Mosfet kullanımı ve P- vs N-kanalı

12V solenoidi etkinleştirmek / devre dışı bırakmak için bir Arduino kullanmaya çalışıyorum. H köprüsünü kullandım ve iyi çalıştım. Sonra işleri çok basitleştirmeye ve çok kanallı H köprüsü yerine tek bir mosfet almaya karar verdim ve kafam çok karıştı. Bu ayarda bir P-kanalı (veya N-kanalı) mosfet kullanmanın doğru yolunu anlamaya çalışıyorum ve google'da bu örnek devre ile karşılaştım:

Neden bir başka transistör var (2N3904) ve neden yük boyunca bir diyot var?

Bir P-kanalının yüksek getirildiğinde ( + ) yukarı , dolayısıyla etkinleştirildiğini anlıyorum , fakat neden ekstra transistör? MCU (bu durumda PIC) aynı şeyi yapmıyor mu?$V_{gate}$$V_{source}$$V_{drain}$

Ayrıca - tek yaptığım senaryoda bir yükü açmak veya kapatmak (solenoidim gibi), P-kanalına karşı bir N-kanalı kullanmak için bir neden var mı?

Devrenizdeki bir P ve N kanal MOSFET'in hareketlerini karşılaştırın.

(Karşılaştırmalara yardımcı olmak için bağlantı transistörünü bıraktım.)

PIC çıkışı 12V'a bağlanmayı sevmediğinden transistör bir tampon veya seviye şalteri görevi görür. PIC'den 0,6V (ish) değerinden daha yüksek herhangi bir çıktı transistörü AÇIK konuma getirecektir.

P KANAL MOSFET . (Drenaj ve Toprak arasına bağlı yük)

PIC çıkışı LOW olduğunda, transistör KAPALI ve P MOSFET'in kapısı YÜKSEK (12V) olur. Bu, P MOSFET'in KAPALI olduğu anlamına gelir.

PIC'in çıkışı YÜKSEK olduğunda, transistör AÇIK konuma getirilir ve MOSFET LOW'un kapısını çeker. Bu MOSFET'i AÇIK konuma getirir ve akım yük boyunca akar.

N KANALLI MOSFET . (Tahliye ve + 12V arasına bağlı yük)

PIC çıkışı LOW olduğunda, transistör KAPALI ve P MOSFET'in kapısı YÜKSEK (12V) olur. Bu, N MOSFET'in AÇIK olduğu ve akımın yük üzerinden akacağı anlamına gelir.

PIC'in çıkışı YÜKSEK olduğunda, transistör AÇIK konuma getirilir ve MOSFET LOW'un kapısını çeker. Bu MOSFET'i KAPALI konuma getirir.

'Geliştirilmiş' MOSFET devresi .

Dijital bir N MOSFET tipi kullanarak transistörü elimine edebiliriz - sadece PIC çıkış pini çalıştırmak ve PIC çıkış pimini 12V kaynağından izole etmek için sadece 0-5V sinyale ihtiyaç duyar.

PIC çıkışı YÜKSEK olduğunda, MOSFET AÇIK, KÜÇÜK olduğunda MOSFET KAPALI olur. Bu tam olarak orijinal P MOSFET devresiyle aynıdır. Seri direnç, AÇMA, kapı kapasitansını daha hızlı bir şekilde şarj ederek veya boşaltarak KAPATMA zamanlarını azaltmak için daha küçük hale getirildi.

Cihaz seçimi temelde tasarım gereksinimlerinize bağlıdır, ancak bu durumda N tipi MOSFET dijitalliği basitlik açısından kazanır.

Bipolar transistör MOSFET için bir sürücü olarak mevcuttur. DC'ye rağmen, MOSFETS çok yüksek bir dirence sahiptir ve açık devrelere benzemektedir, aslında kapasitifdirler. Çalıştırmak için şarjın bunlara aktarılması gerekir ve bu kadar hızlı yapmak mevcut sürüşü gerektirir.

BJT (ve genel devre tasarımı) da aşağıdaki avantajları sağlar: küçük ve tahmin edilebilir bir açma voltajı. İçinde farklı BJT'lerin yerini alabilirsin ve davranış benzer olacak.

Ekstra transistörün bir başka avantajı, ekstra transistör aşamasının, içeri giren bakış açısına göre kapalıdan açık bir netliğe geçişe yardımcı olan voltaj kazancına sahip olmasıdır.

Devreyi açmak için küçük, pozitif bir sinyal kullanmak için bir NPN transistörü kullanılmalıdır. Ancak bunun çıktısı, yüksek kenar yüküyle ters çevrilir ve böylece bir P-kanalı MOSFET kullanılır. Bu, yükün pozitif taraftan kontrol edildiği ve transistör kapatıldığında topraklanmaya devam ettiği bir başka güzel özelliğe sahiptir.

MOSFET'in şematik sembolü, bir boşalma cihazına benzemektedir (çünkü kanal üç bölümden ziyade katı bir şekilde çizilmiştir). Bu muhtemelen sadece bir hatadır. Devre, bir değirmen çalıştırma geliştirme modu kurulumu gibi gözüküyor.

P-kanalı MOSFET, kapı alçak konuma getirildiğinde etkinleşir. "Baş aşağı" çizilir. PNP BJT'ye benzer olarak düşünün.

"Volan" diyotu, transistör / anahtar açıldığında endüktif yük devresini tamamlar. Bir indüktör aynı akımı aynı yönde akmaya devam eder. Normalde, bu akım transistör döngüsü boyunca akar. Bu aniden kesildiğinde, diyot döngüsünden akar, öyle ki yük boyunca yönü aynıdır ve bu, diyot boyunca zıt yoldan akar demektir. Bu akımın devam etmesi için, indüktör "geri EMF" üretmelidir: yönü, daha önce kendisine uygulananın tersi olan bir voltaj.

İo pininiz yüksek empedanslı olduğunda veya bağlı olmadığında FET'inizin iletmesini önlemek için kapıdan toprağa bir 4k7 eklemelisiniz. Bu durumda elinizdeki basit bir şarj mosfet'i aktive edebilir ve kapı piminde güç olmasa bile devrenizi sürdürebilme şansı vardır.

1. Neden başka bir transistör var (2N3904)? - böylece geçit sürücüsü 10k empedanstan (direnç) daha az görmez. 10k direnç ve BJT isteğe bağlı, ancak eklendiğinde zarif. Düzenleme: Hata! PWM'nin düzgün çalışması esastır. PNP'nin istediğiniz şekilde çalışması için gerekli olan dijital sinyali ters çevirir. Çıkıştan önce kontrol sinyalini tersine çevirirseniz, BJT'yi atlayabilirsiniz.

2. Ve neden yük boyunca bir diyot var? - çünkü endüktif yükler (solenoidler, motorlar, vs.) bir kez kapatıldığında akımların diğer yönde akmasına neden olur. Bir şeyi kontrol etmek için PWM'yi kullanırken, temelde hızla açılır ve kapanır. Motoru çalıştırıyorsunuz, rotor dönmeye başlıyor, onu kapatıyorsunuz, rotor hala dönüyor ve daha sonra akımın diğer yönde akmasına neden olan bir jeneratör gibi davranıyor. Bu ters polarite bileşenlere zarar verebilir, ancak diyot eklendiğinde anında göz ardı edilir.

Bu doğrudan MOSFET'lerin teorisine gider. Şemada Shockley denklemiyle çalışan bir DEPLETION MOSFET gösteriliyor: ID = IDSS (1-VGS / VP) ^ 2. Mikro denetleyicinin 5 volt çıkışı ile çalıştığı ve doğrudan bir geçit gerilimi olarak kullanırsanız, güç kaynağından maksimum akımı alamayacağınız açıktır (yukarıda 12 volt). İkinci transistör, bu amaç için bir tampon ve ayrıca izolatör olarak çalışır. Diyot hakkında: Bu diyot neredeyse her zaman bobin içeren yükler için kullanılır (bir motor veya röle olarak). Amaç, bobin tarafından bir indüktör olarak yapılan geri akımın bastırılmasıdır. Bu geriye dönük akım MOSFET'inize zarar verebilir.

Diyot kısmını açıklamama izin verin: Bir direnç ve daha sonra bir indüktöre bağlı bir anahtarımız olduğunu varsayalım (SW-RL-> Toprak). Bu sorun, anahtar çok hızlı açıldığında ortaya çıkar, bu da devrede ani sıfır akım anlamına gelir ancak indüktörlerin ani sıfır akımına izin vermediğini biliyoruz (VL = L di / dt). Bu, indüktörün akımını boşaltmak için kısa bir yol aradığı anlamına gelir ve tek yol anahtarın kafaları arasında bir "kıvılcım" yapmaktır. Bu olayı, bir DC gücünü küçük bir DC motoruna bağlayarak görebiliriz. Motorun yüksek voltajla çalışmamasına rağmen, kablolarını güç kablosuyla dokunarak görebiliyoruz, "çok belirgin kıvılcımlar" görülüyor. Anahtarın bir transistörle değiştirilmesiyle aynı senaryo ortaya çıkıyor ve bu sürekli kıvılcımlar oluşuyor transistöre verilen hasar.