Conducir un servo con MOSFET

9

Estoy tratando de construir un pequeño dispositivo con batería que contenga un servo. Me gustaría poder apagar el servo para ahorrar batería. He leído anteriormente que los MOSFET se pueden usar para hacer esto, pero tengo problemas para encontrar circuitos de ejemplo que sean lo suficientemente detallados (valores de resistencia perdidos sin forma de calcularlos) y, para ser sincero, no estoy muy seguro de qué tipo de circuito Estoy buscando (nunca he usado ningún FET antes). ¿Puede alguien darme un empujón en la dirección correcta?

información potencialmente relevante:

  • código que se ejecuta en un mega88 @ 3.3V
  • Servo 4.8-6V conectado directamente a la batería de 6V (me gustaría cambiar esto)
Jeremy
fuente
44
Proporcionar el circuito de ejemplo, incluso si carece de valores, podría ayudar.
Brian Carlton el
Si desea orientación práctica, incluida la selección de piezas, consulte algunos de los proyectos de control de velocidad para sistemas de R / C que se han publicado, preferiblemente uno reciente. Un FET que pueda hacer funcionar el motor de accionamiento debería tener pocos problemas con un servo. Una cosa en la que pensar es si puede salirse con la suya utilizando un dispositivo de canal N para cambiar el lado bajo, ya que son fundamentalmente mejores que los dispositivos de canal P. Sin embargo, los controladores de motor sin escobillas que están en todas partes hoy en día usan ambos, por lo que puede elegir un dispositivo de canal P y un circuito de accionamiento desde allí para una conmutación lateral alta.
Chris Stratton

Respuestas:

11

No mencionaste cuánta corriente necesitas. Aquí hay una guía rápida:

Para la mayoría de las aplicaciones de conmutación, los parámetros importantes son la clasificación de voltaje (BVdss), la corriente de drenaje máxima (Id (encendido)) y el voltaje de encendido de la puerta.

Para una batería de 6V, desea un voltaje de ruptura de al menos 6V. Haga esto un poco más alto en caso de que la conmutación produzca voltajes transitorios. Dado que la mayoría de los FET tienen voltajes de 20 V o más, esto no debería ser un problema. Elija un FET de 20V o 30V.

Elija una corriente de drenaje máxima por encima de lo que requiere el servo. La corriente de drenaje máxima generalmente está limitada por el rendimiento térmico del sistema, no del dispositivo. ¿Cuánta corriente necesitas? ¿Qué tamaño puede usar un dispositivo? ¿Tienes espacio para un disipador de calor?

Para usar el FET como un interruptor en un sistema de 3.3V, desea un dispositivo de nivel lógico. Esto asegurará que el dispositivo esté completamente encendido (la resistencia más baja) a niveles de 3.3V.

Para los circuitos, generalmente pondré una resistencia desplegable en la puerta para que la puerta nunca flote. Para algunas aplicaciones, colocaré un diodo zener a través de la puerta para protección transitoria.

jluciani
fuente
También es un buen diseño tener una resistencia de compuerta para limitar la corriente a la compuerta.
No Usualmente. Limitar la corriente a la puerta ralentiza la carga de la capacitancia de entrada (Ciss). Esto aumenta las pérdidas de conmutación ya que el FET ahora tarda más en cambiar. Cuanto mayor sea el voltaje que tiene que cambiar, peor serán las pérdidas. Además, cuanto mayor sea su frecuencia de conmutación, mayores serán sus pérdidas, ya que está cambiando más por unidad de tiempo.
jluciani
La aplicación no parece tener necesidades de alta velocidad, solo una función de encendido / apagado para ahorrar batería. Recomendaría la resistencia en serie, especialmente si es accionada directamente por el procesador. Además, una vez que graba la placa, es mucho más fácil colocar una resistencia de bajo valor si hay problemas de velocidad que intentar agregar una si el pico de corriente está causando otros problemas (alteraciones en los circuitos analógicos, reinicios inesperados, etc.).
apalopohapa
1
@Henrik, @jluciani: la resistencia de la compuerta no es para limitar la corriente a la compuerta, per se (que no desea hacer). Es por varias otras razones: controlar el tiempo de encendido / apagado (la resistencia en paralelo con diodo permite que el apagado sea más rápido), evitando oscilaciones de frecuencia ultraalta debido a la ganancia del dispositivo y la inductancia del cable del dispositivo, y aislando las fallas de propagarse al circuito que conduce (especialmente si es directamente desde un pin del microcontrolador).
Jason S
Por lo general, una resistencia de 50-200 ohmios es suficiente, no desea una que sea significativamente más grande.
Jason S
5

Es posible que no necesite un MOSFET. Debe medir cuánta corriente usa su servo cuando no envía pulsos en la línea de señal. Me imagino que un servo bien diseñado entraría en un modo de reposo profundo y solo usaría unos pocos cientos de micro amplificadores, pero nunca lo he intentado.

Si necesita un MOSFET, le recomiendo usar un MOSFET de canal P en la línea de alimentación del servo (el cable del medio). Puede conectar la puerta del MOSFET a la fuente de alimentación a través de una resistencia pull-up de 10-100kOhm para garantizar que esté apagada por defecto. Luego use una línea de E / S del microcontrolador para bajar la puerta cuando desee que el servo se alimente, y luego haga que la línea de E / S sea una entrada de alta impedancia cuando desee cortar la alimentación del servo.

Su diagrama de circuito debe verse como el lado derecho de este diagrama de reemrevnivek (solo mire la P2) Diagrama de cómo usar MOSFETs de reemrevnivek:

En este caso, la "carga" en el lado derecho es su servo.

Deberá consultar la hoja de datos de sus MOSFET para asegurarse de que las corrientes de fuga no sean tan malas.

DavidEGrayson
fuente
1
¡Cualquiera que haya votado mi respuesta debería votar reemrevnivek por hacer este diagrama! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…
DavidEGrayson el
1
El servo puede ser inductivo, por lo que debe agregar diodos para proteger los MOSFET
Jason S
Gracias por los votos a favor, pero el diagrama fue el trabajo de dos minutos en LTSpice. Lo cual, por cierto, sería una gran herramienta para ayudar a simular este problema. Además, el enlace apunta a mi respuesta a las preguntas sobre los conceptos básicos del uso de un MOSFET, que pueden ser relevantes. Jason tiene razón, este era un diagrama genérico y no consideraba las cargas altamente inductivas como los servos.
Kevin Vermeer