Servo fahren mit MOSFET

Ich versuche ein kleines batteriebetriebenes Gerät mit einem Servo zu bauen. Ich möchte das Servo ausschalten können, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Ich habe zuvor gelesen, dass MOSFETs verwendet werden können, aber ich habe Probleme, Beispielschaltungen zu finden, die detailliert genug sind (fehlende Widerstandswerte ohne Möglichkeit, sie zu berechnen), und um ehrlich zu sein, bin ich mir nicht sicher, welche Art von Schaltung ich bin suche (ich habe noch nie einen FET verwendet). Kann mir bitte jemand einen Schubs in die richtige Richtung geben?

potenziell relevante Informationen:

Code läuft auf einem Mega88 @ 3.3V
4,8-6V Servo direkt an den 6V Akku angeschlossen (ich möchte dies ändern)

mosfet servo

— Jeremy
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Es kann hilfreich sein, die Beispielschaltung bereitzustellen, auch wenn ihr Werte fehlen.

— Brian Carlton

Wenn Sie praktische Anleitungen, einschließlich der Teileauswahl, wünschen, schauen Sie sich einige der veröffentlichten Geschwindigkeitsregelungsprojekte für R / C-Systeme an - vorzugsweise ein kürzlich veröffentlichtes. Ein FET, der den Antriebsmotor antreiben kann, sollte mit einem Servo kaum Probleme haben. Eine Sache, über die Sie nachdenken sollten, ist, ob Sie mit einem N-Kanal-Gerät davonkommen könnten, um die niedrige Seite zu wechseln, da diese grundsätzlich besser sind als die P-Kanal-Geräte. Die bürstenlosen Motorsteuerungen, die heutzutage überall zu finden sind, verwenden jedoch beide, sodass Sie von dort aus ein P-Kanal-Gerät und eine Ansteuerschaltung für das High-Side-Schalten auswählen können.

— Chris Stratton

Antworten:

Sie haben nicht erwähnt, wie viel Strom Sie benötigen. Hier ist eine Kurzanleitung -

Für die meisten Schaltanwendungen sind die wichtigen Parameter die Nennspannung (BVdss), der maximale Drainstrom (Id (ein)) und die Gate-Einschaltspannung.

Für eine 6-V-Batterie benötigen Sie eine Durchbruchspannung von mindestens 6 V. Stellen Sie dies etwas höher ein, falls das Schalten transiente Spannungen erzeugt. Da die meisten FETs Spannungen von 20 V oder mehr haben, sollte dies kein Problem sein. Wählen Sie einen 20V oder 30V FET.

Wählen Sie einen maximalen Drainstrom über dem Servo. Der maximale Drainstrom wird normalerweise durch die Wärmeleistung des Systems und nicht des Geräts begrenzt. Wie viel Strom brauchst du? Wie groß kann ein Gerät sein? Haben Sie Platz für einen Kühlkörper?

Um den FET als Schalter in einem 3,3-V-System zu verwenden, benötigen Sie ein Gerät mit Logikpegel. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gerät bei 3,3 V vollständig eingeschaltet ist (niedrigster Widerstand).

Für Schaltungen werde ich normalerweise einen Pulldown-Widerstand am Gate anbringen, damit das Gate niemals schwebt. Für einige Anwendungen werde ich eine Zenerdiode zum vorübergehenden Schutz über dem Gate platzieren.

— jluciani
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Es ist auch ein gutes Design, einen Gate-Widerstand zu haben, um den Strom zum Gate zu begrenzen.

Nicht gewöhnlich. Das Begrenzen des Stroms zum Gate verlangsamt das Laden der Eingangskapazität (Ciss). Dies erhöht die Schaltverluste, da das Schalten des FET nun länger dauert. Je höher die zu schaltende Spannung ist, desto schlimmer sind die Verluste. Je höher Ihre Schaltfrequenz ist, desto schlimmer sind Ihre Verluste, da Sie mehr pro Zeiteinheit schalten.

— Jluciani

Die Anwendung scheint keine hohen Geschwindigkeitsanforderungen zu haben, sondern nur eine Ein / Aus-Funktion, um Batterie zu sparen. Ich würde den Vorwiderstand empfehlen, insbesondere wenn er direkt vom Prozessor angesteuert wird. Wenn Sie die Platine einmal geätzt haben, ist es außerdem viel einfacher, einen Widerstand mit niedrigem Wert zu platzieren, wenn Geschwindigkeitsprobleme auftreten, als zu versuchen, einen Widerstand hinzuzufügen, wenn die Stromspitze andere Probleme verursacht (Störungen der analogen Schaltung, unerwartete Rücksetzungen usw.).

— Apalopohapa

@Henrik, @jluciani: Der Gate-Widerstand dient nicht dazu, den Strom zum Gate per se zu begrenzen (was Sie nicht tun möchten). Dies hat mehrere andere Gründe: Steuern der Ein- / Ausschaltzeit (Widerstand parallel mit Diode ermöglicht ein schnelleres Ausschalten), Verhindern von ultrahochfrequenten Schwingungen aufgrund von Geräteverstärkung und Induktivität der Geräteleitung und Isolieren der Ausbreitung von Fehlern auf die ansteuernde Schaltung es (insbesondere wenn direkt von einem Mikrocontroller-Pin).

— Jason S

Ein 50-200 Ohm Widerstand reicht normalerweise aus, Sie möchten keinen, der wesentlich größer ist.

— Jason S

Möglicherweise benötigen Sie keinen MOSFET. Sie sollten messen, wie viel Strom Ihr Servo verbraucht, wenn Sie keine Impulse auf der Signalleitung senden. Ich stelle mir vor, dass ein gut gestaltetes Servo in einen Tiefschlafmodus wechselt und nur ein paar hundert Mikroverstärker verwendet, aber ich habe dies nie versucht.

Wenn Sie einen MOSFET benötigen, empfehle ich die Verwendung eines P-Kanal-MOSFET an der Stromleitung des Servos (dem mittleren Draht). Sie können das Gate des MOSFET über einen 10-100 kOhm Pull-up-Widerstand mit der Stromversorgung verbinden, um sicherzustellen, dass es standardmäßig ausgeschaltet ist. Verwenden Sie dann eine Mikrocontroller-E / A-Leitung, um das Gate nach unten zu ziehen, wenn das Servo mit Strom versorgt werden soll, und machen Sie die E / A-Leitung zu einem hochohmigen Eingang, wenn Sie die Servoleistung unterbrechen möchten.

Ihr Schaltplan sollte wie die rechte Seite dieses Diagramms von reemrevnivek aussehen (siehe Q2) Diagramm zur Verwendung von MOSFETs von reemrevnivek :

In diesem Fall ist die "Last" auf der rechten Seite Ihr Servo.

Sie sollten sich das Datenblatt Ihres MOSFET ansehen, um sicherzustellen, dass die Leckströme nicht zu schlecht sind.

— DavidEGrayson
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Jeder, der meine Antwort positiv bewertet, sollte reemrevnivek für die Erstellung dieses Diagramms positiv bewerten! electronic.stackexchange.com/questions/3599/…

— DavidEGrayson

Servo kann induktiv sein, daher sollten Sie Dioden hinzufügen, um die MOSFETs zu schützen

— Jason S

Ich benutze immer diese: Physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html Physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

— Endolith

Vielen Dank für die positiven Stimmen, aber das Diagramm war die Arbeit von zwei Minuten in LTSpice. Dies wäre übrigens ein großartiges Werkzeug, um dieses Problem zu simulieren. Der Link verweist auch auf meine Antwort auf Fragen zu den Grundlagen der Verwendung eines MOSFET, die möglicherweise relevant sind. Jason hat recht, dies war ein allgemeines Diagramm und berücksichtigte keine hochinduktiven Lasten wie Servos.

— Kevin Vermeer