ขับเซอร์โวด้วย MOSFET

ฉันกำลังพยายามสร้างอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กที่มีเซอร์โว ฉันต้องการปิดเซอร์โวเพื่อประหยัดแบตเตอรี่ ฉันได้อ่านก่อนหน้านี้ว่า MOSFET สามารถใช้ในการทำสิ่งนี้ได้ แต่ฉันมีปัญหาในการค้นหาวงจรตัวอย่างที่มีรายละเอียดเพียงพอ (ไม่มีค่าตัวต้านทานที่ไม่มีวิธีคำนวณพวกเขา) และบอกตามตรงฉันไม่แน่ใจว่าวงจรประเภทใด กำลังมองหา (ฉันไม่เคยใช้ FET ใด ๆ มาก่อน) ใครช่วยกรุณาผลักดันฉันไปในทิศทางที่ถูกต้อง

ข้อมูลที่อาจเกี่ยวข้อง:

รหัสที่ทำงานบน mega88 @ 3.3V
เชื่อมต่อ servo 4.8-6V ตรงเข้ากับชุดแบตเตอรี่ 6V (ฉันต้องการจะเปลี่ยน)

mosfet servo

— เจเรมี
แหล่งที่มา

การให้วงจรตัวอย่างแม้ว่าจะไม่มีค่าอาจช่วยได้

— Brian Carlton

หากคุณต้องการคำแนะนำที่เป็นประโยชน์รวมถึงการเลือกชิ้นส่วนให้ดูที่บางโครงการควบคุมความเร็วสำหรับระบบ R / C ซึ่งได้รับการเผยแพร่ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ FET ที่สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ไดรฟ์ควรมีปัญหาเล็กน้อยกับเซอร์โว สิ่งหนึ่งที่ควรคำนึงถึงคือถ้าคุณสามารถใช้อุปกรณ์ N-channel เพื่อสลับด้านต่ำเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านั้นดีกว่าอุปกรณ์ P-channel อย่างไรก็ตามตัวควบคุมมอเตอร์แบบไร้แปรงที่มีอยู่ทั่วทุกแห่งในปัจจุบันใช้ทั้งคู่ดังนั้นคุณสามารถเลือกอุปกรณ์ P-channel และวงจรไดรฟ์จากที่นั่นเพื่อการสลับด้านที่สูง

— Chris Stratton

คำตอบ:

คุณไม่ได้เอ่ยถึงกระแสที่คุณต้องการ นี่คือคำแนะนำด่วน -

สำหรับแอปพลิเคชั่นสวิตชิ่งส่วนใหญ่พารามิเตอร์ที่สำคัญคือระดับแรงดันไฟฟ้า (BVdss), กระแสไฟรั่วสูงสุด (Id (เปิด)) และแรงดันไฟเปิดประตู

สำหรับแบตเตอรี่ขนาด 6V คุณต้องการแรงดันไฟฟ้าเสียอย่างน้อย 6V ทำให้นี่สูงขึ้นอีกเล็กน้อยในกรณีที่การสลับเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว เนื่องจาก FET ส่วนใหญ่มีแรงดันไฟฟ้า 20V ขึ้นไปจึงไม่น่าเป็นปัญหา เลือก FET 20V หรือ 30V

เลือกกระแสไฟสูงสุดที่อยู่เหนือสิ่งที่เซอร์โวต้องการ กระแสระบายสูงสุดมักถูก จำกัด โดยประสิทธิภาพความร้อนของระบบไม่ใช่อุปกรณ์ ปัจจุบันคุณต้องการเท่าไหร่ อุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่คุณสามารถใช้ได้ คุณมีที่ว่างสำหรับฮีทซิงค์ไหม?

ในการใช้ FET เป็นสวิตช์ในระบบ 3.3V คุณต้องการอุปกรณ์ระดับตรรกะ สิ่งนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์นั้นเปิดเต็มที่ (ต่ำสุดที่ความต้านทาน) ที่ระดับ 3.3V

สำหรับวงจรผมมักจะใส่ตัวต้านทานแบบดึงลงที่ประตูเพื่อให้เกตไม่ลอย สำหรับบางแอปพลิเคชันฉันจะวางซีเนอร์ไดโอดข้ามทางเกทเพื่อการป้องกันชั่วคราว

— jluciani
แหล่งที่มา

นอกจากนี้ยังเป็นการออกแบบที่ดีที่จะมีตัวต้านทานเกตเพื่อ จำกัด กระแสไฟฟ้าให้กับเกต

ไม่ปกติ การ จำกัด กระแสไฟฟ้าเข้ากับเกตทำให้การชาร์จประจุไฟฟ้า (Ciss) ช้าลง สิ่งนี้จะเพิ่มการสูญเสียการสลับเนื่องจาก FET ใช้เวลานานในการสลับ แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นคุณจะต้องเปลี่ยนยิ่งสูญเสีย ยิ่งความถี่ในการสลับเปลี่ยนของคุณสูงขึ้นเท่าไรการสูญเสียของคุณก็ยิ่งแย่ลงเนื่องจากคุณเปลี่ยนหน่วยต่อเวลามากขึ้น

— jluciani

แอปพลิเคชันดูเหมือนจะไม่ต้องการความเร็วสูงมีเพียงคุณสมบัติเปิด / ปิดเพื่อประหยัดแบตเตอรี่ ฉันอยากจะแนะนำซีรีย์ตัวต้านทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามันถูกขับเคลื่อนโดยตรงโดยหน่วยประมวลผล ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อคุณจำนำบอร์ดได้ง่ายกว่ามากที่จะใส่ตัวต้านทานค่าต่ำหากมีปัญหาเรื่องความเร็วมากกว่าการลองเพิ่มถ้าตัวขัดขวางปัจจุบันก่อให้เกิดปัญหาอื่น ๆ (รบกวนวงจรอะนาล็อก

— apalopohapa

@Henrik, @jluciani: ตัวต้านทานเกตไม่ได้มีไว้สำหรับ จำกัด กระแสไฟฟ้าที่เกตต่อเท่านั้น (ซึ่งคุณไม่ต้องการจะทำ) มันมีเหตุผลหลายประการ: การควบคุมเวลาเปิด / ปิด (ตัวต้านทานแบบขนาน w / ไดโอดช่วยให้การเปิดปิดทำได้เร็วขึ้น) ป้องกันการแกว่งความถี่สูงพิเศษเนื่องจากการได้รับอุปกรณ์และการเหนี่ยวนำอุปกรณ์และแยกข้อบกพร่องจากการแพร่กระจายไปยังวงจร มัน (โดยเฉพาะถ้าโดยตรงจากไมโครคอนโทรลเลอร์พิน)

— Jason S

ตัวต้านทาน 50-200 โอห์มมักจะพอเพียงคุณไม่ต้องการตัวต้านทานที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก

— Jason S

คุณอาจไม่ต้องการ MOSFET คุณควรวัดว่าเซอร์โวของคุณใช้กระแสไฟฟ้าเมื่อคุณไม่ส่งพัลส์ใด ๆ บนสายสัญญาณ ฉันคิดว่าเซอร์โวที่ออกแบบมาอย่างดีจะเข้าสู่โหมดสลีปลึกและใช้แอมป์เพียงไม่กี่ร้อย แต่ฉันไม่เคยลองเลย

หากคุณต้องการ MOSFET ฉันขอแนะนำให้ใช้ P-channel MOSFET บนสายไฟของเซอร์โว (สายกลาง) คุณสามารถเชื่อมต่อเกตของ MOSFET เข้ากับแหล่งจ่ายไฟผ่านตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10-100kOhm เพื่อรับประกันว่าจะปิดโดยค่าเริ่มต้น จากนั้นใช้สายไมโครคอนโทรลเลอร์ IO เพื่อดึงเกตต่ำเมื่อคุณต้องการให้เซอร์โวขับเคลื่อนจากนั้นทำให้บรรทัด IO เป็นอินพุตอิมพิแดนซ์สูงเมื่อคุณต้องการตัดกำลังเซอร์โว

แผนภาพวงจรของคุณควรดูเหมือนทางด้านขวาของแผนภาพนี้จาก reemrevnivek (ดูที่ Q2) แผนภาพแสดงวิธีการใช้ MOSFET จาก reemrevnivek :

ในกรณีนี้ "โหลด" ทางด้านขวามือคือเซอร์โวของคุณ

คุณต้องการดูแผ่นข้อมูล MOSFET ของคุณเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสการรั่วไหลไม่เลวร้ายเกินไป

— DavidEGrayson
แหล่งที่มา

ทุกคนที่ upvotes คำตอบของฉันควร upemote reemrevnivek สำหรับการทำแผนภาพนี้! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…

— DavidEGrayson

เซอร์โวอาจมีการเหนี่ยวนำดังนั้นคุณควรเพิ่มไดโอดเพื่อป้องกัน MOSFETs

— Jason S

ฉันใช้สิ่งเหล่านี้เสมอ: physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

— endolith

ขอบคุณสำหรับ upvotes แต่ไดอะแกรมเป็นผลงานสองนาทีใน LTSpice ซึ่งจะเป็นเครื่องมือที่ดีเยี่ยมในการช่วยจำลองปัญหานี้ นอกจากนี้ลิงก์ยังชี้ไปที่คำตอบของฉันสำหรับคำถามเกี่ยวกับพื้นฐานของการใช้ MOSFET ซึ่งอาจเกี่ยวข้อง เจสันพูดถูกนี่เป็นไดอะแกรมทั่วไปและไม่ได้พิจารณาโหลดที่มีความเหนี่ยวนำสูงอย่างเซอร์โว

— Kevin Vermeer