Prowadzenie serwa za pomocą MOSFET

Próbuję zbudować małe urządzenie zasilane bateryjnie zawierające serwo. Chciałbym móc wyłączyć serwomechanizm, aby oszczędzać baterię. Przeczytałem wcześniej, że MOSFET można do tego wykorzystać, ale mam problem ze znalezieniem przykładowych obwodów, które są wystarczająco szczegółowe (brak wartości rezystora bez możliwości ich obliczenia) i szczerze mówiąc, nie jestem zbyt pewien, jaki rodzaj obwodu mam szukam (nigdy wcześniej nie korzystałem z FET). Czy ktoś może dać mi szturchnięcie we właściwym kierunku?

potencjalnie istotne informacje:

kod działający na mega88 @ 3,3 V.
Serwo 4,8-6 V podłączone bezpośrednio do akumulatora 6 V (chciałbym to zmienić)

mosfet servo

— Jeremy
źródło

Zapewnienie przykładowego obwodu, nawet pozbawionego wartości, może pomóc.

— Brian Carlton,

Jeśli potrzebujesz praktycznych wskazówek, w tym wyboru części, zapoznaj się z niektórymi projektami kontroli prędkości dla systemów R / C, które zostały opublikowane - najlepiej najnowszym. FET, który może uruchomić silnik napędowy, nie powinien mieć większych problemów z serwomechanizmem. Jedną z rzeczy do przemyślenia jest to, czy można uciec od używania urządzenia z kanałem N do przełączania strony dolnej, ponieważ są one zasadniczo lepsze niż urządzenia z kanałem P. Jednak bezszczotkowe sterowniki silników, które są dziś wszędzie w tym miejscu, używają obu, więc możesz wybrać urządzenie kanału P i obwód napędowy stamtąd do przełączania wysokiej strony.

— Chris Stratton,

Odpowiedzi:

Nie wspomniałeś, ile prądu potrzebujesz. Oto krótki przewodnik -

W większości zastosowań przełączających ważnymi parametrami są napięcie znamionowe (BVdss), maksymalny prąd drenu (Id (wł.)) I napięcie włączenia bramki.

Dla akumulatora 6 V potrzebujesz napięcia przebicia co najmniej 6 V. Zrób to nieco wyżej w przypadku, gdy przełączanie wytwarza przejściowe napięcia. Ponieważ większość tranzystorów polowych ma napięcia o wartości 20 V lub większej, nie powinno to stanowić problemu. Wybierz FET 20 V lub 30 V.

Wybierz maksymalny prąd spustowy powyżej tego, co wymaga serwomechanizm. Maksymalny prąd spustowy jest zwykle ograniczony przez wydajność cieplną systemu, a nie urządzenia. Ile prądu potrzebujesz? Jak dużego urządzenia możesz użyć? Czy masz miejsce na radiator?

Aby użyć FET jako przełącznika w systemie 3,3 V, potrzebujesz urządzenia na poziomie logicznym. Zapewni to, że urządzenie jest w pełni włączone (najniższy opór) przy poziomach 3,3 V.

W przypadku obwodów zwykle umieszczam na bramie rezystor obniżający, aby brama nigdy się nie unosiła. W przypadku niektórych aplikacji umieszczę diodę Zenera na bramce w celu ochrony przed stanami nieustalonymi.

— jluciani
źródło

Dobrze jest również mieć rezystor bramkowy, aby ograniczyć prąd do bramki.

Zazwyczaj nie. Ograniczenie prądu do bramki spowalnia ładowanie pojemności wejściowej (Ciss). Zwiększa to straty związane z przełączaniem, ponieważ zmiana FET trwa dłużej. Im wyższe napięcie musisz przełączyć, tym gorsze są straty. Im wyższa częstotliwość przełączania, tym gorsze są straty, ponieważ przełączasz więcej na jednostkę czasu.

— jluciani

Wydaje się, że aplikacja nie wymaga dużej prędkości, a jedynie funkcję włączania / wyłączania w celu oszczędzania baterii. Poleciłbym rezystor szeregowy, zwłaszcza jeśli jest on napędzany bezpośrednio przez procesor. Dodatkowo, po wytrawieniu płytki znacznie łatwiej jest umieścić rezystor o niskiej wartości, jeśli występują problemy z prędkością, niż próbować go dodać, jeśli skok prądu powoduje inne problemy (zakłócenia w obwodzie analogowym, nieoczekiwane resety itp.).

— apalopohapa

@Henrik, @jluciani: rezystor bramkowy nie służy do ograniczania prądu do bramki per se (czego nie chcesz robić). Dzieje się tak z kilku innych powodów: kontrolowanie czasu załączania / wyłączania (rezystor w równoległej w / diodzie pozwala na szybsze wyłączanie), zapobieganie oscylacjom ultrawysokiej częstotliwości z powodu wzmocnienia urządzenia i indukcyjności wyprowadzenia urządzenia oraz izolowanie błędów przed rozprzestrzenianiem się do obwodu, który napędza to (szczególnie jeśli bezpośrednio z pinu mikrokontrolera).

— Jason S,

Rezystor 50-200 omów zwykle wystarcza, nie chcesz, aby był znacznie większy.

— Jason S

Może nie być potrzebny MOSFET. Powinieneś zmierzyć, ile prądu zużywa twoje serwo, gdy nie wysyłasz żadnych impulsów na linii sygnałowej. Wyobrażam sobie, że dobrze zaprojektowane serwo przejdzie w tryb głębokiego uśpienia i użyje tylko kilkuset mikro-wzmacniaczy, ale nigdy tego nie próbowałem.

Jeśli potrzebujesz MOSFET-a, polecam użycie MOSFETu z kanałem P na linii zasilania serwomechanizmu (środkowy przewód). Bramkę MOSFET-a można podłączyć do źródła zasilania za pomocą rezystora podciągającego 10-100 kOhm, aby zagwarantować, że jest on domyślnie wyłączony. Następnie użyj linii IO mikrokontrolera, aby pociągnąć bramę w dół, gdy chcesz, aby serwosilnik był zasilany, a następnie spraw, aby linia IO była wejściem o wysokiej impedancji, gdy chcesz odciąć serwomechanizm.

Twój schemat obwodu powinien wyglądać jak prawa strona tego schematu z reemrevnivek (wystarczy spojrzeć na Q2) Schemat używania MOSFETów z reemrevnivek :

W tym przypadku „ładunek” po prawej stronie to twoje serwo.

Będziesz chciał spojrzeć na arkusz danych MOSFET, aby upewnić się, że prądy upływowe nie są zbyt złe.

— DavidEGrayson
źródło

Każdy, kto głosuje za moją odpowiedzią, powinien głosować ponownie za wykonanie tego schematu! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…

— DavidEGrayson

Serwo może być indukcyjne, dlatego należy dodać diody, aby chronić MOSFET-y

— Jason S

Zawsze używam tych: physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

— endolit

Dzięki za opinie, ale diagram był dziełem dwóch minut w LTSpice. Które, nawiasem mówiąc, byłoby doskonałym narzędziem do symulacji tego problemu. Ponadto link wskazuje na moją odpowiedź na pytania dotyczące podstaw korzystania z MOSFET, które mogą być istotne. Jason ma rację, to był ogólny schemat i nie uwzględniał wysoce indukcyjnych obciążeń, takich jak serwomechanizmy.

— Kevin Vermeer