поэтому я решил сделать себе небольшую шпаргалку, ну и заодно поделиться ею с вами. Я также подготовил упрощенную PDF-версию этого поста , которую можно распечатать на половине листа A4 и повесить на стену. Итак, у МОП-транзисторов три ноги, называемые затвором gate , истоком source и стоком drain :. При использовании незнакомого полевика, естественно, следует свериться с его даташитом.

Транзистор с N-каналом подключается, что называется, в нижнем плече low-side , а с P-каналом — в верхнем плече high-side. По такой схеме полевые транзисторы используются для нагрева паяльника, управления двигателями , и так далее.

Fun fact! На самом деле, полевые транзисторы разделяют еще на две категории : enhancement mode и depletion mode. Последние встречаются существенно реже и обычно являются N-канальными. При работе с незнакомым полевым транзистором, стоит проверить, к какому типу он относится.

В приведенной схеме падение напряжения практически нулевое, чего нельзя достичь при помощи обычных блокирующих диодов. Это может быть особенно важно в проектах, питающихся от аккумулятора. Заметьте, что сток и исток располагаются с точностью до наоборот по сравнению с тем, как их хочется расположить, исходя из предыдущей схемы. В этом случае ничто не мешает взять несколько штук и соединить их параллельно.

Тогда ток будет автоматически распределен между ними поровну. Такая вот получилась шпаргалка. Если вам есть, что к ней добавить, не стесняйтесь оставлять комментарии. Дополнение: Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки. Для отображения комментариев необходимо включить JavaScript! Копирование представленных на данном сайте материалов любыми способами не возбраняется.

Указание ссылки на оригинал приветствуется. Записки программиста. Блог о программировании, операционных системах, СУБД, девайсах, сетях, алгоритмах, электронике, радио и пр.

Типичное использование: Транзистор с N-каналом подключается, что называется, в нижнем плече low-side , а с P-каналом — в верхнем плече high-side. Также МОП-транзисторы могут быть использованы для защиты от переполюсовки: В приведенной схеме падение напряжения практически нулевое, чего нельзя достичь при помощи обычных блокирующих диодов.

Дополнение: Простая схема защиты от перенапряжения и переполюсовки Метки: Электроника. Понравился пост? Узнайте, как можно поддержать развитие этого блога. Коротко о себе Всем привет! Мой контактный e-mail — mail eax. Если вы хотите мне написать, прошу предварительно ознакомиться с этим FAQ. Если у вас технический вопрос, просьба адресовать его на форум forum.

MKS MOSFET CONTROLLER — как подключать

Программируемый микроконтроллер Arduino идеально подходит для создания нестандартных устройств. А имеющиеся в избытке готовые модули, расширения и скетчи значительно облегчают задачу. Однако, всегда находятся проекты, в которых к Arduino необходимо подключить мощный узел или устройство. Микроконтроллер будет отвечать за логику работы, а узел или устройство — выполнять простую работу. С одной стороны — ничего сложного, с другой — Arduino обеспечивает на выходе только небольшой ток и напряжение U — не более 5В, I — 40 мА.

Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной скоростью А так будет в этой схеме работать транзистор MOSFET: и отличий друг от друга, в подключении нагрузки, и чем и как управляются каждый.

Arduino + N-Channel MOSFET = Управляем высоким напряжением

Не знаю, как вы, а я лично постоянно забываю, где у полевых МОП-транзисторов a. Поэтому я решил сделать себе небольшую шпаргалку, ну и заодно поделиться ею с вами. Я также подготовил упрощенную PDF-версию этого поста , которую можно распечатать на половине листа A4 и повесить на стену. Итак, у МОП-транзисторов три ноги, называемые затвором gate , истоком source и стоком drain :. При использовании незнакомого полевика, естественно, следует свериться с его даташитом. Транзистор с N-каналом подключается, что называется, в нижнем плече low-side , а с P-каналом — в верхнем плече high-side. По такой схеме полевые транзисторы используются для нагрева паяльника, управления двигателями , и так далее.

roboforum.ru

Добрый день, уважаемые форумчане. Начали с другом осваивать ардуинку, столкнулись с проблемой подключения высокомощной нагрузки. Реле не подошло по требованиям, попробовали мосфеты, раз их советуют во всех мануалах. Проблема мануалов оказалась в том, что все они в режиме ключа подключают светодиодную ленту со смешным амперажем в 0.

Порой наступает такой момент, когда пользователь хочет управлять мощным устройством с помощью Arduino.

Подключение контроллера к IRF540N

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы например, микроконтроллера каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи. Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами.

Arduino и MOSFET. Схема подключения

Привет, Друзья! Хочу с вами посоветоваться, на тему как подключить mosfet-транзистор к микроконтроллеру Arduino. Вернее я его уже подключил и он работает, но я хочу максимально обезопасить вывод Arduino от возможных пробоев тока если такое вообще возможно , и добавить плюшек для наглядности работы транзистора в виде светодиодов. У меня есть интересное дельцо, собираю инкубатор для яиц на шт. Придумал его сделать на базе контроллера Arduino, чтобы крутить моторы, регулировать нагрев и т. Хотел сделать побыстрее, но вот детали есть не все, а ждать пока приедут из Китая долго. Было парочка реле, но использовал их в проект и требовалось еще. Узнал что вместо реле можно запилить транзисторы в качестве ключа вкл.

Тем кто дружит с паяльником — посвящается! Для себя, любимого, купил в Китае, всеми обсуждаемый, выносной MOSFET. Цена его в.

Подключение Mosfet к Aрдуино

Мосфет как подключить

В нашем предыдущем уроке мы рассмотрели работу с фоторезистором для управления LED. Выходы Arduino не могут обеспечить питание столь мощной нагрузки и большого напряжения. К примеру в робототехнике, часто используются двигателя на 12В, 24В, 36В и т. К тому же выходной ток вывода Arduino ограничен как правило 40 мА.

Подскажите пожалуйста как поставить Hotbed MOSFET

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Уроки Ардуино #9 — управление нагрузкой MOSFET транзистор

Со временем каждый пользователь Arduino задумывается об управлении не только светодиодами и устройствами с напряжением до 5 вольт, но и об управлении соленоидами, моторами, светодиодными лентами и т. Транзисторы имеют 3 вывода, которые имеют 2 простые функции, первая — переключение, вторая — усиление в данном примере рассматривается первая функция — переключатель. При отправке сигнала высокого уровня к Gate управляющий вывод , транзистор включается и позволяет току течь от источника Source к стоку Drain. Землю мы подключаем к стоку Drain транзистора. Когда наш Arduino посылает сигнал высокого уровня на Gate транзистора, он переключает транзистор соединяет Source и Drain и замыкает цепь для двигателя, соленоида, или лампы. Эта схема довольно проста.

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы. Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал.

Arduino UNO урок 9 — Нагрузка

Тут проблема не столько в белых проводах, которые вы можете не использовать, сколько в самой плате. Сила тока не должна превышать 10А, в то время как процесс работает, если он большой, чем 10A, то он будет Сгорела легко, мы не советуем емуНе превышает 10А, иначе это опасно. При подключении 12 В, мощность будет меньше Вт неПревышать Вт При подключении 24 В, мощность будет в пределах Вт Вт Такой ток выдержат и ключи контроллера выдержат. Смысл платы пропадает. Посмотрел описание нескольких продавцов такой платы, пишут про предельный ток с нормальным охлаждением в 25А. Другой вопрос — блок питания потянет такие токи? В теме ничего не сказано про то, чем управлять будут каким столом и какое напряжение питания.

Отправить комментарий. Не так давно мне нужно было подключить нагрузку к Arduino nano и я столкнулся проблемой силовых ключей. У меня было несколько IRFN, по мощности они подходили, но я сомневался можно ли их открыть 5-тью вольтами.

Подключение mosfet транзистора

Является ли это проблемой, или частота ШИМ не настолько высока, чтобы о ней задумываться в данном контексте? По даташиту не смог понять зависимость температуры от проходящего тока Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера или цифровой схемы является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• «Горячее подключение»: теория и пример конструкции
• Полевой транзистор
• Arduino и использование двигателей. Подключение двигателя постоянного тока и управление им.
• Управление мощной нагрузкой
• Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino
• Подключение Mosfet к Aрдуино
• Правильное подключение MOSFET транзистора
• Основы устройства и применения силовых МОП-транзисторов (MOSFET)
• Primary Menu
• Полевой МОП транзистор

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить полевой транзистор с помощью тестера.

«Горячее подключение»: теория и пример конструкции

Управление маленьким двигателем может осуществляться довольно просто. Если двигатель достаточно маленький, он может быть непосредственно соединен с выводом Arduino, и просто изменяя уровень управляющего сигнала от логической единицы до нуля будем контролировать моторчик.

Этот проект раскроет вам основную логику в управлении электродвигателем; однако, это не является стандартным способом подключения двигателей к Arduino. Мы рекомендуем, вам изучить данный способ, а затем перейти на следующую ступень — заняться управлением двигателями при помощи транзисторов. У вибромоторчика есть два провода питания. Соедините один его провод с нулевым выводом GND питания контроллера. Не имеет значения какой из двух проводов.

Подключите резистор между выбранным дискретным выходом контроллера и оставшимся неподключенным проводом моторчика. Подключение резистора ограничит ток и гарантирует нам целостность и сохранность Ардуины, так как она не проектировалась для прямого контроля электродвигателями без преобразователей. Двухканальный переменный резистор прямолинейной конструкцииСопротивление 10 кОмРазмеры 90 х 20 мм..

Драйвер предназначен для реверсивного управления мощным двигателем постоянного тока на основе специа.. Очень хороший ролик для механики CNCХорошо подходит под стандартный алюминиевый станочный профильВне.. Язык Русский Украинский. Статьи Уроки Arduino 6. Главная Проекты Arduino подключение двигателя постоянного тока и управление им. Arduino и использование двигателей. Подключение двигателя постоянного тока и управление им. Управляем маленькими моторчиками Управление маленьким двигателем может осуществляться довольно просто.

Подключим миниатюрный вибромоторчик к нашему Arduino. Нам понадобится: обычный Ардуино, подключенный к USB-порту компьютера Резистор на Ом Миниатюрный вибромоторчик можно найти в старой ненужной мобилке, или в магазине электроники Подсоединение моторчика: 1. Приводим схему, где для мотора выбран второй дискретный вывод платы контроллера:. А вот примеры, как всё можно соединить при помощи макетной платы:. Текст программы Arduino Следующий скетч запустит моторчик на 1 секунду, и остановит его на такое же время и так далее по кругу:.

Как это работает Всякий раз, когда программа будет подавать логическую единицу на наш выход, ток будет течь через резистор, через мотор М , и на землю. Если М действительно маломощный, он начнет вращаться, если это стандартный двигатель постоянного тока; иначе он начнет вибрировать, если это вибромоторчик. Резистор очень важен для этой схемы. Каждый дискретный выход Arduino рассчитан на ток только до 40 мА, при чем рекомендуется не превышать 20 мА.

Выбранное значение резистора Ом ограничит ток до 22 мА, и потому, что М включен с ним последовательно, ток будет даже меньше. Если общее сопротивление движка выше, чем Ом, то можно с уверенностью убрать резистор и напрямую подключить моторчик к цифровому выводу и GND. В этом проекте мы напрямую к контроллеру подключили один вибромоторчик, но никто нам не запрещает подключить их несколько. Несколько двигателей могут быть подключены на разные цифровые выводы платы контроллера.

Например, выходы 2, 3, и 4 могут независимо управлять различными тремя электродвигателями. Каждый дискретный вывод, на Arduino может управлять отдельным движком. Хотя вообщето, так делать не рекомендуется, так как это увеличит ток, проходящий через Arduino. Давайте пока ограничимся одним двигателем в данной реализации.

Каждый электродвигатель постоянного тока является катушкой индуктивности. Когда мы снимаем с него ток, или когда мы вращаем М вручную, он будет генерировать обратное напряжение. Что может подпалить подключенный к нему электронный компонент.

Чтобы избежать этого, мы можем подключить диод между дискретным выходом и выводом питания 5В. Всякий раз, когда М будет отдавать паразитное обратное напряжение, диод будет соединять его с плюсом питания.

К счастью, Ардуино имеет встроенный защитный диод на каждом выводе. И нам нет необходимости его дублировать внешним диодом. Мы конечно можем управлять миниатюрным электродвигателем непосредственно подключив его к выходу Arduino; однако, дискретный выход не потянет двигатели, потребляющие больше 40 мА.

Выход заключается в использовании простого усиливающего устройства, транзистора, чтобы иметь возможность управлять электродвигателями постоянного тока любой мощности.

Рассмотрим на примере, как управлять большими электродвигателями, используя два транзистора npn и pnp структуры. Подключите ноль питания Arduino GND к минусовой шине макетной платы. Мы будем использовать 5В питания USB-порта. Если нужна большая мощность, то нужно использовать внешний источник питания, такой как например батарея.

Пока рассмотрим питание именно от USB. Другой провод двигателя соединяем с коллектором транзистора npn. По спецификации на ваш транзистор определите какой из трех его выводов коллектор, какой база и какой эмиттер. Подключите эмиттер транзистора к минусу питания GND, используя минусовую шину питания макетной платы. Установите резистор между базой транзистора и дискретным выходом платы Arduino. Включите защитный диод параллельно с движком.

Минус диода должен быть подключен к плюсу питания 5В. Схема для Arduino Uno Это одна из возможных реализаций с использованием девятого цифрового выхода. Arduino может быть запитан от внешнего источника питания. А если нет, мы можем подключить движок отдельно к внешнему питанию 5В, а Ардуино к своему питанию. Но ноль питания у них должен быть объединен. Этот скетч ничем не отличается от предыдущего. Всё так же программа запускает движок на секунду, потом останавливает его на секунду и так далее:.

Транзисторы это очень полезные компоненты, которые, к сожалению, трудно понять. Мы можем представить транзистор как электрический клапан: чем больший ток подать на клапан, тем больше воды через него потечет.

То же самое происходит с транзистором, только вместо воды течет ток. Если мы подадим ток на базу транзистора, пропорциональный ток потечет от коллектора к эмиттеру, в случае транзистора типа npn. Чем больший ток подать на базу, тем большая сила тока будет через два остальных вывода. Когда мы подаем логическую единицу на выход Arduino, ток проходит от вывода через базу транзистора NPN, что заставляет ток проходить и через другие две ноги транзистора.

Когда мы выставляем ноль на выходе, ток не идет через базу и не будет проходить через остальные две ноги. Транзисторы интересны в том, что с очень малым током базы, мы можем контролировать очень большой ток через коллектор к эмиттеру. Обычный коэффициент усиления обозначается hб для транзистора составляет порядка Это означает, что для тока базы 1 мА, транзистор через коллектор к эмиттеру пропустит мА.

Важным компонентом проекта является диод, о котором не стоит забывать. Как уже было сказано, движок имеет индуктивную составляющую, которая может генерировать большие всплески напряжения, опасные для транзистора. Диод гарантирует, что все паразитные возмущения от двигателя погасятся на нем, а не на транзисторе.

База транзистора очень чувствительна. Даже касание ее пальцем может провернуть электродвигатель. Во избежание нежелательных шумов и непредсказуемого запуска двигателей является подключение подтягивающего резистора на базе, как показано на рисунке. Значение его сопротивления около 10K.

Он будет предохранять транзистор от случайного запуска. Он использует тот же принцип, но в обратном направлении. Ток течет от базы к цифровому выводу Arduino; если допустить, что протекание тока базы заставляет ток проходить от эмиттера к коллектору противоположно направлению тока в транзисторе npn.

Другое важное отличие в том, что pnp-транзистор установлен между плюсом источника питания и контролируемой нами нагрузкой. Нагрузка же, в данном случае, это двигатель, будет подключена между коллектором pnp-транзистора и землей. Ключевой момент на заметку разработчикам ещё и в том, что при использовании транзисторов pnp с Arduino максимальное напряжение на эмиттер 5 В, и при этом мы на двигатель не сможем подать больше, чем 5 В.

Если использовать внешний источник питания для питания двигателей с большим напряжением чем 5В, на базе появится потенциал выше пяти вольт и Arduino подгорит. Одно из возможных решений, которое усложнит схему на 3 элемента, показано показано на следующей схеме. Давайте посмотрим правде в глаза: применение обычных биполярных транзисторов для манипулирования моторчиками уже давно не в моде.

Есть более простые и удобные в использовании вещи в наши дни, которые могут о беспечить гораздо большую мощность управления. Люди просто называют их мосфетами. Функционально их используют точно так же, как и обычные транзисторы.

При подаче напряжения на натвор, ток будет проходить с истока на сток в случае N-канального МОП-транзистора. P-канал является эквивалентом транзистора pnp. Обычно дискретные транзисторы работают нормально.

Первый может выдерживать до 30 А и 60 В то время как следующие два могут отдавать 5,6 А и 10 А, соответственно, при В. Двигатель — ещё не все, чем мы можем управлять через транзистор. Любой вид нагрузки постоянного тока может управляться таким образом. Светодиоды, лампочки или другие потребители, даже другой Arduino может быть запитан подобным макаром. Читайте так же как организовать реверсивное управление двигателем при помощи драйвера.

Ваше имя.

Полевой транзистор

Мосфеты — разновидность полевых транзисторов, очень полезная штука, если правильно его подобрать, подключить и использовать. Я их люблю применять в поделках. Маломощные в основном для экономичности потребления тока, мощные для коммутации амперных нагрузок и для силовых ключей в ШИМ- схемах и генераторах. В отличие от простых биполярных транзисторов управляются они не током а напряжением.

Мосфеты — разновидность полевых транзисторов, очень полезная штука, если правильно его подобрать, подключить и использовать. в открытом состоянии и напряжение на затворе, достаточное полностью открыть мосфет.

Arduino и использование двигателей. Подключение двигателя постоянного тока и управление им.

Подключение полевого транзистора. Рассмотрим самый простой способ подключения мотора к Arduino — использование транзистора для управления двигателем. Рассмотрим на этом занятии устройство и применение транзисторов в электронной автоматике. Расскажем про распиновку и подключение транзистора к плате Arduino. Транзистором называется полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления и генерирования электрических колебаний. Транзисторы являются ключами кнопками в сетях с постоянным током. Биполярные транзисторы могут управлять электрической цепью до 50 В, полевые транзисторы могут управлять приборами до В при напряжении на затворе 5 В. В сетях с переменным током использую реле. Сегодня этот полупроводниковый элемент встречается почти в любом устройстве в телефоне, компьютере и т.

Управление мощной нагрузкой

В нашем предыдущем уроке мы рассмотрели работу с фоторезистором для управления LED. Выходы Arduino не могут обеспечить питание столь мощной нагрузки и большого напряжения. К примеру в робототехнике, часто используются двигателя на 12В, 24В, 36В и т. К тому же выходной ток вывода Arduino ограничен как правило 40 мА.

В этой статье я расскажу вам, как проверить полевой транзистор с изолированным затвором, то есть МОП-транзистор. Это вторая часть статьи по проверки полевых транзисторов.

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino

Мощные транзисторы MOSFET хорошо известны своей исключительной скоростью переключения при весьма малой мощности управления, которую нужно прикладывать к затвору. Основная причина в том, что затвор изолирован, поэтому требуется мощность только на перезаряд емкости затвор-исток, и в статическом режиме цепь затвора практически не потребляет тока. Основные недостатки, которые не дают MOSFET стать «идеальным», это сопротивление открытого канала R DS on , и значительная величина положительного температурного коэффициента чем выше температура, тем выше сопротивление открытого канала. В этом апноуте обсуждаются эти и другие основные особенности высоковольтных N-канальных мощных MOSFET, и предоставляется полезная информация по выбору транзисторов и их применению перевод статьи [1]. Электроды у биполярного транзистора называются база, коллектор, эмиттер, а у полевого транзистора затвор, сток, исток.

Подключение Mosfet к Aрдуино

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы например, микроконтроллера каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи. Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами. ШИМ-регуляторы, диммеры и прочее рассматривать не будем почти.

Силовой ключ (5 А; 24 В) на полевом транзисторе (IRF MOSFET) для Arduino, описание, схемы, применение, datasheet, где купить. “V+” — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока; “V-” — минусовой.

Правильное подключение MOSFET транзистора

Системы высокой готовности, такие как серверы, сетевые коммутаторы, устройства хранения данных RAID и другие устройства коммуникационной инфраструктуры, разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить нулевое время простоя в течение всего их жизненного цикла. Если компонент такой системы выходит из строя или требует замены по другой причине, он должен быть заменен без прерывания работы всей системы. Плата или модуль должны быть извлечены и заменены, в то время как система остается включенной и работающей. Во время работы этот контроллер также обеспечивает непрерывную защиту от короткого замыкания и от перегрузки по току.

Основы устройства и применения силовых МОП-транзисторов (MOSFET)

Управление маленьким двигателем может осуществляться довольно просто. Если двигатель достаточно маленький, он может быть непосредственно соединен с выводом Arduino, и просто изменяя уровень управляющего сигнала от логической единицы до нуля будем контролировать моторчик. Этот проект раскроет вам основную логику в управлении электродвигателем; однако, это не является стандартным способом подключения двигателей к Arduino. Мы рекомендуем, вам изучить данный способ, а затем перейти на следующую ступень — заняться управлением двигателями при помощи транзисторов. У вибромоторчика есть два провода питания.

Войдите , пожалуйста.

Primary Menu

Со временем каждый пользователь Arduino задумывается об управлении не только светодиодами и устройствами с напряжением до 5 вольт, но и об управлении соленоидами, моторами, светодиодными лентами и т. Транзисторы имеют 3 вывода, которые имеют 2 простые функции, первая — переключение, вторая — усиление в данном примере рассматривается первая функция — переключатель. При отправке сигнала высокого уровня к Gate управляющий вывод , транзистор включается и позволяет току течь от источника Source к стоку Drain. Землю мы подключаем к стоку Drain транзистора. Когда наш Arduino посылает сигнал высокого уровня на Gate транзистора, он переключает транзистор соединяет Source и Drain и замыкает цепь для двигателя, соленоида, или лампы. Эта схема довольно проста. Единственная часть, которая вызывает вопросы — использование стягивающего резистора Pull down.

Полевой МОП транзистор

Публиковать посты на тему: как сделать полноценный бюджетный умный дом? Просмотреть результаты. Mosfet или МОП-транзистор это такая штука для управления нагрузкой. Типа как реле, но лучше.

MOSFET

MOSFET – это сокращение от двух английских словосочетаний: Metal-Oxide-Semiconductor (металл – окисел – полупроводник) и Field-Effect-Transistors (транзистор, управляемый электрическим полем).

Или по русски, MOSFET – это полевой транзистор с изолированным затвором. MOSFET имеет 3 вывода (ножки): сток (Drain), исток (Source), затвор (Gate). Между истоком и стоком в полевом транзисторе сформирован полупроводниковый канал. Канал может быть с n или p проводимостью. Снаружи канал покрыт изолятором. На изолятор нанесён металлический затвор. Затвор управляет проводимостью канала, при этом управляющий ток через изолятор под затвором протекать не может. Электрическое поле (напряжение) поданное на затвор управляет проводимостью канала. У MOSFET с n-каналом исток подключают к минусу источника питания, а у MOSFET с p-каналом исток подключают к плюсу источника питания.

Сравним MOSFET и биполярный транзистор. Важнейшей характеристикой биполярного транзистора является коэффициент усиления по току и напряжению, а из произведения этих величин получаем коэффициент усиления по мощности. У MOSFETкоэффициент усиления по напряжению может быть меньше 1 или больше 1 в зависимости от напряжения питания схемы, но вот коэффициент усиления по току может приближаться к бесконечности так как у MOSFET нет входного тока (ток затвора), ток сток-исток у некоторых моделей может достигать сотен ампер. 100/0 = ∞. Соответственно и коэффициент усиления по мощности приближается к бесконечности.

У MOSFET огромное входное сопротивление постоянному току, но между затвором и каналом (стоком и истоком) имеется электрическая ёмкость (конденсатор), поэтому с ростом частоты управляющего сигнала входное сопротивление MOSFET быстро падает. У MOSFET очень большое сопротивление канала в закрытом состоянии и оно же составляет сотые доли Ома в открытом состоянии канала. Эти свойства MOSFET делают его идеальным ключевым элементом в электронных схемах. Но у MOSFET очень тонкий изолятор под затвором, поэтому пробой изолятора может наступить при напряжениях на затворе всего в 2 раза выше рабочего напряжения (смотрите datasheet). Если MOSFET выполняет роль ключевого элемента в электронной схеме, очень важно открывать канал оптимальным напряжением на затворе для полного отпирания канала. Достаточное для полного отпирания канала напряжение на затворе, обычно составляет несколько вольт и отлично согласуется с TTL (5 Вольт) логикой.

Так как у MOSFET затвор изолирован, у него практически нет управляющего (входного тока). Это свойство MOSFET делает его особенно привлекательным в некоторых схемах.

Например, возьмём транзистор SI2302. Имея размер менее спичечной головки, этот транзистор может пропускать ток до 3,6 Ампер, при этом не греется и не потребляет управляющий ток, он управляется напряжением. А тут есть некоторое ограничение, для полного открытия канала сток — исток на затвор необходимо подать напряжение 4,5 Вольт. Но можно работать с открывающим напряжением на затворе 2,5 Вольт, при этом ток в нагрузке может достигать 3,1 Ампера.

Что это даёт в схемах робототехники и автоматики? MOSFET SI2302 можно подключать к выходам Arduino (м-к AVR) и управлять мощной нагрузкой, при этом совершенно не нагружая микроконтроллер. А вот подключить MOSFET к выходам м-к с 3,3 Вольт питанием напрямую не удастся.

Рис. 1. Схема включения полевого транзистора с n-каналом.

На рис. 1 через резистор R1 на затвор транзистора Q1 (SI2302) подаётся закрывающее канал сток-исток напряжение низкого уровня. R1 — входное сопротивление этой схемы. R2 — ограничивает входной ток на высоких частотах переключения и, к сожалению, ограничивает быстродействие транзистора.

Благодаря высокому входному сопротивлению полевых транзисторов с изолированным затвором, на основе схемы рис. 1 легко собрать прибор для проверки работоспособности конденсаторов см. рис. 2.

Рис. 2. Схема пробника для конденсаторов.

Пробником, собранным по схеме на рис. 2 можно проверять конденсаторы ёмкостью от 1 нФ до 1 мкФ. Если заменить резистор R1 на резистор с сопротивлением 5 кОм, можно будет проверять электролитические конденсаторы от 1 мкФ до 100мкФ. Для проверки конденсаторов большей ёмкости необходимо ещё уменьшить сопротивление резистора R1.

Рис. 3. Пробник для проверки конденсаторов собранный на макетной плате.

Работает пробник следующим образом: когда Вы подключаете исправный конденсатор в схему, светодиод вспыхивает на короткое время. Если электролитический конденсатор высох или в нём обрыв, светодиод не горит. Если в конденсаторе короткое замыкание или большой ток утечки, светодиод горит постоянно.

В следующей схеме рис. 4, благодаря высокому входному сопротивлению MOSFET, заряд конденсатора, подключённого к затвору транзистора не меняется длительное время. Мы можем коротким импульсом зарядить конденсатор, канал транзистора откроется и светодиод будет гореть. Если разрядить конденсатор, канал транзистора закроется и светодиод погаснет. Схема работает как ячейка памяти на 1 бит, запоминает состояния 1 (включено), 2 (выключено).

Рис. 4. Переключатель с памятью.

В схеме переключателя рис. 4 мы использовали конденсатор C1 ёмкостью 2,2 мкФ.

Рис. 5. Макет переключателя с памятью.

Рис. 6. Схема с кнопками Пуск/Стоп.

Рис. 7. Макет схемы с кнопками Пуск/Стоп.

Анализ MOSFET в качестве переключателя с принципиальной схемой, пример

В этом руководстве мы узнаем о работе MOSFET в качестве переключателя. В учебнике по МОП-транзисторам мы рассмотрели основы МОП-транзистора, его типы, структуру, а также несколько вариантов применения МОП-транзистора.

Одним из важных применений MOSFET в области силовой электроники является то, что его можно настроить как простой аналоговый переключатель. С помощью таких аналоговых переключателей цифровые системы могут управлять потоком сигналов в аналоговых цепях.

[адсенс1]

Прежде чем вдаваться в подробности того, как МОП-транзистор работает в качестве переключателя, позвольте мне рассказать вам об основах МОП-транзистора, областях его работы, внутренней структуре и т. д. Для получения дополнительной информации о МОП-транзисторах прочитайте Учебное пособие по МОП-транзисторам.

Краткое описание

Введение в полевой МОП-транзистор

МОП-транзистор или полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника, в отличие от транзистора с биполярным переходом (BJT), является униполярным устройством в том смысле, что он использует только основные носители в проводимости.

Это тип полевого транзистора с изолированным затвором от канала (поэтому его иногда называют полевым транзистором с изолированным затвором или IGFET), а напряжение на выводе затвора определяет проводимость.

Говоря о клеммах, МОП-транзистор обычно представляет собой 3-контактное устройство, а именно затвор (G), исток (S) и сток (D) (хотя есть 4-й вывод, называемый подложкой или корпусом, он обычно не используется). либо на входе, либо на выходе).

[адсенс2]

МОП-транзистор Символ

МОП-транзистор можно разделить на МОП-транзистор с улучшенным типом и МОП-транзистор с истощением. Каждый из этих типов далее делится на N-канальный MOSFET и P-канальный MOSFET.

Символы для каждого из этих типов МОП-транзисторов показаны на изображении ниже.

Основное различие между MOSFET режима расширения и MOSFET режима истощения заключается в том, что в режиме истощения канал уже сформирован, т. е. он действует как нормально замкнутый (NC) переключатель, а в случае режима расширения канал не формируется. изначально т. е. нормально разомкнутый (НО) переключатель.

Структура полевого МОП-транзистора

Структура полевого МОП-транзистора варьируется в зависимости от области применения, т. е. полевые МОП-транзисторы в технологии интегральных схем имеют довольно поперечную структуру, в то время как структура силовых МОП-транзисторов представляет собой скорее вертикальный канал. Независимо от приложения, полевой МОП-транзистор имеет в основном три вывода, а именно: затвор, сток и исток.

Если мы рассмотрим N-канальный МОП-транзистор, то и исток, и сток состоят из n-типа, которые находятся на подложке P-типа.

Работа МОП-транзистора

Давайте теперь попробуем понять, как работает n-Channel Enhancement Mode MOSFET. Чтобы проводить ток стока, должен быть канал между стоком и истоком MOSFET.

Канал создается, когда напряжение между выводами затвора и истока V _GS превышает пороговое напряжение V _TH .

Когда V _GS > V _TH , говорят, что устройство находится в области триода (или постоянного сопротивления) или области насыщения в зависимости от напряжения на клеммах стока и истока V _ДС .

Для любого V _GS , если V _DS < V _GS – V _TH , то устройство находится в области триода (также известной как область постоянного сопротивления или линейная область). Если V _DS > V _GS – V _TH , то прибор входит в область насыщения.

Когда V _GS < V _TH , устройство находится в выключенном состоянии. Ток затвора в обеих областях работы очень меньше (почти равен нулю). Следовательно, MOSFET известен как устройство, управляемое напряжением.

Кривая характеристик полевого МОП-транзистора

На изображении ниже показана кривая характеристик полевого МОП-транзистора в трех рабочих областях. Он отображает ток стока I _D в зависимости от напряжения сток-исток V _DS для заданного напряжения затвор-исток V _GS .

MOSFET Области работы

Основываясь на вышеупомянутой работе MOSFET, можно сделать вывод, что MOSFET имеет три области работы. Это:

• Область отсечки
• Линейная (или триодная) область
• Область насыщения

МОП-транзистор работает в области отсечки, когда V _GS < V _TH . В этой области полевой МОП-транзистор находится в выключенном состоянии, поскольку между стоком и истоком нет индуцированного канала.

Для индуцируемого канала и работы MOSFET либо в линейной области, либо в области насыщения V _GS > V _TH .

Напряжение смещения затвор – сток В _GD определяет, находится ли полевой МОП-транзистор в линейной области или в области насыщения. В обеих этих областях полевой МОП-транзистор находится во включенном состоянии, но разница заключается в линейной области, канал является непрерывным, а ток стока пропорционален сопротивлению канала.

При приближении к области насыщения, поскольку V _DS > V _GS – V _TH , канал пережимается, т.е. расширяется, что приводит к постоянному току стока.

Коммутация в электронике

Коммутация полупроводников в электронной схеме является одним из важных аспектов. Полупроводниковые устройства, такие как BJT или MOSFET, обычно работают как переключатели, т. Е. Они находятся либо в состоянии ON, либо в состоянии OFF.

Характеристики идеального переключателя

Чтобы полупроводниковый прибор, такой как полевой МОП-транзистор, действовал как идеальный переключатель, он должен иметь следующие характеристики:

• Во включенном состоянии не должно быть никаких ограничений на величину тока, который он может пропускать.
• В состоянии ВЫКЛ не должно быть никаких ограничений на напряжение блокировки.
• Когда устройство находится во включенном состоянии, падение напряжения должно быть нулевым.
• Сопротивление в состоянии ВЫКЛ должно быть бесконечным.
• Скорость работы устройства не имеет ограничений.

Практические характеристики переключателя

Но мир не идеален, и он применим даже к нашим полупроводниковым переключателям. В практической ситуации полупроводниковое устройство, такое как полевой МОП-транзистор, имеет следующие характеристики.

• Во включенном состоянии возможности регулирования мощности ограничены, т. е. ток проводимости ограничен. Напряжение блокировки в выключенном состоянии также ограничено.
• Конечное время включения и выключения, ограничивающее скорость переключения. Максимальная рабочая частота также ограничена.
• Когда устройство включено, сопротивление во включенном состоянии будет ограничено, что приведет к падению напряжения в прямом направлении. Также будет иметь место конечное сопротивление в выключенном состоянии, что приведет к обратному току утечки.
• Практический переключатель испытывает потери мощности во включенном состоянии, выключенном состоянии, а также во время переходного состояния (из включенного в выключенное или из выключенного во включенное).

Работа МОП-транзистора в качестве переключателя

Если вы понимаете принцип работы МОП-транзистора и области его действия, вы, вероятно, догадались, как МОП-транзистор работает в качестве переключателя. Мы поймем работу MOSFET в качестве переключателя, рассмотрев простую схему.

Это простая схема, в которой полевой МОП-транзистор N-Channel Enhancement включит или выключит свет. Чтобы использовать MOSFET в качестве переключателя, он должен работать в области отсечки и линейной (или триодной) области.

Предположим, что устройство изначально выключено. Напряжение на затворе и истоке, то есть V _GS , становится соответствующим положительным (технически говоря, V _GS > V _TH ), полевой МОП-транзистор входит в линейную область, и переключатель находится в положении ON. Это заставляет Свет включиться.

Если входное напряжение затвора равно 0 В (или технически < V _TH ), полевой МОП-транзистор переходит в состояние отсечки и выключается. Это, в свою очередь, приведет к выключению света.

Пример MOSFET в качестве переключателя

Рассмотрим ситуацию, когда вы хотите управлять светодиодом мощностью 12 Вт (12 В при 1 А) с помощью микроконтроллера. При нажатии на кнопку, подключенную к микроконтроллеру, должен загореться светодиод. При повторном нажатии той же кнопки светодиод должен погаснуть.

Очевидно, что напрямую управлять светодиодом с помощью микроконтроллера нельзя. Вам нужно устройство, которое перекинет мост между микроконтроллером и светодиодом.

Это устройство должно принимать управляющий сигнал от микроконтроллера (обычно напряжение этого сигнала находится в рабочем диапазоне напряжения микроконтроллера, например 5В) и подавать питание на светодиод, в данном случае от источника 12В .

Я собираюсь использовать МОП-транзистор. Настройка вышеупомянутого сценария показана на следующей схеме.

 

Когда логическая 1 (предполагается, что микроконтроллер 5 В, логическая 1 = 5 В, а логический 0 = 0 В) подается на затвор MOSFET, он включается и позволяет протекать току стока. В результате загорается светодиод.

Аналогично, когда на затвор MOSFET подается логический 0, он выключается и, в свою очередь, выключает светодиод.

Таким образом, вы можете осуществлять цифровое управление мощным устройством с комбинацией микроконтроллера и полевого МОП-транзистора.

Важное примечание

Важным фактором, который следует учитывать, является рассеиваемая мощность MOSFET. Рассмотрим полевой МОП-транзистор с сопротивлением сток-исток 0,1 Ом. В приведенном выше случае, т. Е. Светодиод мощностью 12 Вт, питаемый от источника питания 12 В, приведет к току стока 1 А.

Следовательно, мощность, рассеиваемая MOSFET, равна P = I ² * R = 1 * 0,1 = 0,1 Вт.

Кажется, что это низкое значение, но если вы управляете двигателем, используя тот же MOSFET, ситуация немного отличается. Пусковой ток (также называемый пусковым током) двигателя будет очень высоким.

Таким образом, даже при RDS 0,1 Ом мощность, рассеиваемая при пуске двигателя, все равно будет значительно высокой, что может привести к тепловой перегрузке. Следовательно, R _DS будет ключевым параметром при выборе полевого МОП-транзистора для вашего приложения.

Кроме того, при работе двигателя противо-ЭДС является важным фактором, который необходимо учитывать при проектировании схемы.

Одним из основных преимуществ управления двигателем с помощью полевого МОП-транзистора является то, что входной ШИМ-сигнал можно использовать для плавного управления скоростью двигателя.

Заключение

Полное руководство для начинающих по использованию MOSFET в качестве переключателя. Вы узнали некоторые важные основы MOSFET (его внутреннюю структуру и области действия), идеальный и практический полупроводниковый переключатель, работу MOSFET в качестве переключателя и пару примеров схем.

МОП-транзисторы — Espruino

МОП-транзистор (полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника) представляет собой полупроводниковое устройство, которое можно использовать в качестве твердотельного переключателя. Они полезны для управления нагрузками, которые потребляют больше тока или требуют более высокого напряжения, чем может обеспечить вывод GPIO. В выключенном состоянии полевые МОП-транзисторы не проводят ток, а во включенном состоянии имеют чрезвычайно низкое сопротивление, часто измеряемое в миллиомах. МОП-транзисторы можно использовать только для переключения нагрузок постоянного тока.

МОП-транзисторы имеют три контакта: исток, сток и затвор. Исток подключен к земле (или к положительному напряжению в p-канальном MOSFET), сток подключен к нагрузке, а затвор подключен к контакту GPIO на Espruino. Напряжение на затворе определяет, может ли ток течь от стока к нагрузке — ток не течет к затвору или от него (в отличие от транзистора с биполярным переходом) — это означает, что если затвору разрешено плавать, полевой транзистор может повернуться. включается или выключается в зависимости от окружающих электрических полей или очень малых токов. В качестве демонстрации можно подключить полевой МОП-транзистор обычным образом, ничего не подключая к выводу затвора, а затем коснуться затвора, удерживая либо землю, либо положительное напряжение — даже через сопротивление вашего тела вы можете включать и выключать полевой транзистор! Чтобы убедиться, что MOSFET остается выключенным, даже если контакт не подключен (например, после сброса Espruino), между затвором и истоком можно разместить подтягивающий резистор.

МОП-транзисторы коммутируют только ток, протекающий в одном направлении; у них есть диод между истоком и стоком в другом направлении (другими словами, если сток (на N-канальном устройстве) упадет ниже напряжения на истоке, ток будет течь от истока к стоку). Этот диод, «телесный диод», является следствием производственного процесса. Его не следует путать с диодом, который иногда помещают между стоком и источником питания нагрузки — он отдельный и должен быть включен при управлении индуктивной нагрузкой.

Если не указано иное, в этом разделе предполагается использование полевого МОП-транзистора с N-канальным режимом расширения.

N-канальный и P-канальный

В N-канальном МОП-транзисторе исток подключен к земле, сток — к нагрузке, и полевой транзистор включается, когда на затвор подается положительное напряжение. С N-канальными МОП-транзисторами проще работать, и они являются наиболее часто используемым типом. Их также легче производить, поэтому они доступны по более низкой цене и имеют более высокую производительность, чем полевые МОП-транзисторы с p-каналом.

В P-канальном МОП-транзисторе исток подключен к положительному напряжению, и полевой транзистор включается, когда напряжение на затворе ниже напряжения истока на определенную величину (Vgs < 0). Это означает, что если вы хотите использовать МОП-транзистор с каналом P для переключения напряжений выше 5 В, вам понадобится еще один транзистор (какого-то рода), чтобы включать и выключать его.

Выбор полевых МОП-транзисторов

Напряжение затвор-исток (Вг) Одной из наиболее важных характеристик является напряжение, необходимое для полного включения полевого транзистора. Это не пороговое напряжение — это напряжение, при котором он впервые начинает включаться. Поскольку Espruino может выдавать только 3,3 В, для простейшего подключения нам нужна деталь, обеспечивающая хорошую производительность с приводом затвора на 3,3 В. К сожалению, не так много полевых МОП-транзисторов доступны в удобных корпусах со сквозными отверстиями, которые будут работать с приводом затвора 3,3 В. IRF3708PBF — хороший выбор в большом корпусе TO-220 — его пропускной способности по току достаточно практически для любых целей, даже при напряжении 3,3 В на затворе. Для более низкого тока можно использовать 5LN01SP-AC от On Semiconductor; идет в ТО-92 и выдерживает ток до 100 мА.

В техпаспорт полевого МОП-транзистора обычно включается график, показывающий свойства в открытом состоянии при различных напряжениях затвора. Ключевая характеристика здесь, как правило, представлена ​​в виде графика зависимости тока стока (Id) от напряжения сток-исток (Vds — это падение напряжения на МОП-транзисторе) с несколькими линиями для разных напряжений затвора. Для примера IRF3708PBF этот график показан на рис. 1. Обратите внимание, что при Id 10 ампер падение напряжения (Vds) едва превышает 0,1 В с приводом затвора 3,3 В, и едва можно различить линии для 3,3 В. и более высокие напряжения отдельно.

Существует широкий выбор низковольтных полевых МОП-транзисторов в корпусах для поверхностного монтажа с отличными характеристиками, часто по очень низким ценам. Популярный корпус SOT-23 можно припаять к области прототипирования SMD Espruino, как показано на рисунках ниже, или использовать с одной из многих недорогих коммутационных плат, доступных на eBay и у многих поставщиков электроники для хобби.

Непрерывный ток Убедитесь, что номинальный постоянный ток детали достаточен для нагрузки — многие детали имеют как пиковый, так и непрерывный номинальный ток, и, естественно, первое часто является главной спецификацией.

Напряжение сток-исток (Vds) Это максимальное напряжение, которое может переключать МОП-транзистор.

Максимальное напряжение затвор-исток (Vgs) Это максимальное напряжение, которое может быть приложено к затвору. Это особенно актуально в случае p-канального МОП-транзистора, коммутирующего довольно высокое напряжение, когда вы понижаете напряжение с помощью другого транзистора или полевого транзистора, чтобы включить его.

Распиновка

Здесь показана распиновка типичных полевых МОП-транзисторов TO-220 и SOT-23. Тем не менее, ВСЕГДА сверяйтесь с таблицей данных, прежде чем что-либо подключать, на случай, если вы обнаружите, что используете нестандартную деталь.

Соединение

N-канал:

Espruino используется для переключения нагрузки 100 Вт с помощью IRF3708. Обратите внимание на резистор 10k между затвором и истоком. Нагрузка представляет собой светодиодную матрицу мощностью 100 Вт, длина волны 660 нм, потребляющая ~ 3,8 А (согласно спецификациям) при 22 В (скорее 85 Вт) — это не так (это довольно ярко).

Здесь показаны два N-канальных полевых МОП-транзистора на участке прототипирования поверхностного монтажа на Espruino, один в SOT-23 (справа), а другой в SOIC-8 (слева). Обратите внимание, что дорожки между контактными площадками SMD и контактами на Espruino довольно тонкие, поэтому их не следует использовать для токов, намного превышающих ампер.

P-Channel:

Это показывает, что N-канальный MOSFET используется для включения P-канального MOSFET. Эта конфигурация полезна, когда вам нужно переключить верхнюю сторону цепи, питаемой чем-то выше 5 вольт — в этом примере предполагается, что VBat Espruino является источником питания.

Схемы

На этих схемах показаны несколько распространенных конфигураций полевых МОП-транзисторов, используемых с Espruino. Точные номиналы резисторов не важны; Резистор с более высоким значением будет работать нормально (и может быть желателен, когда энергопотребление вызывает особую озабоченность). Как видно ниже, использование P-канального МОП-транзистора для переключения напряжения выше 5 В включает более сложную схему. Это не тот случай, когда для коммутации высокого напряжения используется N-канальный полевой МОП-транзистор; поскольку исток заземлен, затвор не должен подниматься до переключаемого напряжения, как это происходит в P-канальном полевом транзисторе, где источником является положительное напряжение.

МОП-транзисторы и реле

• МОП-транзисторы практически не потребляют энергии, в то время как реле потребляют значительное количество энергии при включении.
МОП-транзисторы
• могут управляться с помощью ШИМ. Реле нельзя.
Для МОП-транзисторов
• требуется общее заземление (или источник питания для p-канала), в то время как реле полностью изолируют управляемую цепь.
МОП-транзисторы
• могут переключать только нагрузки постоянного тока, в то время как изолированные реле могут переключать и переменный ток.

МОП-транзисторы и транзисторы с биполярным переходом

• МОП-транзисторы управляются напряжением, а не током. Ток затвора пренебрежимо мал, тогда как у биполярного транзистора пренебрежимо мал ток базы.
МОП-транзисторы
• часто имеют более низкое падение напряжения во включенном состоянии.
• МОП-транзисторы включатся сами, если затвор будет плавать, для биполярных транзисторов требуется ток, поэтому они не включатся.
МОП-транзисторы
• часто дороже и исторически были более уязвимы к статическому повреждению.

Режим улучшения и истощения

Большинство используемых полевых МОП-транзисторов представляют собой так называемые устройства с расширенным режимом, и в приведенном выше описании предполагается использование полевых МОП-транзисторов с расширенным режимом. Опять же, в расширенном режиме MOSFET, когда затвор находится под тем же напряжением, что и исток (Vgs=0), MOSFET не проводит.

В режиме обеднения MOSFET, когда Vgs = 0, MOSFET включен, и для прекращения проводимости на затвор необходимо подать напряжение. Подаваемое напряжение противоположно тому, которое включает полевой МОП-транзистор с режимом улучшения, поэтому для полевого МОП-транзистора с N-канальным режимом улучшения необходимо приложить отрицательное напряжение, чтобы выключить его.

Покупка

• Digikey
• Маузер
• eBay (только общие детали)

Эта страница автоматически создается из GitHub. Если вы видите какие-либо ошибки или у вас есть предложения, пожалуйста, сообщите нам об этом.

Следует ли последовательно использовать силовые полевые МОП-транзисторы? | Блог

Мощные полевые МОП-транзисторы позволяют использовать широкий спектр электронных систем, особенно в ситуациях, когда биполярные транзисторы бесполезны или неэффективны. МОП-транзисторы можно использовать в сильноточных системах в параллельных схемах, но как насчет их последовательного подключения? Вы не часто видите любую схему в небольших импульсных преобразователях просто потому, что есть много готовых МОП-транзисторов, которые могут обеспечить требуемый ток без сбоев. Однако, как только вы начнете рассматривать возможность подачи высокого напряжения/большого тока с помощью системы переключения с небольшой площадью основания, вам необходимо будет рассмотреть эти варианты расположения полевых МОП-транзисторов.

У обеих компоновок полевых МОП-транзисторов есть свои недостатки, которые следует учитывать разработчикам. Давайте рассмотрим полевые МОП-транзисторы последовательно, поскольку они весьма полезны в определенных системах, но будьте осторожны при проектировании своих схем и печатной платы с учетом надежности.

Использование мощных полевых МОП-транзисторов в серии

Массив последовательно соединенных полевых МОП-транзисторов будет иметь истоки и стоки, соединенные друг с другом. Эта компоновка затем может быть использована для последовательного управления нагрузкой с малым Z или параллельной нагрузкой с высоким Z. Простейшее последовательное расположение МОП-транзисторов показано на следующей принципиальной схеме:

Простейшая схема последовательного включения полевых МОП-транзисторов с компонентом нагрузки.

В этой схеме напряжение VDD распределяется между обоими полевыми МОП-транзисторами в соответствии с законом напряжения Кирхгофа. Оба должны быть включены одновременно, чтобы ток протекал через нагрузку. Это в основном работает как логический элемент И, но потенциально работает при очень высоком напряжении или токе.

Другой возможный вариант — использовать серийные полевые МОП-транзисторы в двухтактной схеме, как буферы CMOS:

МОП-транзисторы, включенные последовательно с нагрузкой по двухтактной схеме.

В этом типе схемы нижний МОП-транзистор (M2) может отводить ток от нагрузки путем включения или выключения, пока верхний МОП-транзистор (M1) включен. Это было бы идеально для нагрузки с высоким Z, где M2 действует просто для отвода тока, когда он не нужен на нагрузке.

Есть много других примеров последовательного подключения полевых МОП-транзисторов, которые вы можете сформулировать. Некоторые приложения для этих массивов МОП-транзисторов включают:

• Силовые инверторы с питанием от тока
• Высоковольтные стробоскопы
• Высоковольтные резонаторы
• Схемы двухтактных драйверов для полевых МОП-транзисторов Vg
• Специальные логические буферы и усилители высокого напряжения
• Драйверы с многофазным переключением

Вы заметите, что эти приложения содержат термин «высокое напряжение» по уважительной причине, и это связано с фундаментальной причиной, по которой мы используем элементы последовательно. Чтобы понять почему, полезно сравнить эти схемы с полевыми МОП-транзисторами, включенными параллельно.

МОП-транзисторы в последовательном и параллельном соединении

В предыдущей статье я упомянул некоторые моменты о параллельном размещении и использовании МОП-транзисторов, а также некоторые электрические характеристики, которые могут возникнуть в этих цепях. Основная причина, по которой МОП-транзисторы размещаются параллельно, заключается в том, чтобы получить доступ к большему току, когда все МОП-транзисторы включаются одновременно. Поскольку эти транзисторы расположены параллельно, их выходные токи складываются в соответствии с законом Кирхгофа. Это не совсем так, так как вам нужно добавить небольшое сопротивление, чтобы подавить любые паразитные колебания, особенно в системе большой мощности. Однако аналогия с параллельными цепями работает хорошо и эффективно описывает, что происходит, когда весь массив включается одновременно.

По сути, массив действует как одиночный транзистор с гораздо большим номинальным током, но таким же номинальным напряжением. Такое расположение является стандартным способом управления сильноточными двигателями, подачи тока в сильноточный импульсный стабилизатор или любой другой системы, требующей большого тока от переключающего элемента. Та же идея суммарных номинальных напряжений на самом деле не применима к серийным МОП-транзисторам по нескольким важным причинам.

МОП-транзисторы серии

не всегда могут выдерживать большее напряжение

При последовательном расположении группа МОП-транзисторов будет работать как один большой МОП-транзистор с гораздо более высоким номинальным напряжением, но таким же номинальным током. Это не всегда получается на практике.

Чтобы понять почему, рассмотрим случай, когда VDD = 100 В в одной из цепей выше. Мы могли бы использовать идентичные полевые МОП-транзисторы с максимальным номинальным напряжением 50 В; при последовательном соединении каждый из них будет испытывать только 50 В, а не полные 100 В. Теперь рассмотрим, что произойдет, если M2 будет включен, а M1 выключен: M1 имеет высокое сопротивление R_off, поэтому он потребляет все 100 В и превышает его рейтинг 50 В, и впоследствии он выходит из строя.

МОП-транзисторы в последовательном соединении.

Это должно проиллюстрировать важность цепи возбуждения на первой диаграмме выше: все должно включаться точно в нужный момент. Если вы используете МОП-транзисторы последовательно для управления индуктивной нагрузкой или резонансной накопительной нагрузкой, настоятельно рекомендуется также разместить конденсаторы и некоторую защиту от электростатического разряда (например, обратноходовой диод), чтобы предотвратить разрушение ваших МОП-транзисторов сильным скачком напряжения.

Параллельно, последовательно или и то, и другое?

Не существует жесткого правила относительно того, когда использовать параллельное или последовательное расположение МОП-транзисторов. Параллельные схемы являются стандартными для систем с высокими требованиями к подаче мощности и быстрой коммутации, например, с ШИМ. Схемы драйверов двигателей являются прекрасными примерами. Между тем, последовательные массивы потребуются для подачи высокого напряжения, а не обязательно высокого тока. Если подумать, вы, безусловно, могли бы использовать комбинацию (несколько последовательно соединенных массивов, все они размещены параллельно), хотя в результате ваша управляющая схема становится очень сложной.

Пример принципиальной схемы, показывающий комбинацию последовательного и параллельного МОП-транзисторов, показан ниже. Я оставил блок на этой диаграмме для цепей нагрузки и возбуждения, последняя из которых может быть очень сложной. Такая система возбуждения потребует некоторой логики и, возможно, быстрого контура обратной связи для правильной работы и обеспечения полного включения каждой ветви последовательности при возбуждении массива.

Пример последовательно-параллельного расположения с одной составляющей нагрузки.

Еще одна опция, которая активируется при последовательном и параллельном включении полевых МОП-транзисторов, — это многофазное переключение. Когда каждый из параллельных МОП-транзисторов управляется с одинаковой частотой ШИМ, но они разделены по фазе, массив ведет себя так, как если бы он управлялся с более высокой частотой. Это один из приемов, позволяющих добиться очень низкого уровня шума в импульсном преобразователе. Хотя вы не можете сделать это с автономным массивом МОП-транзисторов, соединенных последовательно, вы можете объединить последовательные ветви параллельно, чтобы создать фазированные драйверы, как показано выше.

Это очень эффективная уловка для снижения шума в энергосистемах при работе на высокой частоте, например, в ВЧ-источнике питания, где желательна работа на более высокой частоте. Я планирую рассказать о многофазном преобразователе мощности в следующей статье, поскольку эти преобразователи имеют решающее значение для питания малошумящих высокочастотных аналоговых систем, таких как ВЧ-усилители мощности. Это одна из областей преобразования энергии, которая редко обсуждается и требует более сложной схемы управления, но это эффективный метод и стандартная топология во многих системах.

Если вам необходимо спроектировать, смоделировать и скомпоновать ваши системы питания с полевыми МОП-транзисторами, подключенными последовательно или параллельно, используйте полный набор функций проектирования печатных плат, компоновки и моделирования SPICE в Altium Designer®.