Подключение полевого транзистора к ардуино. Подключение полевого транзистора к Arduino: особенности и рекомендации

Примеры использования MOSFET с Arduino

Рассмотрим несколько практических примеров применения полевых транзисторов совместно с Arduino:

1. Управление мощным светодиодом

Для управления мощным светодиодом (например, 10Вт) можно использовать следующую схему:

В этом примере используется ШИМ для плавного изменения яркости светодиода.

2. Управление двигателем постоянного тока

Для управления скоростью вращения двигателя можно применить такую схему:

Здесь скорость двигателя регулируется потенциометром, подключенным к аналоговому входу Arduino.

Меры предосторожности при работе с MOSFET

При использовании полевых транзисторов с Arduino следует соблюдать некоторые меры предосторожности:

• Всегда проверяйте соответствие характеристик транзистора вашей задаче
• Используйте защитные резисторы на затворе для предотвращения повреждения Arduino
• При работе с высокими напряжениями и токами соблюдайте правила электробезопасности
• Обеспечьте достаточное охлаждение транзистора при больших нагрузках
• Не забывайте про защитные диоды при коммутации индуктивных нагрузок

Заключение

Полевые транзисторы MOSFET являются мощным инструментом для управления большими нагрузками с помощью Arduino. При правильном выборе и подключении они позволяют эффективно решать широкий спектр задач — от управления светодиодами до управления двигателями и нагревательными элементами. Главное — внимательно изучить характеристики конкретной модели транзистора и соблюдать рекомендации по его подключению.

Подключение полевого транзистора

Давайте начнем исследование использование полевого транзистора в качестве коммутатора со знакомой схемы включения лампы:. Помня о том, что управляемый ток в полевом транзисторе течет между истоком и стоком, мы заменяем контакты ключа на рисунке выше выводами истока и стока:. Если вы еще не заметили, выводы истока и стока полевого транзистора выглядят на условном обозначении одинаково. В отличие от биполярного транзистора, где эмиттер четко отличается от коллектора наличием стрелки, линии истока и стока полевого транзистора выглядят как линии, перпендикулярные полосе, представляющей полупроводниковый канал. Это не случайно, поскольку выводы истока и стока полевого транзистора на практике часто являются взаимозаменяемыми!

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Содержание:

• Что такое транзистор и как он работает?
• Полевой транзистор
• Полевой МОП транзистор
• Как проверить полевой транзистор мультиметром. Часть 1. Транзистор с управляющим p-n переходом.
• 062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку?
• Ключи на полевых транзисторах в схемах на микроконтроллере
• Подключение транзистора к Ардуино
• Primary Menu
• Полевой транзистор
• Управление мощной нагрузкой

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Драйверы для полевых транзисторов, самые простые и распространённые

Что такое транзистор и как он работает?

Продолжаем рубрику проверки электрорадиоэлементов, и сегодня я представляю первую статью по проверке полевых транзисторов тестером или как сейчас принято говорить — мультиметром. Из этого рисунку видно, что полевые транзисторы подразделяются на транзисторы с управляющим p-n переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором.

Сегодня я вам расскажу, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом , а в следующем выпуске журнал перейдем к проверке MOSFET транзистора, так что не забываем подписываться на журнал.

Форма подписки после статьи. Полевые транзисторы бывают n-канальные и p-канальные. В виду того, что широкое распространение получили n-канальные полевые транзисторы, на их примере и рассмотрим принцип работы полевого транзисторы с управляющим p-n переходом. Итак, транзистор состоит из n-полупроводника с внедренными в него высоколегированными n-областями с большой концентрацией носителей заряда — электронов.

Сам полупроводник находится на подложке p-типа, которая соединена с еще одной p-областью. Вместе эти области называются затвором gate. Таким образом, каждая высоколегированная n-область создает с p-подложкой свой p-n переход. Та часть n-полупроводника, которая находится между p-областями затворами называется каналом в частности каналом n-типа.

Таким образом, через канал потечет электрический ток. Величина этого тока будет напрямую зависеть от электропроводности канала, которая в свою очередь зависит от площади поперечного сечения канала. Нетрудно догадаться, что площадь поперечного сечения канала зависит от ширины p-n переходов. Та область, от которой движутся носители заряда, а в случае n-канала это электроны, называется истоком source , а к которой движутся — стоком drain. Если на затвор относительно истока подать отрицательное напряжение, то p-n переход, образованный между затвором и истоком будет смещаться в обратном направлении, при этом ширина запирающего слоя будет увеличиваться, тем самым сужая размеры канала и уменьшая электропроводность.

Таким образом, изменяя напряжение между затвором и истоком, мы можем управлять током через канал полевого транзистора. На этом об устройстве полевого транзистора все, далее в подробности углубляться я не буду, так как этого будет достаточно, что бы понять, как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Исходя из вышеизложенного можно составить эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом, как мы делали при проверке биполярного транзистора.

В транзисторе имеются два p-n перехода, первый между затвором и истоком, второй между затвором и стоком. Канал между истоком и стоком при отсутствии отрицательного запирающего напряжения на затворе не закрыт и электропроводен, то есть имеет определенное значение сопротивления.

Теперь зная эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом можно построить алгоритм или схему проверки полевого транзистора. Для проверки сопротивления канала с помощью мультиметра необходимо на приборе установить режим измерения сопротивления, предел измерения Ом.

Измерить сопротивление между истоком и стоком транзистора при разной полярности подключения щупов мультиметра. Значения сопротивления канала при разной полярности подключения щупов должны быть примерно одинаковыми.

Включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный плюсовой щуп мультиметра подключаем на затвор имеет p-проводимость , а черный на исток. Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе, которое должно быть в пределах мВ. Так же проверяем исправность p-n перехода сток-затвор. То есть включаем мультиметр в режим проверки диодов. Красный плюсовой щуп мультиметра подключаем на затвор имеет p-проводимость , а черный на сток.

Мультиметр должен показать падение напряжения на открытом p-n переходе затвор-сток, которое должно быть в пределах мВ. Проверка полевого транзистора с управляющим p-n переходом и каналом p-типа осуществляется по вышеизложенному алгоритму, за исключением того, что при проверке p-n переходов полярность подключения щупов мультиметра меняется на противоположную.

Для наглядности и простоты понимания процесса я записал для вас видео как проверить полевой транзистор с управляющим p-n переходом, где я проверяю транзистор с каналом p-типа. Имя обязательное. Бесплатное интернет издание посвященное электротехнике, электронике, радиотехнике и другим смежным областям.

Журнал состоит из нескольких качественных и полезных статей практической направленности. Видеокурс «Черчение схем в программе sPlan 7». Если Вы хотите научиться чертить электрические схемы, создавать рисунки и иллюстрации например при оформлении курсовых, дипломных, при публикации на сайте и т. Видеокурс «Программирование микроконтроллеров для начинающих».

Если Вы хотите из новичка превратиться в профессиноала, стать высококлассным, конкурентноспособным и грамотным специалистом в области самого перспективного направления микроэлектроники, тогда изучите новый видокурс по микроконтроллерам!

В результате вы научитесь с нуля не тольно разрабатывать собственные устройства, но и сопрягать с ними различную переферию! Запомнить меня. Часть 1. Транзистор с управляющим p-n переходом. Как проверить полевой транзистор мультиметром. Перед началом проверки полевых транзисторов рассмотрим, какие бывают виды полевых транзисторов. На рисунке 1 вы видите классификацию полевых транзисторов. Для начала кратко рассмотрим структуру транзистора и принцип его работы.

При составлении схемы будем руководствоваться следующими принципами: 1. Теперь p-n переходы обозначим диодами, а электропроводность канала резистором. Составляем эквивалентную схему полевого транзистора с управляющим p-n переходом. Еще в этом выпуске журнала Рисование и черчение электрических схем онлайн.

Нагрузочная вилка для аккумулятора. Разжевано как для первоклассников! Возьму на вооружение. В магазине есть только КПЖ1Р. Годиться КПЖ1Р в качестве аналога?

Исправьте И спасибо за статью! Все прекрасно написано! Отличная статья — очень грамотная и толковая. Разжевано как для школьника. Все исправлено, чисто машинальная ошибка!

Буду внимателен! Кар тинка не та. Обновить список комментариев. Разнообразный формат статей, красочные иллюстрации, качественные видео материалы. Конфиденциальность данных гарантируется. Основы электроники. Ремонт своими руками. Видеокурс «Черчение схем в программе sPlan 7» Если Вы хотите научиться чертить электрические схемы, создавать рисунки и иллюстрации например при оформлении курсовых, дипломных, при публикации на сайте и т.

Видеокурс «Программирование микроконтроллеров для начинающих» Если Вы хотите из новичка превратиться в профессиноала, стать высококлассным, конкурентноспособным и грамотным специалистом в области самого перспективного направления микроэлектроники, тогда изучите новый видокурс по микроконтроллерам! Уверяю такого еще нет нигде!

Подпишись на мой канал youtube! Логин Пароль Запомнить меня Забыли пароль? Забыли логин? Desktop Version.

Полевой транзистор

Есть идея построить регулируемый силовой порт с возможным ШИМ. Попытался нарисовать что то в QUCS. В общем вопросы 1. Правильно ли подобраны резисторы на gate? To dmitron Я оптрон повесил только потому, чтобы не жечь Ардуину. Изначально управление было на PIC16F84A но после N-ного сгоревшего процессора пришла идея перейти на оптронную развязку, да и ресурсы пика совсем не те что у Ардуины. To VictorNsk То есть в финале схема выглядит так У меня вопрос по диоду.

Схема включения полевого транзистора с общим истоком является аналогом схемы с общим эмиттером для биполярного транзистора.

Полевой МОП транзистор

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. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана. Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной , по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора. Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии.

Как проверить полевой транзистор мультиметром. Часть 1.

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.

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве.

062-Как подключить к микроконтроллеру нагрузку?

Транзисторы подразделяются на биполярные и полевые. Каждый из этих типов имеет свой принцип работы и конструктивное исполнение, однако, общим для них является наличие полупроводниковых p-n структур. Определение «биполярный» указывает на то, что работа транзистора связана с процессами, в которых принимают участие носители заряда двух типов — электроны и дырки. Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей — основные и неосновные, поэтому его называют биполярным. Биполярный транзистор состоит из трех областей монокристаллического полупроводника с разным типом проводимости: эмиттера, базы и коллектора.

Ключи на полевых транзисторах в схемах на микроконтроллере

Слово «сенсорный» означает чувствительный, поэтому можно считать, что в нашем эксперименте полевой транзистор будет выступать в роли чувствительного элемента, реагирующего на прикосновение к нему. Кстати, в телевизорах прошлых лет на передней стенке стояли сенсорные контакты, прикосновение к которым вызывало переключение на ту или иную программу. Помимо транзистора понадобится любой омметр с любым диапазоном измерений. Подключите щупы омметра в любой полярности к выводам стока и истока — стрелка омметра покажет небольшое сопротивление этой цепи транзистора. А теперь коснитесь пальцем вывода затвора. Что произошло?

В зарубежной литературе полевой транзистор с управляющим p-n переходом Если к высоколегированным n-областям подключить источник.

Подключение транзистора к Ардуино

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Полевые транзисторы.

Primary Menu

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Управление полевым транзистором. Сопротивление на затворе.

В следующих статьях будут устройства, которые должны управлять внешней нагрузкой. Под внешней нагрузкой я понимаю все, что прицеплено к ножкам микроконтроллера — светодиоды, лампочки, реле, двигатели, исполнительные устройства … ну Вы поняли. И как бы не была заезжена данная тема, но, чтобы избежать повторений в следующих статьях, я все-же рискну быть не оригинальным — Вы уж меня простите :. Сразу договоримся, что речь идет о цифровом сигнале микроконтроллер все-таки цифровое устройство и не будем отходить от общей логики: 1 -включено, 0 -выключено. Нагрузкой постоянного тока являются: светодиоды, лампы, реле, двигатели постоянного тока, сервоприводы, различные исполнительные устройства и т.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Полевой транзистор

Да-да… это все слова синонимы и относятся они к одному и тому же радиоэлементу. Если преобразовать на наш могучий русский язык, то получается как полевой транзистор со структурой Металл Оксид Полупроводник или просто МОП-транзистор ;-. С чем это связано? Об этих и других вещах вы узнаете в нашей статье. Не переключайтесь на другую вкладку! В семействе МОП-транзисторов в основном выделяют 4 вида:.

Управление мощной нагрузкой

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.

AVR-STM-C++: Как выбрать MOSFET

Не так давно мне нужно было подключить нагрузку к Arduino nano и я столкнулся проблемой силовых ключей. У меня было несколько IRF640N, по мощности они подходили, но я сомневался можно ли их открыть 5-тью вольтами.
В даташите на этот MOSFET сказано, что максимальное напряжение для начала(!) открытия составляет 4 вольта.

Я на скорую руку собрал схемку для проверки сей надписи.
Вот так все в железе — через IRF640N я запитал светодиод.

Всё заработало, чего я в принципе и ожидал. НО! Запитан светодиод, которому много тока не нужно. А как будет вести себя мосфит, если через него попробовать прокачать несколько ампер?. Давайте же разберемся с MOSFET транзисторами и посмотрим какие из них будут работать при управлении Arduino, а какие — нет.

На данный момент самые популярные и недорогие MOSFET-транзисторы — N-канальные. Поэтому речь пойдет именно о них.
Итак, при подборе MOSFET-транзистора следует учитывать несколько параметров. Я думаю, что максимальный ток и максимальное напряжение, с которым они могут работать, учитывают все. А вот некоторые нюансы в плане напряжений открытия а так же максимальной рабочей частоты (или эффективной рабочей частоты) — учитываются не всеми. Тем не менее я расскажу и про максимальные токи с напряжениями. С них и начнем.

Максимальный ток и максимальное напряжение MOSFET

В даташите они указаны на самом видном месте. Для примера можем взять тот же IRF640N. Идем в гугл, вбиваем IRF640N datasheet, качаем, открываем и смотрим.
Ищем табличку с надписью «Absolute Maximum Ratings», в ней есть фактически все необходимые нам данные.

Из этой таблички мы видим, что максимальный непрерывный ток при температуре в 25 градусов составляет 18 Ампер, при температуре 100 градусов — на пять ампер меньше, тоесть 13 A (параметр Continuous Drain Current). Отсюда мы можем так же узнать мощность рассеивания, это параметр Power Dissipation.
Теперь посмотрим максимальное напряжение, это уже будет таблица Electrical Characteristics, в ней есть параметр Drain-to-Source Breakdown Voltage, он составляет 200 вольт. Но обратите внимание на то, что это напряжение пробоя, так что не стоит надеяться что мосфит будет работать при таком напряжении, всегда нужно оставлять хотя бы треть величины про запас (на случай непредвиденного скачка напряжения в схеме, например, или чтоб ничего не сгорело через час-другой, работая на пределе).

Итак, основные максимальные параметры мы рассмотрели, давайте теперь перейдем к напряжению управления мосфитом.

Что такое Gate Threshold Voltage или можно ли открыть MOSFET логическим уровнем

Когда я включал светодиод через мосфит, я этот самый мосфит открыл логической единицей с Arduino nano, тоесть напряжением в 5 вольт. Тем не мене, открыл я его не полностью. Тоесть ток, который пошел через открытый логической единицей MOSFET составляет всего 22 мА, так как чтоб светодиод не сгорел, я ограничил ток резистором на 220 Ом. Если я попытаюсь запитать через этот транзистор нагрузку в несколько ампер, то тогда станет ясно, что он открыт не полностью. В даташите в таблице Absolute Maximum Ratings у параметра Continuous Drain Current стоит примечание V(gs)=10. Это значит, что максимальный ток будет при напряжении между Gate и Source 10 вольт, это напряжение его полного открытия.

Есть и еще один параметр: Static Drain-to-Source On-Resistance — это сопротивление полностью открытого MOSFET транзистора. У IRF640N сопротивление 0.15 Ом, тоесть меньше одного Ома. Но в условиях сказано, что для того, чтоб сопротивление было таким, нужно чтобы напряжение между Gate и Source составляло 10 вольт.

Таким образом мы из даташита узнали, что данный мосфит не может управляться логическим уровнем в 5 вольт при высоких нагрузках. Для полноценной работы ему необходимо подать на затвор 10 вольт. Где их взять? Существуют специальные драйвера для управления мосфитами, которые в таких случаях и применяются. Но что делать, если не хочется ставить драйвер? Или нет возможности, например нет времени ждать.

Есть специальные MOSFET транзисторы, которые управляются логическим уровнем. Давайте рассмотрим несколько таких мосфитов.
Первым будет IRL510. Выбор на него пал по причине наличия сего мосфита в моих закромах, плюс к тому же я с ним уже работал.
Идем в гугл, вбиваем туда IRL510 datasheet, открываем на сей мосфит даташит и смотрим. Первое различие с 640-вым — это Gate-Source Threshold Voltage, который ровно в два раза ниже. Но основной параметр не этот, нужно обратить внимание на сопротивление транзистора (Drain-Source On-State Resistance), а точнее на условие, при котором сопротивление по даташиту низкое и соответствует полностью открытому мосфиту.

Более того, отсюда мы видим, что irl510 может управляться 4-мя вольтами.
Для более глубокого понимания можно рассмотреть irlz44n и irfz44n. Первый управляется логическим уровнем, второй же — нет.
Глянем характеристики IRLZ44N из datasheet на него.

Как видим сопротивление указано и для 4 вольт и для 10-ти. Gate Threshold Voltage максимум 2 вольта. Отсюда делаем вывод, что данный полевой транзистор откроется при логической единице в 5 V.
В случае с irfz44n мы видим сопротивление только для 10-ти вольт, да и напряжение открытия у него от 2 до 4 вольт.

Отсюда вывод, что этот мосфит не сможет полностью открыться при 5-ти вольтах. Тем не менее, он откроется. Что будет, если заставить мосфит работать в полуоткрытом состоянии, я расскажу позже, а сейчас поговорим о том, что делать, если нам надо управлять MOSFET транзистором не 5-тью вольтами, а 3.3 V, подключая к STM32, например.
Первый вариант — это подбор полевого транзистора, способного работать с управляющими 3.3 V.

Давайте посмотрим как читать графики из даташитов на MOSFET-транзисторы. Берем, к примеру, IRL510. Нас интересует график Typical Transfer Characteristics, в нем приведены два параметра: Drain Current — это амперы, которые пройдут через транзистор; и Gate-to-Source Voltage — это напряжение на затворе.
Проводим через график две черты, первую вертикальную в месте примерно 3.3 вольт, вторую горизонтальную в месте пересечения первой линии с линией графика — это будут амперы, которые мы получим, открыв транзистор напряжением 3.3v

Мы видим, что получается больше 10-ти ампер, таким образом делаем вывод, что вполне возможно запитать через этот полевой транзистор нагрузку до 10-ти ампер (помним про необходимость запаса).
Теперь возьмем еще один MOSFET с управлением логическим уровнем — IRLZ44N.

Тут примерно та же картина, что и у предыдущего мосфита.
Теперь глянем два графика, один на IRF640N, второй на IRFZ44N.

Как видим, у обоих графики начинаются с 4. 5 вольт, а не с 2V, как у предыдущих. Так же при 5-ти вольтах у IRF640N будет ток около одного Ампера, а учитывая, что Arduino может питаться по USB с прибора, который выдаст всего 4.5V — ток не составит и одного Ампера.

У IRFZ44N график чуть получше, при 5V он спокойно даст больше 10-ти Ампер.
Что будет если через полуоткрытый MOSFET потечет большой ток? MOSFET будет очень сильно греться, грубо говоря он станет работать как резистор, ибо его сопротивление будет высоко. Проще говоря, из ключа он превратиться в резистор. Это стоит учитывать при проектировании, стараясь подбирать полевые транзисторы таким образом, чтоб они открывались полностью. Либо запитывая через не полностью открытый полевик такой потребитель тока, который не будет брать на себя тока больше, чем половина из того, который может течь через наполовину открытый MOSFET. Это всё только в том случае, если нет возможности построить схему открытия MOSFET транзистора так, чтоб он открылся полностью. Например, как сделал я.

Это та схема, которой я запитал светодиод через IRF640N в самом начале статьи. По этой схеме можно подключать только те мосфиты, которые управляются логическим уровнем.
Как по названию MOSFET определить логическим он уровнем управляется или нет? Очень просто, я думаю вы уже заметили, что у тех, которые управляются логическим уровнем, в названии присутствует буква L.

Теперь посмотрим как правильно подключить MOSFET через биполярный транзистор. Для примера я взял всё тот же IRF640N, подключив его через MJE13005. С MJE13005 это конечно перебор, но я взял тот, что под руку попался. Вместо него можно использовать фактически любой маломощный NPN транзистор.

Правильная схема подключения полевого транзистора через биполярный должна предусматривать еще и защиту микроконтроллера на случай пробоя биполярного транзистора. Можно и пренебречь защитой, удешевив конструкцию, но я предпочитаю перестраховаться. По этой схеме MOSFET можно подключать как к Arduino, так и к STM32, либо любому микроконтроллеру AVR. Да и с PIC тоже работать будет. Вместо светодиода с резистором можно подключать любую нагрузку, какую вам захочется — мотор, например.

Есть еще один параметр, на который следует обращать внимание — это частота. Но этот параметр мы рассмотрим в следующий раз, так как эта статья и без него получилась довольно немаленькая.

8. Использование полевых МОП-транзисторов для управления большими нагрузками. В период с 1960 по 2018 год для управления мощной электроникой было изготовлено 13 секстиллионов (1,3 × 1022) полевых МОП-транзисторов. Помимо использования их для выполнения вычислений в ЦП, они отлично подходят для управления большими электрическими нагрузками.

Многие типичные приложения Arduino включают в себя устройства управления, которым требуется больше энергии, чем сама Arduino может обеспечить через свои выводы. Двигатели постоянного тока, фонари и соленоиды являются примерами устройств, которым требуется много энергии для работы. Эта мощность преобразуется в более высокое напряжение, более высокий ток или и то, и другое одновременно.

Поскольку Arduino не может обеспечить необходимую мощность, мы используем специализированные устройства, такие как реле и транзисторы. Эти устройства используются в качестве интерфейсов между маломощными схемами контроллеров, такими как Arduino, и более мощными схемами контроллеров, такими как электродвигатели, светодиодные ленты, сирены, стробоскопы и т. д.

В этой статье я расскажу о устройстве MOSFET.

Что такое полевой МОП-транзистор

Аббревиатура «MOSFET» означает полевой транзистор металл-оксид-полупроводник.

Да: это тип транзистора, но вместо трех выводов, как у типичного полевого транзистора (база, коллектор, эмиттер), у него четыре: исток (S), затвор (G), сток (D). ) и тело (В).

Однако в большинстве случаев B и S соединены вместе (закорочены), поэтому в итоге мы получаем корпуса MOSFET, которые выставляют только три вывода: исток (S), затвор (G) и сток (D).

На практике МОП-транзистор имеет преимущество перед «обычным» транзистором или реле, поскольку для его работы (включения или выключения) требуется очень небольшой ток. Менее 1 мА на входе будет работать. Это намного меньше тока, необходимого для обычного полевого транзистора 2N2222 (около 5 мА).

Несмотря на небольшой управляющий ток, полевой МОП-транзистор может обеспечивать очень высокие токи, от 10 до 60 А для обычного устройства, такого как IRLB8721PbF.

Еще одним преимуществом MOSFET перед реле является скорость переключения. Он может включаться и выключаться за наносекунды. IRLB8721PbF, например, может включаться в течение примерно 100 нс, что делает его отличным вариантом, если вы хотите управлять светодиодом питания или двигателем с помощью широтно-импульсной модуляции.

И самое приятное, что вы можете использовать МОП-транзистор практически как замену обычному полевому транзистору.

Пример использования МОП-транзистора

Вот пример использования:

На этой схеме МОП-транзистор используется для включения подключенного двигателя. Поскольку двигатель содержит катушку, параллельно подключен диод для защиты от обратного напряжения (см. соответствующую статью). Вы должны использовать одну и ту же настройку для любой нагрузки, содержащей катушку, такой как реле, соленоид или двигатель. Если вместо мотора вы использовали мощный светодиод, то диод можно не использовать.

Затвор MOSFET подключен к одному из GPIO Arduino. Это может быть 5В или 3,3В Arduino. Также имеется подтягивающий резистор, который соединяет затвор с землей. Этот резистор используется в том случае, если исток транзистора «плавает». Это может случиться, например, если Arduino выключен или пин-источник ни к чему не подключен и поэтому его напряжение не определено.

Таким образом, MOSFET-транзистор является отличным выбором для управления относительно большой нагрузкой с использованием логики 3,3 В или 5 В, такой как Arduino и Raspberry Pi.

Программа подписки Tech Explorations

Подпишитесь и получите немедленный доступ ко всем нашим видеокурсам.

С каталогом из более чем 25 видеокурсов премиум-класса (и их число постоянно растет), эта подписка дает вам удивительный ресурс для повышения вашего обучения.

Просмотрите эту статью

Что такое MOSFET

Пример использования MOSFET

Перейти к другой статье

Новое в Arduino?

Arduino Step by Step Getting Started — наш самый популярный курс для начинающих.

Этот курс содержит высококачественное видео, мини-проекты и все необходимое для изучения Arduino с нуля. Мы поможем вам начать работу и на каждом этапе с помощью первоклассных инструкций и нашего супер-полезного пространства для обсуждения курса.

Узнать больше

Закончили с основами? Ищете более сложные темы?

Arduino Step by Step Getting Serious — это наш всеобъемлющий курс Arduino для тех, кто готов перейти на следующий уровень.

Узнайте о Wi-Fi, BLE и радио, двигателях (серводвигателях, двигателях постоянного тока и шаговых двигателях с различными контроллерами), ЖК-дисплеях, OLED- и TFT-экранах с кнопками и сенсорными интерфейсами, управлении большими нагрузками, такими как реле и источники света, и о многом, НАМНОГО больше.

Узнать больше

Управление вентилятором постоянного тока с N-канальным МОП-транзистором

Управление вентилятором постоянного тока с помощью N-канального МОП-транзистора

Последнее обновление: май 2019 г.

Проект 5

1. ВВЕДЕНИЕ

2. N-канальный MOSFET

3. Проводка

4. Настройка топливного топлива

5. Программное обеспечение

ВВЕДЕНИЕ

Добро пожало Я покажу вам, как управлять вентилятором постоянного тока с помощью N-канального полевого МОП-транзистора и Arduino Uno. Для вентилятора требуется 200 мА при +5 В постоянного тока, что превышает максимальный ток, который может обеспечить вывод Arduino Uno (версия 3). Если вы обратитесь к таблице данных для ATmega328, максимальный ток на вывод составляет 40 мА. Превышение максимального предела тока может привести к повреждению микроконтроллера, поэтому убедитесь, что вы определили ток нагрузки, прежде чем подключать какое-либо устройство к выводу Uno.

Заявление об отказе от ответственности

ProteShea, LLC является участником партнерской программы Amazon Services LLC, партнерской рекламной программы, предназначенной для предоставления сайтам средств для получения платы за рекламу за счет рекламы и ссылок на Amazon.com

Некоторые ссылки могут быть партнерскими. , в котором ProteShea, LLC получает комиссию, если вы используете эту партнерскую ссылку. Обратите внимание, что это бесплатно для вас и помогает нам создавать больше контента.

Вот что вам нужно для начала:

• FuelCan
• Modulus or solderless breadboard
• Arduino Uno Rev3
• Brushless DC fan
• N-channel MOSFET
• 8″ M/M jumpers

N-Channel Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor ( MOSFET)

MOSFET можно использовать для усиления или переключения сигналов — в этом примере мы будем использовать его в качестве переключателя. Он состоит из 3-х выводов: затвор, исток и сток (распиновка ниже). N-канальный MOSFET является устройством, управляемым напряжением, в отличие от BJT (биполярного переходного транзистора), который управляется током. Существует два типа N-канальных МОП-транзисторов: с усилением и с истощением. МОП-транзистор усовершенствованного типа обычно выключен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, поэтому к затвору необходимо приложить напряжение, чтобы ток протекал через канал сток-исток. Полевой МОП-транзистор с истощением обычно включен, когда напряжение затвор-исток равно 0 В, и, таким образом, ток протекает через канал сток-исток до тех пор, пока на затвор не будет подано положительное напряжение.

N-канальный MOSFET 2N7000 является усовершенствованным типом, поэтому мы должны установить на выходной контакт Arduino высокий уровень, чтобы обеспечить питание вентилятора постоянного тока. Максимальный ток, который может выдавать MOSFET, варьируется, но тот, который мы используем, может выдавать 200 мА. Некоторые полевые МОП-транзисторы могут выдавать до 30–50 А, и в результате размер увеличивается, чтобы выдерживать такой ток.

Twin Insight : Вам нужно добавить последовательный резистор между выходным контактом Uno и затвором MOSFET. Это ограничит ток, подаваемый на вентиль, поскольку Uno может подавать не более 40 мА, а гейт может попытаться получить больше. Мы рекомендуем использовать последовательный резистор 220 Ом, чтобы ограничить ток до ~ 23 мА.

Проводка

Во-первых, давайте поместим N-канальный МОП-транзистор на макетную плату (если вы используете макетную плату вместо Modulus) и убедитесь, что каждый вывод имеет свой собственный узел. Привяжите контакт истока к GND, затвор к контакту 2 Uno, а сток к черному проводу на вентиляторе. Красный провод вентилятора подключается к положительному контакту на макетной плате.

Настройка FuelCan

Я поместил макетную плату в нижний отсек для хранения, чтобы ограничить длину перемычек, и установил Arduino Uno в зону прототипирования FuelCan. Нам нужно подать +5 В и GND на шины питания и заземления на макетной плате. Используйте входящий в комплект штекер типа «банан», чтобы проверить кабели с зажимами. Вам потребуются два штыревых штырька для крепления зажимов тестовых проводов к стороне макетной платы. Подключите USB-кабель стороной типа A к разъему USB1, а стороной типа B — к разъему Uno. Включите FuelCan с помощью адаптера питания переменного/постоянного тока.

Для получения дополнительной информации о Fuelcan-910 щелкните здесь или загрузите руководство пользователя.

Программное обеспечение

После завершения проводки и подачи питания на FuelCan мы можем загрузить эскиз в Uno. Эскиз ниже — он довольно простой по сравнению с предыдущими проектами. Все, что делает код, это переключает контакт 2 Uno с низкого на высокий с 5-секундной задержкой между ними. Когда контакт высокий, вентилятор включается, а когда контакт низкий, вентилятор выключается.

Об авторе

Эрик Ши является основателем ProteShea и инженером-электриком.