Подключение mosfet к arduino: Подключение мосфета к Ардуино — RadioRadar

Содержание

Arduino и MOSFET. Схема подключения

Порой наступает такой момент, когда пользователь хочет управлять мощным устройством с помощью Arduino. Мы все знаем, что Arduino может выдать на каждом из своих выходов 20 мА (максимум 40 мА). Хорошо, но что делать, когда мы хотим управлять, например двигателем постоянного тока.

В этом случае мы можем использовать , например, биполярный транзистор, если ток не слишком большой, мост L293D или MOSFET транзистор.

Что такое MOSFET?

В нашем проекте мы будем использовать MOSFET транзистор STP16NF06L, который имеет канал N-типа.

MOSFET — полевой транзистор, имеющий 3 ножки: исток (S), затвор (G) и сток (D). Ток протекает между истоком и стоком, по так называемому каналу. Величина протекающего тока зависит от управляющего напряжения, подаваемого на затвор — исток.

MOSFET-транзисторы являются быстродействующими по сравнению с биполярными транзисторами, так как процессы, происходящие в них являются чисто электростатическими. Основным фактором, влияющим на время переключения является наличие емкости затвора.

Подключение MOSFET к Arduino

Затвор (G) MOSFET транзистора должен быть подключен к Arduino. В целом можно сказать, что исток (S) должен быть подключен к минусу нашей схемы, а сток (D) подсоединен к минусу нашего объекта, которым мы собираемся управлять (например, лампочка, двигатель). По мимо этого, стоит подключить резистор между затвором (G) и истоком (S). Это даст нам уверенность в том, что на затворе будет низкий уровень в тот момент, когда от Arduino не будет управляющего сигнала.

Более того, в случае, если у нас произошло повреждение кабеля, у нас будет уверенность в том, что на затворе не будет неопределенного состояния, который может вызвать включение и выключение управляемого объекта.

В нашем случае для управления мы будем использовать двигатель постоянного тока. Наша схема предназначена для увеличения и уменьшения скорости вращения двигателя.

Подключаем все, как показано ниже. Кроме того, вы можете подключить внешний источник питания, незабывая массы блока питания и Arduino соединить друг с другом.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Скетч

В проекте используем готовый код, расположенный на вкладке Примеры> Basics> Fade

http://akademia.nettigo.pl

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

Силовой ключ выполнен на полевом транзисторе IRF520 и предназначен для включения/выключения мощной нагрузки, которая питается напряжением постоянного тока.


Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.

Полевой транзистор позволяет использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), т.е можно менять скорость работы электродвигателя или яркость светодиодной ленты, лампы (светодиода) и т.д.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе “IRF520”:

  • управление нагрузкой с напряжением питания постоянного тока, В: 0-24
  • рабочий ток нагрузки, А: 0-5
  • уровень управляющего сигнала, В: 5-20
  • размеры платы, мм: 33.4*25.6

Подключение:

  • “V+” — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “V-” — минусовой контакт подключения нагрузки пост. тока
  • “Vin” — “+” контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
  • “GND” — “-” контакт питания для нагрузки
  • “SIG – “плюсовой контакт для подключения управ. сигнала (например с ARDUINO)
  • “Vcc” – не используется
  • “GND – “минусовой контакт для подключения управ. сигнала

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Варианты использования:

управление силовым ключом с помощью сенсорной кнопки “TTP223”

Преимущества:

  • бесшумная работа
  • нет механических частей
  • можно использовать ШИМ (PWM)

Описание на “IRF520” (datasheet)

Драйвер MOSFET транзистор IRF520 0-24В модуль Arduino PIC ARM

Модуль драйвера управления нагрузкой на транзисторе IRF520 используется для подключения к Arduino контроллеру или другому микропроцессорному управляющему устройству нагрузки постоянного тока мощностью до 120 Вт. Модуль может выполнять функцию коммутации, а также функцию управления нагрузкой. Через модуль к контроллеру можно подключать светодиодное освещение, двигатели постоянного тока, маломощные компрессоры, электромагнитные пускатели и т.п.
Модуль имеет три разъема для подключения к контроллеру, для подключения нагрузки и для подключения внешнего источника питания:

  • штыревые контакты, обозначенные на плате модуля SIG, VCC и GND, используются для подключения к контроллеру;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля V+ и V-, используются для подключения управляемых устройств или коммутируемых устройств;
  • клеммы зажимы, обозначенные на плате модуля VIN и GND, используются для подключения внешнего источника питания.

Для использования модуля нужно к контактам SIG и GND подключить контроллер. Причем, если нужно управлять нагрузкой, то к контакту SIG нужно подключать ШИМ выход контроллера. Если нужно управлять коммутацией, то к контакту SIG нужно подключать цифровой выход контроллера. Если на контакте SIG есть напряжение, то горит красный светодиод. Контакт GND используется как общий вывод, контакт VCC не используется.
Далее к контактам модуля V+ и V-  нужно подключить управляемое или коммутируемое устройство с максимальной мощностью 120 Вт. При подключении управляемого устройства нужно соблюдать полярность.

Если устройство подключается к модулю на управление нагрузкой, то для него нужно внешнее питание. Внешнее питание подключается к контактам VIN и GND. Значение мощности внешнего блока питания подбирается в зависимости от потребности управляемого устройства. Максимальные выходные параметры внешнего блока питания могут быть 24 В и 5 А постоянного тока. При коммутируемом токе больше 1 А на транзистор нужно установить радиатор.
Схема подключения IRF520 к Arduino:

Характеристики:

собран на полевом транзисторе: IRF520;
используется для: коммутации, управлением нагрузкой;
управляющее напряжение: 5 – 20 В;
напряжение для управляемых устройств: 24 В;
максимальный ток для управляемых устройств: 5 А;
максимальная коммутируемая мощность: 120 Вт;
размеры: 31 х 26 х 17 мм;
вес: 6 г.

Силовой ключ на полевом транзисторе (IRF520 MOSFET) для Arduino

Силовой ключ(5 А; 24 В) выполнен на полевом транзисторе IRF520 и предназначен для включения/выключения мощной нагрузки, которая питается напряжением постоянного тока.

Управлять силовым ключем можно с помощью Arduino или другого микроконтроллера, при подаче на вход ключа высокого уровня от 5 В, он откроется и включит нагрузку. При токе нагрузки более 1 ампера нужен радиатор для транзистора. Практическое измерение нескольких экземпляров этого MOSFET модуля показало, что ключ открывается при подаче сигнала управления на затвор от 3,4 Вольт.
Полевой транзистор позволяет использовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию), т.е можно менять скорость работы электродвигателя или яркость светодиодной ленты, лампы (светодиода) и т.д.

Если управляющий сигнал ниже 5 Вольт, то нужно использовать другой ключ, работающий от низкого постоянного напряжения (от 3 Вольт).

Для управления мощной нагрузкой переменного тока можно использовать твердотельное реле. А для коммутации маломощной нагрузки постоянного и переменного тока можно применить обычное реле.

Технические характеристики силового ключа на MOSFET транзисторе «IRF520»:

управление нагрузкой с напряжением питания постоянного тока, В: 0-24
рабочий ток нагрузки, А: 0-5
уровень управляющего сигнала, В: 5-20
размеры платы, мм: 33.4*25.6

Подключение:

«V+» — плюсовой контакт подключения нагрузки пост. тока
«V-» — минусовой контакт подключения нагрузки пост. тока
«Vin» — «+» контакт, сюда подключить питание для нагрузки (от 0 до 24 В)
«GND» — «-» контакт питания для нагрузки
«SIG — «плюсовой контакт для подключения управ. сигнала (например с ARDUINO)
«Vcc» — не используется
«GND — «минусовой контакт для подключения управ. сигнала

Принципиальная схема силового ключа на IRF520:

Преимущества:

  • бесшумная работа
  • нет механических частей

Управление яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13. | Электроника и жизнь

Здравствуйте, уважаемые читатели! В одной из прошлых статей мы говорили о том, что такое ШИМ-сигнал, для чего он нужен и как с ним работать на Ардуино и микроконтроллерах семейства ATtiny.

Управление яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13

Управление яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13

В этом статье мы перейдем к практическому применению данной информации и будем управлять яркостью и плавным включением светодиодной ленты с помощью транзистора IRF3205. Подобный тип транзисторов, управляющий включением нагрузки, еще называют мосфетом.

Мосфет IRF3205

Мосфет IRF3205

Принцип работы транзистора.

Кратко о принципах работы транзистора. У него 3 ножки. Если на крайнюю левую ножку, называемую затвор, подать управляющее напряжение, в нашем случае это 5 вольт, то транзистор пропустит ток от третьей ножки, которая называется исток, ко второй ножке, которая именуется сток. При снятии управляющего напряжения, транзистор закроется, и ток от третей ко второй ножке перестанет течь.

Схема мосфета IRF3205

Схема мосфета IRF3205

В характеристиках транзистора всегда указывается, при каком напряжении транзистор сработает (так называемое, отпирающее напряжение), на какое напряжение рассчитан транзистор и какой максимальный ток может через себя пропустить.

Например данный транзистор IRF3205 рассчитан на максимальное напряжение 55 В и максимальный ток 110 А. Срабатывает он при напряжении от 4В. Т.е. 5 В Ардуино ему гарантированно хватит для срабатывания. Т.к. речь в этом видео пойдет об управлении светодиодной лентой на 12 вольт, этих характеристик нам вполне хватит. Работает транзистор только в схемах с постоянным током.

Характеристики мосфета IRF3205

Характеристики мосфета IRF3205

Для подключения приборов и освещения, работающих от переменного тока в сети 220 вольт уже нужен будет симистор. О нем мы поговорим в следующем видео и как обычно разберем его подключение на примерах.

Подключение транзистора IRF3205 к Arduino UNO

Для начала соберем схему подключения транзистора IRF3205 на макетной плате. И будем управлять транзистором с помощью Arduino UNO.

Первую ножку транзистора соединяем с 11 пином Ардуино. Вообще, это может быть любой пин, поддерживающий работу с ШИМ-сигналом. Вторую и третью ножку соединим с минусом светодиодной ленты и с минусом макетной платы соответственно.

К плюсу и минусу макетной платы подключим источник питания напряжением 12 В. И плюс этого источника соединим с плюсом светодиодной ленты.

Я использую для примера небольшой отрезок светодиодной ленты. Здесь, даже при максимальной ее яркости ток не более 200 мА, так что макетная плата вполне годится, ничего у нас не расплавится. При больших токах, конечно, нужно соединять элементы нашей схемы проводами напрямую, без всяких макеток.

Для защиты пина Ардуино добавим резистор номиналом 100 Ом. А так же добавим подтягивающий резистор на 10 кОм между первой и третьей ножкой транзистора, который не позволит ему сработать в отсутствие управляющего сигнала микроконтроллера. хема подключения мосфета IRF3205 к Arduino UNO для управления яркостью светодиодной ленты.

В Arduino IDE пишем небольшой скетч, в котором мы будем плавно зажигать светодиодную ленту, а через секунду плавно снижать ее яркость.

Скетч для управления яркостью светодиодной ленты с помощью Arduino UNO

Скетч для управления яркостью светодиодной ленты с помощью Arduino UNO

Загружаем скетч в Ардуино и видим, что лента плавно загорается в течение 5 секунд, а затем плавно гаснет.

Плавное включение и отключение светодиодной ленты

Плавное включение и отключение светодиодной ленты

Подключение транзистора IRF3205 к ATtiny13.

Теперь попробуем управлять мосфетом IRF3205 с помощью ATtiny13. Возвращаемся к нашему скетчу и меняем 11 пин, который у нас был задействован при работе с Arduino UNO на нулевой, что соответствует 5 ножке ATtiny.

Скетч для управления яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13/25/45/85

Скетч для управления яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13/25/45/85

Переводим Arduino UNO в режим программатора. Подробно о том, как прошивать ATtiny через Arduino UNO я рассказывал в статье ATtiny13 и ATtiny85. Обзор и программирование с помощью Arduino.

Далее соединяем 5 пин ATtiny13 с первой ножкой мосфета, а 4 пин ATtiny13с общей землей.

Лента начинает плавно увеличивать свою яркость и плавно гаснуть.

Управление яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13

Управление яркостью светодиодной ленты с помощью ATtiny13

Включение светодиодной ленты с помощью датчика движения.

Далее сделаем так, чтобы светодиодная лента включалась, при выявлении движения в комнате.

Возьмем очень распространенный инфракрасный датчик движения HC-SR501, подробно о котором я рассказывал в статье Инфракрасный датчик движения HC-SR501. Принцип работы. Подключение к Ардуино.

Подключим датчик согласно схеме. Сигнальный разъем датчика HC-SR501 соединим с 6 пином ATtiny13. хема подключения мосфета IRF3205 к ATtiny13 и датчику движения HC-SR501.

Видоизменим скетч и сделаем так, чтобы освещение плавно включалось при появлении логической единицы на 6 пину ATtiny, т.е. при срабатывании датчика. А при пропадании сигнала, будем плавно отключать светодиодную ленту.

Скетч для управления светодиодной лентой с помощью датчика движения и ATtiny13

Скетч для управления светодиодной лентой с помощью датчика движения и ATtiny13

Загружаем скетч в ATtiny13.

В самом начале, лента может включаться самопроизвольно, т.к. датчик движения примерно в течение 30 секунд проводит первоначальную калибровку.

Далее, проводим мимо датчика рукой и лента плавно загорается.

Управление светодиодной лентой с помощью датчика движения HC-SR501 и ATtiny13

Управление светодиодной лентой с помощью датчика движения HC-SR501 и ATtiny13

Пока в поле видимости датчика происходит движение, лента будет гореть. Как только движение прекращается, лента в течение 5 секунд гаснет.

В следующей статье поговорим об управлении приборами, работающими от сетевого напряжения 220 вольт с помощью симистора и микроконтроллеров ATtiny13 и ATtiny85.

Ниже размещено видео, по материалам данной статьи.

_________________________________________________________

Спасибо, что дочитали до конца! Если статья понравилась, нажмите, пожалуйста, соответствующую кнопку. Если интересна тематика электроники и различных электронных самоделок, подписывайтесь на канал. До встречи в новых статьях!

Другие публикации по теме:

Подключение mosfet к ардуино

В нашем предыдущем уроке мы рассмотрели работу с фоторезистором для управления LED. Однако, зачастую нужно управлять более мощной нагрузкой, такой как лампа накаливания, электродвигатель, электромагнит и т.п. 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.п. К тому же выходной ток вывода Arduino ограничен как правило 40 мА.

Одним из способов управления мощной нагрузкой, является использование MOSFET-транзисторов. Это дает возможность подключать достаточно мощную нагрузку с напряжением питания по 40-50 и более вольт и токами в несколько ампер, скажем электрические двигатели, электромагниты, галогенки и так далее.

Схема подключения достаточно простая, как вы видите.

Если нагрузка индуктивная (электродвигатель, электромагнитный клапан и т.д.), то рекомендуется ставить защитный диод, который защитит мосфет от напряжения самоиндукции. Если вы управляете электродвигателем при помощи ШИМ без защитного диода, то могут возникнуть такие проблемы, как нагрев мосфета или его вылет, медленно будет крутиться ваш двигатель, возникнут потери мощности и т.д. Так что всегда ставьте защитный диод для индуктивной нагрузки. Встроенный в мосфет защитный диод в большинстве случаев не спасает от индуктивных выбросов!

Если нагрузка у вас активная – светодиод, галогенная лампа, нагревательный элемент и т.д., то в этом случае диод не нужен.

В цепь затвора желательно поставить Pull-Down резистор (стягивающий резистор между затвором [gate] и истоком [source]). Он необходим, чтобы гарантированно удерживать низкий уровень на затворе мосфета при отсутствии сигнала высокого уровня от Ардуино. Это исключает самопроизвольное включение транзистора.

В разрыв цепи затвора также рекомендуется ставить резистор номиналом 50-150 Ом, для предотвращения кратковременных выбросов тока и защиты вывода микроконтроллера.

При подборе мосфета, для того, чтобы он напрямую открывался от микроконтроллера и не нужно было ставить перед ним биполярных транзисторов и драйверов, обращайте внимание на параметр Gate Threshold, который должен быть примерно от 1 до 4 Вольт. Часто такие транзисторы помечаются как

Logic Level .

Давайте к примеру рассмотрим транзистор: IRL3705N N-Channel Hexfet Power MOSFET.

Данный транзистор способен выдерживать продолжительный ток до 89А (естественно с теплоотводом) и открывается при напряжении затвора 1В (параметр VGS(th)). Поэтому, мы можем напрямую подсоединить данный транзистор к ногам Arduino. Когда транзистор полностью открыт, сопротивление Исток-Сток всего 0.01 Ом (параметр R DS(on) ) . Поэтому, если к нему подключить электрический мотор 12В, 10А на транзисторе падение напряжения будет всего лишь 0.1В, а рассеиваемая мощность 1 Ватт.

Если использовать ШИМ-выход контроллера, мы можем управлять мощностью (а значит и скоростью вращения) мотора.

Вернитесь к 5 уроку , где мы использовали Fade-эффект для светодиода, но вместо светодиода подключите MOSFET и автомобильную лампу на 12 Вольт. Питание лампы должно осуществляться от отдельной 12В батареи или БП.

в Ардуино 0 637 Просмотров

Порой наступает такой момент, когда пользователь хочет управлять мощным устройством с помощью Arduino. Мы все знаем, что Arduino может выдать на каждом из своих выходов 20 мА (максимум 40 мА). Хорошо, но что делать, когда мы хотим управлять, например двигателем постоянного тока.

В этом случае мы можем использовать , например, биполярный транзистор, если ток не слишком большой, мост L293D или MOSFET транзистор.

Что такое MOSFET?

В нашем проекте мы будем использовать MOSFET транзистор STP16NF06L, который имеет канал N-типа.

MOSFET — полевой транзистор, имеющий 3 ножки: исток (S), затвор (G) и сток (D). Ток протекает между истоком и стоком, по так называемому каналу. Величина протекающего тока зависит от управляющего напряжения, подаваемого на затвор — исток.

MOSFET-транзисторы являются быстродействующими по сравнению с биполярными транзисторами, так как процессы, происходящие в них являются чисто электростатическими. Основным фактором, влияющим на время переключения является наличие емкости затвора.

Подключение MOSFET к Arduino

Затвор (G) MOSFET транзистора должен быть подключен к Arduino. В целом можно сказать, что исток (S) должен быть подключен к минусу нашей схемы, а сток (D) подсоединен к минусу нашего объекта, которым мы собираемся управлять (например, лампочка, двигатель). По мимо этого, стоит подключить резистор между затвором (G) и истоком (S). Это даст нам уверенность в том, что на затворе будет низкий уровень в тот момент, когда от Arduino не будет управляющего сигнала.

Более того, в случае, если у нас произошло повреждение кабеля, у нас будет уверенность в том, что на затворе не будет неопределенного состояния, который может вызвать включение и выключение управляемого объекта.

В нашем случае для управления мы будем использовать двигатель постоянного тока. Наша схема предназначена для увеличения и уменьшения скорости вращения двигателя.

Подключаем все, как показано ниже. Кроме того, вы можете подключить внешний источник питания, незабывая массы блока питания и Arduino соединить друг с другом.

Скетч

В проекте используем готовый код, расположенный на вкладке Примеры> Basics> Fade

Дата поста: 20-08-2013

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.д., которые используют 12 и больше вольт. В этой статье будет рассмотрено как можно работать с высоким напряжением с использованием MOSFET и ардуино.

В этой статье будет рассматриваться MOSFET транзистор — металл-оксид-полупроводник полевой транзистор, в частности** RFP30N06LE**, но так же можно работать и с другими.

Начнём с того, что MOSFET это транзистор, но особого типа.
Транзисторы имеют 3 вывода, которые имеют 2 простые функции, первая — переключение, вторая — усиление (в данном примере рассматривается первая функция — переключатель). Выходы называются следующим образом: Вход (Источник), он же Source, Выход (Сток) — Drain, и Управление (Ворота, Затвор) — Gate. При отправке сигнала высокого уровня к Gate (управляющий вывод), транзистор включается и позволяет току течь от источника (Source) к стоку (Drain).

Таким образом, мы подключим наш мотор, соленоид или лампу к V +, но не к земле (V-). 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.

Подключаем мотор к Arduino (схема 1)

Подключаем соленоид к Arduino (схема 2)

Подключаем ламу к Arduino (схема 3)

Подключение / Зачем диод используется?

Эта схема довольно проста. Единственная часть, которая вызывает вопросы — использование стягивающего резистора (Pull down). Резистор удерживает низкий уровень на Gate, когда Arduino не посылает сигнал высокого уровня. Дело в том, что если плохие провода, например, сигнал может плавать, и когда Arduino не посылает сигнал, остаточное напряжение может оставаться и транзистор может самопроизвольно включаться. Резистор же стягивает остаточное напряжение к земле.

Так же на схемах 1 и 2 вы можете заметить диод. При подключении устройства с катушкой (Coil), будь то реле, соленоид или мотор всегда используйте диод. Что будет если мы его не будем использовать? Когда вы перестаёте питать катушку обратное напряжение, бывает до нескольких сотен вольт, направляется обратно. Это длится всего несколько микросекунд, но этого достаточно, чтобы убить наш MOSFET. Так что этот диод позволяет току проходить в одну сторону, как правило, в неправильной ориентации и ничего не делает. Но когда происходит скачок напряжения ток течет в противоположном направлении, диод позволяет ему течь обратно на спираль, а не на транзистор.

Нам понадобится диод достаточно быстро реагирующий на отдачу, и достаточно сильный, чтобы взять на себя нагрузку. Нам подойдут диоды 1N4001 или SB560. Если вам нужна дополнительная защита, то можно использовать оптоизолятор между Arduino и транзистором. Оптоизолятор изолирует обе стороны цепи, и высокое напряжение не сможет вернуться в микроконтроллер, и не убьёт его.

Так же обязательно убедитесь, что подключаете диод правильно! Полосой (обычно серебристой) к плюсу (V+), иначе толку от него будет ноль, и может сделать даже хуже.

Недостатки / Ограничения

Транзисторы, такие как RFP30N06LE подходят для управления мощных устройств с вашего Arduino, но у них есть некоторые ограничения. Это текущая конфигурация имеет смысл только для переключения DC ток, так что не пытайтесь это с AC источником, а также MOSFET-транзисторы имеют ограничения, такие как напряжение и силу тока. RFP30N06LE может обрабатывать переключения до 60В, а сила тока ограничена 30А (с радиатором и правильным подключением), так же крайне важно использовать теплоотвод при силе тока более нескольких ампер, так как в таком случае при работе транзистора выделяется достаточно большое количество тепла.

Обычно можно просто припаять изогнутый кусочек металла на к спинке, просто чтобы рассеять тепло. Обратите внимание, что при использовании нескольких транзисторов не припаивайте к общему радиатору, используйте на каждый транзистор отдельный радиатор, так как у этих транзисторов спинка соединена с Выходом (Drain)! Это важно. Так же хочу отметить, что для AC тока лучше используйте реле.

Fade it / Используем ШИМ

Вы знаете, на Arduino есть PWM (ШИМ) выходы, почему бы нам ими не воспользоваться? Да, PWM — это то, что позволяет использовать analogWrite (PIN, значение). PWM на самом деле не аналоговый выход. Arduino действительно пульсирует (очень быстро) от 0 до 5V так что среднее напряжение находится где-то между 0 и 5в. Мы можем подключить к PWM выходу наш транзистор и управлять яркостью света, скоростью мотора и т.д. так, как будто мы подключили их напрямую к Arduino. Для этого нужно просто убедиться, что транзистор подключен к PWM выходу Arduino.

Код / Скетч для Arduino

Вам вряд ли пригодится этот код, вы просто отправить сигнал высокого уровня к Gate и БАМ. Оно работает. Но я набросал код для вас, поэтому вы можете потестировать его с использованием ШИМ. (Имеет смысл только для двигателя или лампочки, не для соленоида).

Почему MOSFET включает мотор напрямую?

В моем проекте мне нужно управлять двигателем постоянного тока. Для этого я использую Arduino в качестве контроллера и MOSFET для переключения. Я подключил вывод MOSFET GATE к выводу Arduino 12.

Я использовал эту схему ….

Основная проблема заключается в том, что я подаю напряжение +12 В на один конец двигателя, а другой конец двигателя на слив MOSFET и другое соединение, такое же, как на изображении. Но без подключения выходного контакта Arduino к затвору двигателя MOSFET, оставаясь включенным постоянно.

В моем случае я управляю выводом GATE, используя вывод 12 Arduino, который посылает импульс в MOSFET для управления двигателем (ON / OFF).

Что я не так делаю?

Олин Латроп

Схема, которую вы показываете, должна работать. Вы, вероятно, неправильно подключили что-то. Например, если сток и исток полевого транзистора перевернуты, вы получите именно тот симптом, который вы видите из-за диода корпуса проводящего полевого транзистора.

Внимательно проверьте таблицу данных FET и ваши соединения.

Измерьте напряжение на затворе с помощью вольтметра и убедитесь, что оно действительно равно 0 В.

Kvegaoro

Кроме того, но крайне маловероятно, что вы можете иметь дело с MOSFET в режиме истощения, который является «нормально включенным» устройством, в отличие от обычного MOSFET в режиме улучшения, который «нормально выключен» для устройств. МОП-транзистор с режимом истощения не так широко доступен, как устройства с режимом улучшения, но есть еще несколько доступных, и поскольку вы не указали фактический номер детали для используемого вами устройства, я считаю, что это может быть крайне маловероятным, но вероятным сценарием

Майк Х.

Какой ток потребляет двигатель и какой МОП-транзистор вы используете? Если вы потребляете слишком много тока, МОП-транзистор будет разрушен, и они часто переходят к низкому сопротивлению на Источнике, чтобы истощить, я видел достаточно взорванных блоков питания, чтобы это понять. Вывод затвора должен показывать низкое сопротивление по отношению к выводу источника, но высокое сопротивление по отношению к выводу стока.

Существуют полевые МОП-транзисторы со встроенными стабилитронами для снижения потенциала повреждения от электростатических разрядов. Кроме того, многие полевые МОП-транзисторы в корпусе TO-220 имеют 3 отведения Gate-Drain-Source, если смотреть слева направо, НО, не все!

Подключение N-канального MOSFET — Arduino Project Hub

*******

Пожалуйста, посетите https://proteshea.com/control-dc-fan-with-n-channel-mosfet-and-arduino- uno / для получения полного списка материалов, необходимых для этого проекта.

*******

Введение

Если вы не читали наше Руководство по началу работы с Arduino Uno Rev3, прочтите сначала его. В противном случае продолжайте чтение. В этом руководстве мы будем подключать N-канальный полевой МОП-транзистор для подачи тока на бесщеточный вентилятор постоянного тока.Вентилятор требует 200 мА при + 5 В, что превышает максимальный ток, который может выдавать вывод Arduino Uno Rev3 (Uno). Если вы обратитесь к таблице данных ATmega328, максимальный ток на вывод составляет 40 мА. Превышение максимального предела тока может повредить микроконтроллер, поэтому убедитесь, что вы определили ток нагрузки, прежде чем подключать какое-либо устройство к выводу Uno.

N-Channel MOSFET

MOSFET может использоваться для усиления или переключения сигналов — в этом примере мы будем использовать его в качестве переключателя.Он состоит из 3 клемм: затвор, исток и сток (распиновка ниже). N-канальный MOSFET — это устройство, управляемое напряжением. Существует два типа N-канальных полевых МОП-транзисторов: расширенного и обедненного типа. MOSFET улучшенного типа обычно выключен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, поэтому на затвор необходимо подавать напряжение, чтобы ток протекал через канал сток-исток. МОП-транзистор обедненного типа обычно включен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, и, таким образом, ток течет через канал сток-исток, пока на затвор не будет подано положительное напряжение.

N-канальный полевой МОП-транзистор 2N7000 является усовершенствованным, поэтому мы должны установить на выходном контакте Arduino высокий уровень, чтобы обеспечить питание вентилятора постоянного тока. Максимальный ток, который может использовать полевой МОП-транзистор, варьируется, но тот, который я использую, может выдавать 200 мА. Некоторые полевые МОП-транзисторы могут обеспечивать ток до 30-50 А, и в результате их размер увеличивается, чтобы выдерживать такое количество тока.

ПРИМЕЧАНИЕ : Вам нужно добавить последовательный резистор между выходным контактом Uno и затвором полевого МОП-транзистора. Это ограничит ток на затвор, поскольку Uno может выдавать максимум 40 мА, а затвор может попытаться потянуть больше.Мы рекомендуем использовать резистор 220 Ом, чтобы ограничить ток до ~ 23 мА.

Электромонтаж

Я использую макетную плату вместо Modulus, так как почти у всех есть макетные платы. Во-первых, давайте разместим N-канальный MOSFET на макетной плате — убедитесь, что каждый вывод имеет свой собственный узел. Свяжите вывод истока с GND, затвор — с выводом 2 Uno, а сток — с черным проводом на вентиляторе. Красный провод вентилятора подключается к плюсовой шине на макетной плате.

Если вы еще не установили Uno в зоне прототипирования FuelCan, сделайте это.Я поместил макетную плату в нижний отсек для хранения, чтобы ограничить длину перемычек. Нам нужно подать + 5V и GND на шины питания и заземления на макетной плате. Используйте прилагаемый банановый разъем для зажима кабелей тестовых проводов. Для крепления зажимов тестовых выводов на стороне макета вам потребуются два штыря штекера. Подключите сторону типа A кабеля USB к разъему USB1, а сторону типа B — к разъему Uno. Включите FuelCan с помощью адаптера питания переменного / постоянного тока.

Программное обеспечение

После того, как подключение завершено и FuelCan включен, мы можем загрузить эскиз в Uno.Это довольно просто по сравнению с предыдущими проектами. Все, что делает код, это переключает вывод Uno 2 с низкого на высокий с 5-секундной задержкой между ними. Когда штифт высокий, вентилятор включается, а когда штифт низкий, вентилятор выключается.

Адам Мейер | Arduino + n-channel_mosfet

В конце концов вы обнаружите, что держите соленоид 12 В, двигатель или свет и задаетесь вопросом: «Как, черт возьми, я должен управлять этим с моего Arduino?» И мы уже говорили об этом раньше. Сегодня мы собираемся поговорить о другом способе сделать это, на этот раз с полевым транзистором металл-оксид-полупроводник N-Channel MOSFET , в частности, MOSFET RFP30N06LE (вы можете получить их от sparkfun)., но вы можете использовать любой N-канальный MOSFET точно так же.

Как это работает

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: я собираюсь упростить это, так что будьте осторожны … здесь я пытаюсь объяснить простыми словами, что происходит.

Во-первых, полевой МОП-транзистор — это транзистор особого вида.

Если вы вообще не знаете транзисторы, это 3-выводные компоненты, которые имеют 2 простые функции: переключение или усиление (в этом примере это настроено как переключатель). В основном у вас есть In , называемый Source , Out , называемый Drain , и Control , называемый Gate .Когда вы отправляете ВЫСОКИЙ сигнал на затвор (управляющий вывод), транзистор переключается и позволяет току течь от источника (вход) к стоку (выход).

Итак, мы подключаем его так, чтобы наш двигатель, соленоид или свет был подключен к V +, но не к земле (V-). Земля подключена к стоку транзистора. Когда наш arduino отправляет ВЫСОКИЙ сигнал на затвор транзистора, он переключает транзистор (соединяя сток и исток) и замыкает цепь для двигателя, соленоида или света.

Дополнительная информация

Если вы хотите знать больше или действительно знать, что там на самом деле происходит.Пит из Sparkfun выпустил потрясающее видео, объясняющее MOSFET, за целых 20 минут. Настоятельно рекомендуется.

Подключение / Для чего нужен диод?

Схема довольно проста. Единственная деталь, которая выглядит забавно, — это резистор. Это понижающий резистор. Резистор удерживает на затворе низкий уровень, когда Arduino не отправляет высокий сигнал. Это здесь, на случай, если Arduino отключается или плохая проводка, по умолчанию он будет отключен. Вы не хотите, чтобы эта булавка когда-либо была плавающей, так как она будет срабатывать и отключаться.

Вы можете видеть, что на 2 из 3 иллюстраций есть диод, параллельный устройству, которое мы запитываем. Каждый раз, когда вы включаете устройство с катушкой, такое как реле, соленоид или двигатель, вам нужен этот парень, и не выходите из дома без него. Что происходит, когда вы прекращаете подавать питание на катушку, обратное напряжение до нескольких сотен вольт возвращается обратно. Это длится всего несколько микросекунд, но этого достаточно, чтобы убить наш полевой МОП-транзистор. Таким образом, этот диод (пропускающий ток только в одну сторону) обычно смотрит в неправильном направлении и ничего не делает.Но когда скачки напряжения текут в противоположном направлении, диод позволяет им течь обратно к катушке, а не к транзистору. Нам понадобится диод, достаточно быстрый, чтобы реагировать на отдачу, и достаточно сильный, чтобы выдерживать нагрузку. Выпрямительный диод, такой как 1N4001 или SB560, должен справиться с этой задачей. Если вам нужна дополнительная защита, вы можете использовать оптоизолятор между Arduino и транзистором. Оптоизолятор оптически изолирует обе стороны (высокое и низкое энергопотребление) схемы, поэтому высокое напряжение не может вернуться на микроконтроллер.

Просто убедитесь, что защитный диод направлен в правильную сторону (полоса направлена ​​к V + устройства). Если он направлен в неправильном направлении, устройство, которое вы пытаетесь включить, не будет работать, поскольку диод просто позволит току обойти его.

Ограничения

Транзисторы

, такие как RFP30N06LE, действительно отлично подходят для управления мощными устройствами с вашего Arduino, но у них есть некоторые ограничения. Эта текущая конфигурация полезна только для переключения постоянного тока, поэтому не пытайтесь это сделать с источником переменного тока, также МОП-транзисторы имеют ограничение как по напряжению, так и по силе / току.RFP30N06LE может переключать напряжение до 60 В, а сила тока ограничена до 30 А (с радиатором и правильной разводкой). Для всего, что превышает несколько ампер, особенно при постоянном токе (как в двигателе), а не коротких импульсах, я бы рекомендовал использовать радиатор. Обычно я просто припаяю согнутый кусок металла к задней части, просто чтобы помочь рассеять тепло. Просто обратите внимание, если вы используете более одного RFP30N06LE, вы не можете припаять их к тому же радиатору, поскольку задняя часть подключена к стоку полевого МОП-транзистора, а не к источнику.Если вам нужно переключить переменный ток, я бы предпочел использовать реле.

Fade it!

Вы знаете выходы ШИМ на вашем Arduino? Ага, то, что позволяет на записать аналог (пин, значение) . Ну, на самом деле ШИМ — это не аналоговый выход. На самом деле Arduino пульсирует (очень быстро) между 0 и 5 В, так что среднее напряжение находится где-то между 0 и 5. Из-за этого ШИМ может быть расширен через транзистор (транзистор может только включаться или выключаться, но может делайте это очень быстро), что позволяет нам гасить свет или контролировать скорость двигателя, как если бы они были подключены напрямую к Arduino.Все, что вам нужно сделать, чтобы воспользоваться этим, — это убедиться, что затвор полевого МОП-транзистора подключен к выводу ШИМ.

Для этого вам действительно не нужен код, вы просто отправляете сигнал HIGH на вывод затвора, и BAM … он работает. Но я собрал это для вас, чтобы вы могли проверить его затухание с помощью ШИМ. Этот код затухает в виде волны греха, как на видео ниже. (очевидно, полезно только для двигателя или света).

Это видео демонстрирует возможности ШИМ с RFP30N06LE. Этот светильник, хотя и выглядит как стандартный домашний светильник, на самом деле представляет собой светильник мощностью 15 Вт и 12 В постоянного тока.

Как соединить транзисторы (BJT) и MOSFET с Arduino

Сопряжение силовых устройств, таких как BJT и MOSFET, с выходом Arduino — это важная конфигурация, которая позволяет переключать нагрузки высокой мощности через выходы малой мощности Arduino.

В этой статье мы подробно обсуждаем правильные методы использования или соединения транзисторов, таких как BJT и MOSFET, с любым микроконтроллером или Arduino.

Такие каскады также называются «Сдвиг уровня», , потому что этот каскад изменяет уровень напряжения с более низкой точки на более высокую для соответствующего выходного параметра.Например, здесь осуществляется сдвиг уровня с выхода Arduino 5V на выход MOSFET 12V для выбранной нагрузки 12В.

Независимо от того, насколько хорошо запрограммирована или закодирована ваша Arduino, если она неправильно интегрирована с транзистором или внешним оборудованием, это может привести к неэффективной работе системы или даже к повреждению компонентов, задействованных в системе.

Таким образом, становится чрезвычайно важным понять и изучить правильные методы использования внешних активных компонентов, таких как MOSFET и BJT, с микроконтроллером, чтобы конечный результат был эффективным, плавным и действенным.

Прежде чем мы обсудим методы взаимодействия транзисторов с Arduino, было бы полезно изучить основные характеристики и работу транзисторов BJT и MOSFET.

Электрические характеристики транзисторов (биполярных)

BJT обозначает транзистор с биполярным переходом.

Основная функция BJT — включить присоединенную нагрузку в ответ на триггер внешнего напряжения. Предполагается, что нагрузка будет больше по току по сравнению с входным триггером.

Таким образом, основная функция BJT состоит в том, чтобы включить более высокую нагрузку по току в ответ на триггер входа более низкого тока.

Технически это также называется смещением транзистора, что означает использование тока и напряжения для работы транзистора с заданной функцией, и это смещение должно выполняться наиболее оптимальным образом.

BJT имеют 3 вывода или 3 контакта, а именно базу, эмиттер, коллектор.

Базовый вывод используется для питания триггера внешнего входа в виде небольших напряжений и тока.

Вывод эмиттера всегда подключен к земле или отрицательной линии питания.

Коллекторный штифт подключается к нагрузке через положительный вывод питания.

BJT могут быть двух типов полярности: NPN и PNP. Базовая конфигурация выводов одинакова как для NPN, так и для PNP, как описано выше, за исключением полярности питания постоянного тока, которая становится прямо противоположной.

Распиновку BJT можно понять по следующему изображению:

На изображении выше мы можем увидеть базовую конфигурацию выводов NPN и PNP транзисторов (BJT). Для NPN эмиттер становится линией заземления и подключается к отрицательному источнику питания.

Обычно, когда слово «земля» используется в цепи постоянного тока, мы предполагаем, что это отрицательная линия питания.
Однако для транзистора линия заземления, связанная с эмиттером, связана с его базой и напряжениями коллектора, и «земля» эмиттера не обязательно может означать отрицательную линию питания.

Да, для NPN BJT заземление может быть отрицательной линией питания, но для транзистора PNP «земля» всегда связана с положительной линией питания, как показано на рисунке выше.

Функция включения / выключения обоих BJT в основном одинакова, но меняется полярность.

Поскольку эмиттер BJT является «выходным» проходом для тока, проходящего через базу и коллектор, он должен быть «заземлен» на линию питания, которая должна быть противоположна напряжению, используемому на входах базы / коллектора. В противном случае цепь не замкнется.

Для NPN BJT входы базы и коллектора связаны с положительным триггером или коммутационным напряжением, поэтому эмиттер должен быть привязан к отрицательной линии.

Это гарантирует, что положительные напряжения, входящие в базу и коллектор, смогут достичь отрицательной линии через эмиттер и замкнуть цепь.

Для PNP BJT база и коллектор связаны с входом отрицательного напряжения, поэтому, естественно, эмиттер PNP должен быть привязан к положительной линии, чтобы положительное питание могло пройти через эмиттер и завершить свой путь от цоколь и штифты коллектора.

Обратите внимание, что ток для NPN идет от базы / коллектора к эмиттеру, а для PNP — от эмиттера к базе / коллектору.

В обоих случаях цель состоит в том, чтобы включить нагрузку коллектора через небольшой вход напряжения на базе BJT, меняется только полярность, вот и все.

Следующая симуляция показывает базовую операцию:

В приведенной выше симуляции, как только кнопка нажата, вход внешнего напряжения входит в базу BJT и достигает линии заземления через эмиттер.

В то время как это происходит, канал коллектор / эмиттер внутри BJT открывается и позволяет положительному источнику питания сверху входить в лампочку и проходить через эмиттер на землю, включая лампу (нагрузку).

Оба переключения происходят почти одновременно в ответ на нажатие кнопки.

Вывод эмиттера здесь становится общей распиновкой «выхода» для обоих входных каналов (базы и коллектора).

И линия питания эмиттера становится общей линией заземления для триггера входного питания, а также нагрузки.

Это означает, что линия питания, соединяющаяся с эмиттером BJT, также должна быть строго связана с землей внешнего источника запуска и нагрузки.

Почему мы используем резистор в основе BJT

База BJT предназначена для работы с малой потребляемой мощностью, и этот вывод не может принимать большие входные токи, поэтому мы используем резистор, просто чтобы убедиться, что что на базу не может проникать большой ток.

Основная функция резистора заключается в ограничении тока до правильного указанного значения в соответствии со спецификацией нагрузки.

Обратите внимание, , что для BJT этот резистор должен быть рассчитан в соответствии с током нагрузки на стороне коллектора.

Почему?

Потому что BJT являются зависимыми от тока «переключателями».

Это означает, что базовый ток необходимо увеличить, уменьшить или отрегулировать в соответствии со спецификациями тока нагрузки на стороне коллектора.

Но коммутируемое напряжение, необходимое на базе BJT, может составлять от 0,6 В до 0,7 В. Это означает, что нагрузка коллектора BJT может быть включена с напряжением всего 1 В на базе / эмиттере BJT.
Вот основная формула для расчета базового резистора:

R = (Us — 0.6) Hfe / ток нагрузки,

, где R = резистор базы транзистора,

Us = источник или напряжение запуска на базовом резисторе,

Hfe = коэффициент усиления транзистора в прямом направлении (можно найти в таблице данных на БЮТ).

Хотя формула выглядит аккуратно, не всегда обязательно так точно настраивать базовый резистор.

Это просто потому, что спецификации базы BJT имеют широкий диапазон допусков и могут легко допускать большие различия в значениях резисторов.

Например, для подключения реле с сопротивлением обмотки 30 мА формула может примерно обеспечить значение резистора 56 кОм для BC547 при входе питания 12 В., но я обычно предпочитаю использовать 10 кОм, и оно работает безупречно.

Однако, если вы не следуете оптимальным правилам, может быть что-то не так с результатами, верно?

Технически это имеет смысл, но, опять же, потеря настолько мала по сравнению с затраченными на вычисления усилиями, что ею можно пренебречь.

Например, использование 10 кОм вместо 56 кОм может заставить транзистор работать с немного большим базовым током, в результате чего он немного нагревается, может быть на пару градусов выше… что совсем не важно.

Как подключить BJT к Arduino

Хорошо, теперь перейдем к сути.

Поскольку мы до сих пор всесторонне изучили, как нужно смещать и настраивать BJT по его 3 выводам, мы можем быстро понять детали, касающиеся его взаимодействия с любым микроконтроллером, таким как Arduino.

Основной целью соединения BJT с Arduino обычно является включение нагрузки или какого-либо параметра на стороне коллектора в ответ на запрограммированный выход с одного из выходных контактов Arduino.

Здесь предполагается, что вход триггера для базового вывода BJT поступает от Arduino. Это означает, что конец базового резистора просто необходимо подключить к соответствующему выходу Arduino, а коллектор BJT — к нагрузке или любому предполагаемому внешнему параметру.

Поскольку BJT требует от 0,7 В до 1 В для эффективного переключения, 5 В на выходном контакте Arduino становится вполне достаточным для управления BJT и работы с разумными нагрузками.
Пример конфигурации можно увидеть на следующем изображении:

На этом изображении мы можем увидеть, как запрограммированный Arduino используется для управления небольшой нагрузкой в ​​виде реле через каскад драйвера BJT.Катушка реле становится нагрузкой коллектора, а сигнал с выбранного выходного контакта Arduino действует как входной сигнал переключения для базы BJT.

Хотя реле становится лучшим вариантом для работы с большими нагрузками через драйвер транзистора, когда механическое переключение становится нежелательным фактором, модернизация BJT становится лучшим выбором для работы с сильноточными нагрузками постоянного тока, как показано ниже.

В приведенном выше примере можно увидеть транзисторную сеть Дарлингтона, сконфигурированную для обработки указанной сильноточной 100-ваттной нагрузки вне зависимости от реле.Это позволяет плавно переключать светодиоды с минимальными помехами, обеспечивая длительный срок службы по всем параметрам.

Теперь давайте продолжим и посмотрим, как можно настроить МОП-транзисторы с Arduino

Электрические характеристики МОП-транзистора

Цель использования МОП-транзистора с Arduino обычно аналогична цели BJT, как обсуждалось выше.

Однако, поскольку обычно полевые МОП-транзисторы предназначены для более эффективной обработки более высоких требований по току по сравнению с биполярными транзисторами, они в основном используются для переключения мощных нагрузок.

Прежде чем мы рассмотрим взаимодействие MOSFET с Arduino, было бы интересно узнать основное различие между BJT и MOSFET

В нашем предыдущем обсуждении мы поняли, что BJT являются устройствами, зависящими от тока , потому что их базовый ток переключения зависит от ток нагрузки коллектора. Более высокие токи нагрузки потребуют более высокого базового тока, и наоборот.

Для МОП-транзисторов это неверно, другими словами, затвор МОП-транзистора, который эквивалентен базе BJT, требует минимального тока для включения, независимо от тока стока (контакт стока МОП-транзистора эквивалентен контакту коллектора BJT).

При этом, хотя ток не является решающим фактором для переключения затвора МОП-транзистора, напряжение является.

Следовательно, МОП-транзисторы считаются устройствами, зависящими от напряжения.

Минимальное напряжение, необходимое для создания правильного смещения для МОП-транзистора, составляет 5 В или 9 В, причем 12 В является наиболее оптимальным диапазоном для полного включения МОП-транзистора.

Следовательно, мы можем предположить, что для включения МОП-транзистора и нагрузки на его сток, для оптимального результата можно использовать питание 10 В на его затворе.

Эквивалентные выводы МОП-транзисторов и BJT

На следующем изображении показаны дополнительные выводы МОП-транзисторов и BJT.

База соответствует Ворот-Коллектор соответствует Сток-Эмиттер соответствует Источнику.

Какой резистор следует использовать для ворот Mosfet

Из наших предыдущих руководств мы поняли, что резистор на базе BJT имеет решающее значение, без которого BJT может мгновенно выйти из строя.

Для полевого МОП-транзистора это может быть не так актуально, поскольку на полевые МОП-транзисторы не влияют разности токов на их затворах, вместо этого более высокое напряжение может считаться опасным.Обычно напряжение выше 20 В может быть плохим для затвора MOSFET, но ток может быть несущественным.

Из-за этого резистор на затворе не имеет значения, поскольку резисторы используются для ограничения тока, а затвор МОП-транзистора не зависит от тока.

Тем не менее, полевые МОП-транзисторы чрезвычайно уязвимы для внезапных всплесков и переходных процессов на своих воротах, по сравнению с BJT.

По этой причине на затворах полевых МОП-транзисторов обычно предпочтительнее использовать резисторы низкого номинала, просто чтобы гарантировать, что внезапные скачки напряжения не смогут пройти через затвор полевого МОП-транзистора и разорвать его внутри.

Обычно любой резистор от 10 до 50 Ом можно использовать на затворах MOSFET для защиты их затворов от неожиданных скачков напряжения.

Взаимодействие полевого МОП-транзистора с Arduino

Как объяснялось в предыдущем абзаце, для правильного включения МОП-транзистору потребуется от 10 В до 12 В, но поскольку Arduinos работает с 5 В, его выход не может быть напрямую настроен с помощью МОП-транзистора.

Поскольку Arduino работает с питанием 5 В, и все его выходы рассчитаны на выработку 5 В в качестве высокого логического сигнала питания.Хотя эти 5 В могут иметь возможность включать полевой МОП-транзистор, это может привести к неэффективному переключению устройств и проблемам с нагревом.

Для эффективного переключения полевого МОП-транзистора и преобразования выхода 5 В от Arduino в сигнал 12 В можно настроить промежуточный буферный каскад, как показано на следующем рисунке:

На рисунке можно увидеть полевой МОП-транзистор, сконфигурированный с парой Буферные каскады BJT, которые позволяют MOSFET использовать 12 В от источника питания и эффективно включать себя и нагрузку.

Здесь используются два BJT, поскольку один BJT заставит MOSFET вести себя противоположно в ответ на каждый положительный сигнал Arduino.

Предположим, что используется один BJT, тогда, пока BJT включен с положительным сигналом Arduino, mosfet будет выключен, так как его затвор будет заземлен коллектором BJT, и нагрузка будет включена, пока Arduino будет ВЫКЛЮЧЕННЫЙ.

По сути, один BJT инвертирует сигнал Arduino для затвора mosfet, что приводит к противоположному отклику переключения.

Чтобы исправить эту ситуацию, используются два BJT, так что второй BJT инвертирует ответ обратно и позволяет mosfet включаться для каждого положительного сигнала только от Arduino.

Заключительные мысли

К настоящему времени вы должны были полностью понять правильный метод подключения BJT и mosfet с микроконтроллером или Arduino.

Вы могли заметить, что мы в основном использовали NPN BJT и N-канальные МОП-транзисторы для интеграции и избегали использования устройств PNP и P-канала.Это связано с тем, что версии NPN идеально работают как коммутатор и их легко понять при настройке.

Это похоже на обычное вождение автомобиля вперед, вместо того, чтобы смотреть назад и ехать на задней передаче. В обоих случаях автомобиль будет работать и двигаться, но движение на задней передаче очень неэффективно и не имеет смысла. Здесь применима та же аналогия, и использование NPN- или N-канальных устройств становится более предпочтительным по сравнению с PNP или P-канальными МОП-транзисторами.

Если у вас есть какие-либо сомнения или вы думаете, что я что-то здесь пропустил, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже для дальнейшего обсуждения.

power — Подключение Arduino Arduino к MOSFET

Этот маленький синий провод на вашей макетной плате замыкает двигатель.

Проблема не в этом. Этот синий провод действительно правильный. Он соединяет источник с землей. (-ve)

На вашем рисунке показан сток МОП-транзистора, подключенный к +12 вольт, и источник, подключенный к земле. (-ve питания) Если бы у вас не было короткого замыкания (синий провод от источника к земле), он все равно не работал бы.

Вы не можете поместить МОП-транзистор с N-каналом на положительную сторону источника питания и управлять им с помощью напряжения ниже положительного источника питания. (то, что в предыдущем ответе даже не упоминалось)

У вас должен быть источник, подключенный к земле (как и у вас), но сток затем должен подключаться непосредственно к двигателю, а другая сторона двигателя должна подключаться к соединению +12. Это был бы правильный путь, но все же есть важное упущение. Вам необходимо подключить к двигателю диод, чтобы контролировать импульс обратного хода при выключении МОП-транзистора.В противном случае скачок напряжения, вызванный индуктивностью двигателя, приведет к выходу из строя переключателя mosfet.

Ваш синий провод на макете исправен. Что не так, так это красный провод к центральной клемме МОП-транзистора. Красный провод должен идти к мотору. Синее / желтое соединение. Зеленый провод должен идти к центральному контакту МОП-транзистора. И, как я уже говорил ранее, на двигателе должен быть диод, а катод (линия на корпусе диода) подключен к положительной стороне соединения двигателя. .

Это правильный рисунок в том, что касается соединений МОП-транзистора и двигателя. На этом рисунке показано, как на макетную плату подается 5 вольт для питания двигателя. В вашем случае это должно быть 12 вольт от блока питания.

Хотя бортовой панели может быть достаточно для проверки цепи, это может вызвать проблемы с подключением из-за значительного тока, который будет потреблять двигатель. Даже если вы подключили его правильно, у вас все равно могут быть проблемы из-за плохого соединения.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я просмотрел спецификации BDX33B, и это транзистор Дарлингтона, а не МОП-транзистор. Но, в конце концов, все, что я сказал, также применимо, будь то биполярный транзистор или МОП-транзистор. Но вам нужно включить последовательный резистор, как показано на рисунке, который я предоставил. Вы не можете управлять им прямо через контакт порта, как если бы это был мосфет.

Другая схема.

Здесь показан транзистор Дарлингтона, подобный указанному вами, и источник питания на 12 вольт.

Power MOSFET приводные электродвигатели

Arduino UNO Tutorial 9 — Power

Хорошо, мы поигрались с затемнением светодиодов в предыдущем руководстве по Arduino UNO, но тот же код можно использовать для управления более мощными компонентами, такими как светодиоды высокой мощности и электродвигатели. Однако Arduino не может обеспечить достаточную мощность для этих элементов, и довольно часто они также работают при гораздо более высоких напряжениях. Мощные двигатели, часто используемые в робототехнике, могут работать от 12, 24 или даже 36 вольт.

Существует простой способ обеспечить переключение мощности, в котором нуждаются эти элементы, — через транзистор MOSFET. Они бывают разных типов и мощности, но в этом руководстве мы рассмотрим один конкретный MOSFET. N-канальный силовой полевой МОП-транзистор ST microelectronics 95N2LH5

Этот МОП-транзистор способен выдерживать постоянный ток 80 А (конечно, с радиатором) и может быть легко включен, приложив к его затвору всего 1 В. Таким образом, мы можем полностью включить этот полевой МОП-транзистор, подключив один из цифровых выходных контактов Arduino непосредственно к контакту затвора полевого МОП-транзистора.При полном включении МОП-транзистор имеет сопротивление истока и стока всего 0,0049 Ом. Следовательно, если бы полевой МОП-транзистор питал электродвигатель на 12 В и потреблял 10 ампер, МОП-транзистор упал бы только на 0,049 вольт и потреблял бы 0,49 Вт мощности.

На схеме ниже показано, как мы подключим полевой МОП-транзистор к двигателю и к Arduino

.

Важное примечание: Не пытайтесь запускать двигатели большой мощности через соединения на макетной плате. Они не могут справиться с мощностью, и вы сожжете гусеницы внизу.

Используя выходные сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) от Arduino, мы можем контролировать мощность (и, следовательно, скорость) электродвигателя.

Попробуйте, используя эскиз из Arduino Tutorial 5 и автомобильную лампочку на 12 В и аккумулятор на 12 В. Линия 0 В также должна быть подключена к одному из разъемов 0 В на Arduino, но +12 В идет только на лампочку.

Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET


Табличка 1

Льюиса Лофлина

Домашняя страница веб-мастера и контактная информация.
Домашняя страница Hobby Electronics.

В этом руководстве рассматривается использование P-канальных и N-канальных МОП-транзисторов в качестве переключателя питания и общая теория транзисторов. Этот переключатель будет работать на положительной стороне источника питания с отрицательной общей стороной. Это для использования с 5-вольтовыми микроконтроллерами, такими как Arduino.


Plate 2

На рисунке выше показаны основные электрические соединения для Arduino и большинства современных микроконтроллеров. У нас есть общий минус и 5-вольтовый Vcc.Это диктует, как мы подключаем любой транзистор драйвера к контактам ввода / вывода. Вдобавок каждый вывод ввода / вывода Arduino может подавать / потреблять максимум 40 мА. (Примечание: работайте при 20 мА.)

Во-первых, обратите внимание, что все полевые МОП-транзисторы — это устройства, управляемые напряжением и , и не зависят от базового тока, как биполярные транзисторы. Во многих случаях напряжение управления затвором ниже 5 вольт не будет работать без переключения биполярного транзистора на более высокое напряжение.

Обновление, декабрь 2019 г. Многие микроконтроллеры сегодня используют 3.3 вольта Vcc. Это также верно и для Raspberry Pi. Я нашел два полевых МОП-транзистора, которые работают от 3,3 В.

IRFZ44N — это N-канальное устройство с номинальным напряжением 55 В и сопротивлением RDS (включено) не более 0,032 Ом. Другой — это устройство с P-каналом, рассчитанное на 55 В и RDS (включено) не более 0,02 Ом.

См. Следующие спецификации:

Ссылаясь на пластину 1 всякий раз, когда разница напряжений между затвором (G) и истоком (S) превышает примерно 5 вольт, это открывает проводящий канал между истоком (S) и стоком (D), позволяя току течь от источника обратно к блок питания.(Здесь мы используем поток электронов от отрицательного к положительному.)

Это часто называют конфигурацией последовательного прохода.

Еще раз посмотрев на пластину 1 без входа в базу Q1, напряжение коллектора повышается до Vcc и без разницы потенциалов на Rgs Q6 и Q8 выключаются.

Подача 5 В на базовые резисторы Q8 и Q6 (, пластина 1, ) смещает в прямом направлении их переходы база-эмиттер, позволяя протекать небольшой ток Ib. В зависимости от коэффициента усиления постоянного тока (hfe) отдельных транзисторов базовый ток умножается для получения Ic.Отношения следующие:

Ie = Ib + Ic; Ib * hfe = Ic.

Базовый ток Ib определяется значением Vin — 0,6 / Rb . 0,6 В — это падение напряжения на переходе BE. Допустим, Q1 и Q7 — это 2N2222A, у которых минимальное значение hfe равно 90, а нам нужен Ic, равный 20 мА. Вот как это будет работать:

 
   Ib = Ic / hfe;
   Ib = 20 мА / 90;
   Ib = ~ 220 мкА
   
   Rb = Vin - 0,6 / фунт
   Rb = 5 - 0,6 / 220 мкА
   Rb = 20 тыс.
  

Теперь некоторые проблемы с переключением транзисторов.Мы хотим, чтобы они работали в режиме насыщения, где любой дополнительный базовый ток не приведет к увеличению тока коллектора (Ic). При выполнении этих расчетов в спецификации транзистора указан диапазон hfe, при этом принимается наименьшее значение. Далее, пока мы не превысим максимально допустимый базовый ток, предположим, что дополнительный ток. В этом случае я бы использовал 2.2K для Rb.

Когда биполярный транзистор работает в режиме насыщения, напряжение эмиттер-коллектор равно 0,5 В. В случае полевых МОП-транзисторов Q6 и Q8 мы хотим, чтобы они также работали в режиме насыщения.При разнице между затвором и истоком в 12 вольт это обеспечивает быстрое и жесткое включение. При насыщении полевые МОП-транзисторы, такие как IRF630 и IRF9630, имеют сопротивление сток-исток 0,4 и 0,8 Ом соответственно.

Итак, давайте найдем Rgs, где мы хотим упасть 11,5 вольт:

 
   Rgs = 11,5 / Ic
   Rgs = 11,5 / 20 мА
   Rgs = 575 Ом.
  

Предположим, что значение намного выше, скажем, 10 кОм, чтобы обеспечить желаемое падение напряжения. Опять же, у нас есть много возможностей поиграть, чтобы обеспечить насыщение всех четырех транзисторов.Обратите внимание, что на самом деле Rgs устанавливает текущий уровень, когда Q1 и Q7 находятся в режиме насыщения.


Пластина 3

Пробой затвор-исток MOSFET

Еще одна последняя проблема — это напряжение пробоя затвор-исток обоих полевых МОП-транзисторов или Vgs. Для IRF630 и IRF9630 это 20 вольт. 24 В на рис. A могут повредить Q8. 10-вольтовый стабилитрон, включенный последовательно с коллектором Q7, удержит это в пределах безопасного диапазона.


Пластина 4

Использует

У вышеуказанных схем есть ряд преимуществ.Низкое сопротивление при включении исток-сток означает, что на нагрузку подается больше мощности и меньше нагревание последовательно проходящих полевых МОП-транзисторов. Возможность работы от 5 В делает прямое подключение к микроконтроллеру простым. Кроме того, это может быть широтно-импульсная модуляция для управления скоростью двигателя по, скажем, Н-мостовой схеме.

Наиболее часто эти схемы используются в управлении двигателем с Н-мостом. Они используются вместе с N-канальными переключателями MOSFET.

Обратите внимание, что Rg (или Rgs) используется для стравливания зарядов с ворот MOSFET, иначе они могут не выключиться.

Удачи.

Надеюсь, серия была полезной. Любые исправления, предложения и т. Д. Пишите мне по адресу [email protected].

Mosfet — полупроводниковая коммутация высокого постоянного тока — Arduino-совместимые экраны

Твердотельное переключение высокого постоянного тока

С Mosfet Nanoshield вы можете управлять сильноточными устройствами постоянного (постоянного) тока, используя контакты ввода / вывода вашего Arduino.Переключение осуществляется с помощью N-канального силового МОП-транзистора в режиме нижнего плеча . Mosfet Nanoshield рекомендуется для таких приложений, как:

  • Включение или отключение светодиодов и ламп постоянного тока.
  • Электрические дверные замки¹.
  • Электромагнитные клапаны¹.
  • Однонаправленное регулирование скорости для двигателей постоянного тока, охладителей и вентиляторов¹.

Существует четыре варианта использования вывода Arduino (D3 #, D5 #, D6 # и D9 #), которые можно легко выбрать с помощью ручной перемычки в верхней части платы.В случае, если этих четырех вариантов недостаточно, есть еще восемь вариантов, которые можно выбрать с помощью паяных перемычек на нижней стороне платы (D2, D4, D7, A1, A2, A3, A4 и A5). MOSFET включается всякий раз, когда на выбранном выводе высокий логический уровень, и выключается, когда на нем низкий логический уровень.

Характеристики

  • Коммутация постоянного тока до 40 В / 5 А с использованием специального внешнего источника питания или до 12 В / 2,5 А с использованием внешнего источника питания, общего с Arduino.
  • 4 варианта использования выходного контакта, выбираемые вручную перемычками, и 8 дополнительных контактов, выбираемых с помощью паяных перемычек.
  • Работает от 5 В или 3,3 В.
  • Светодиод
  • , показывающий, включен или выключен полевой МОП-транзистор.

Характеристики Mosfet Nanoshield

Переключение устройств с использованием внешнего источника питания, совместно используемого с Arduino

Переключение устройств с использованием выделенного внешнего источника питания

Электрические характеристики

  • Источник питания: через вывод VCC, диапазон от 4.От 5 В до 5,5 В (обычно 5 В). Нет необходимости предоставлять источник питания для фактического переключения MOSFET, поскольку источник питания используется только для питания светодиода на плате.

  • Логический уровень: МОП-транзистор может быть активирован с логическим уровнем 5 В или 3,3 В и может переключать напряжения до 20 В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *