Ich muss einen Magneten mit einem MOSFET ansteuern. Der Magnet ist ein 8-W-Magnet und wird an eine Spannung von +12 V angeschlossen.
Und dieser Antriebsbefehl muss mit einem Optokoppler isoliert werden, aber ich weiß nicht, wie ich ihn auswählen soll.
Welche Eigenschaften muss ich im Datenblatt beachten? Was ist wichtig? Gibt es gute und schlechte Marken?
Antworten:
Ein gewöhnlicher Optokoppler hat einen Stromausgang: Sie verbinden den Ausgangstransistor mit Vcc und der Emitter liefert den Strom. Wie viel hängt von der Klickrate oder dem aktuellen Übertragungsverhältnis ab. Das ist nicht sehr viel und wird normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt. Zum Beispiel bedeutet eine Klickrate von 30%, dass Sie einen 10-mA-Eingang benötigen, um einen 3-mA-Ausgang zu erhalten. Verwenden Sie diese 3 mA, um die Basis eines BJT anzusteuern. Sie möchten, dass ein Darlington-Antrieb mehr als 100 mA Kollektorstrom erhält.
Ein Darlington hat jedoch eine hohe Sättigungsspannung und kann die Versorgungsspannung des Magneten zu stark beeinträchtigen. Ein MOSFET kann besser sein. MOSFETs sind jedoch spannungsgesteuert und nicht stromgesteuert wie BJTs. Sie müssen also den Ausgangsstrom des Optokopplers in eine Spannung umwandeln. Nichts ist einfacher: Fügen Sie einen Widerstand zwischen Gate und Masse hinzu, und der Strom durch ihn verursacht einen Spannungsabfall, der den FET einschaltet.
Das Schöne ist, dass Sie die Spannung auswählen können, indem Sie den richtigen Widerstandswert auswählen. Zum Beispiel verursachen unsere 3 mA eine Gate-Spannung von 4,5 V an einem 1,5 kΩ-Widerstand. Sie könnten versucht sein, den Widerstandswert ziemlich hoch zu wählen, aber das ist nicht unbedingt eine gute Idee. Der Optokoppler hat im ausgeschalteten Zustand einen Leckstrom ("Dunkelstrom" genannt), der auch eine Gate-Spannung verursacht. Sie müssen sicherstellen, dass das nicht hoch genug wird, um den FET zu aktivieren. Wenn der Dunkelstrom 10 µA beträgt (ein ziemlich hoher Wert), zeigt der 1,5-kΩ-Widerstand 15 mV am Gate des FET an, und dieser ist niedrig genug, um ihn nicht einzuschalten. Die 4,5 V von 3 mA reichen aus, wenn Sie einen Logikpegel-Gate- FET auswählen .
Der LTV817 ist ein kostengünstiger Optokoppler, der perfekt dafür geeignet ist: mindestens 50% CTR, ein Dunkelstrom von nur 100 nA und eine maximale Kollektor-Emitter-Spannung von 35 V.
Da der LTV817 einen so niedrigen Dunkelstrom hat, beträgt der Wert R1 kann auf 15 kΩ erhöht werden. Dann reichen 300 µA aus, um die Gate-Spannung von 4,5 V zu erhalten, und der Dunkelstrom verursacht nur eine Spannung von 1,5 V über dem Widerstand. Bei einer Klickrate von 50% benötigen Sie nur 600 µA Eingangsstrom. Verwenden Sie 2 mA, um einen gewissen Spielraum zu haben.
Für den FET gibt es viele Möglichkeiten. Der FDC855 liefert beispielsweise genug Strom bei einer Gate-Spannung von 4,5 V, was einen vernachlässigbaren Einschaltwiderstand von 36 mΩ ergibt: Der Spannungsabfall beträgt nur 24 mV und die Verlustleistung 16 mW (das sind 0,2% der Leistung des Solenoids) .
Bearbeiten: Auswahl des richtigen FET
Wie gesagt, es gibt viele FETs, die für Ihre Anwendung geeignet sind. Ich beziehe mich oft auf den FDC855, weil er ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Funktionen aufweist. Für die Kosten gilt die Regel; Je niedriger , desto teurer ist Ihr FET. Ihr muss nur 0,67 A schalten, das ist Durchschnitt, und dann ist ein extrem niedriger (Sie können sie auf 1 mΩ senken) nicht wirklich notwendig.
Sie fanden den PMF290XN billig (obwohl er bei Digikey nur 25% billiger ist als der FDC855, nicht 80%). Es hat einen etwas höheren von 350 mΩ, aber das ist immer noch kein Problem. Der Spannungsabfall beträgt 240 mV und die Verlustleistung 160 mW. Das ist mehr als der FDC855, aber immer noch in Ordnung.
Das höhere auch den Strom. Für den PMF290XN ist das 1 A, was nicht großartig ist, aber für die Anwendung ausreicht. Die 2 A, die Sie im Datenblatt lesen, sind gepulst (ein einzelner 10-µs-Puls). Lesen Sie es nicht, da 2 A kontinuierlich zulässig wären. 1 A ist die absolute maximale Bewertung. Die (gepulsten) höheren Ströme zeigen nur, wohin sich der Graph bewegt.
Schauen Sie sich auch die Abbildungen 6 und 7 an. Abbildung 6 zeigt, dass 3 V für einen Drainstrom von 1,5 A ausreichen, also mehr als genug für Ihre 0,67 A. Abbildung 7 zeigt, dass Sie 3,5 V für einen von 350 mΩ bei 0,67 A benötigen .