Circuito de conducción de solenoide

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Estoy tratando de conducir un solenoide de 12v (14W) y tengo problemas para descifrar los componentes del circuito de conducción.

El solenoide consume alrededor de 1.166A y la MCU funciona a 3.3V.

He visto muchos circuitos de conducción y todos se ven así:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Mis preguntas:

  1. ¿Qué parámetros de la hoja de datos debo tener en cuenta al diseñar este circuito?
  2. ¿El IRF530PBF-ND es un MOSFET adecuado para conducir este solenoide?

Además, ¿cómo calculo el valor de R1?

No quiero copiar a ciegas un circuito que puede o no funcionar, quiero entenderlo.

¡Muchas gracias de antemano!

ecr
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Respuestas:

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El solenoide requiere una cierta cantidad de corriente para generar su campo magnético. Si el solenoide fuera un inductor perfecto, la corriente CC se elevaría por encima de todos los medios y probablemente dañaría otros componentes del circuito. Sin embargo, los solenoides tienen inherentemente una cantidad significativa de resistencia DC utilizada para limitar la magnitud actual.

Siempre que coloque un condensador de derivación (para absorber los pulsos de corriente de alta frecuencia inducidos al cambiar la magnitud de la corriente) entre GND (cerca de la fuente de mosfet) y el solenoide de conexión de 12 V, no tiene que preocuparse por un sobreimpulso significativo. Su mosfet seleccionado tiene un voltaje de ruptura de 100 V, lo que sin duda es una exageración.

El mosfet también tiene un Rdson de resistencia en estado no cero (160 mOhm), que reducirá ligeramente la corriente a través del solenoide. Otra implicación de Rds es la disipación de potencia de mosfet, que es insignificante en este caso (160 mOhms siempre que el canal esté completamente abierto).

1) Dado que esta es una aplicación semiestática (sin conmutación a decenas de kHz), solo necesita observar estos parámetros:

  • umbral de voltaje de la puerta (debe ser inferior al voltaje de suministro de la puerta)
  • Resistencia en estado Rds (para calcular la caída de voltaje y las pérdidas)
  • corriente permitida (que está muy correlacionada con Rds)

2) Un problema que veo con su circuito es que el voltaje de la puerta será de 3.3 V, pero el voltaje de la puerta MOSFET se especifica entre 2 y 4 V. En la práctica, está bien porque incluso si tiene una parte "mala", el MOSFET todavía parcialmente cerrado y permite que la corriente fluya a través de su canal. Una implicación del bajo voltaje de la puerta es que el interruptor funcionará en el modo lineal, donde su resistencia en estado activado es mucho mayor que el valor garantizado.

EDITAR El voltaje umbral de la puerta es el voltaje mínimo donde el MOSFET comienza a conducir corriente; sin embargo, la corriente del canal probablemente no sea suficiente para encender el solenoide. Mire la Figura 1 en la hoja de datos, que correlaciona el voltaje de la puerta con la corriente de drenaje y el voltaje de la fuente de drenaje.

Podrías usar fácilmente esta parte :: FDN327N. El voltaje de la puerta se especifica a 1.8 V y la corriente de drenaje promedio permitida es de 2 amperios.

El valor de R1 depende de:

  • corriente de pico de fuente permitida: algunos controladores de compuerta PWM pueden soportar un pico de 30 A, que (con resistencia de compuerta de 10 ohmios - R1) carga muy rápidamente la compuerta y, por lo tanto, minimiza el tiempo empleado en el modo lineal.
  • dv / dt deseado, que afectan significativamente las emisiones radiadas y conducidas
  • Voltaje de umbral

Supongo que manejas la puerta desde un pin MCU: mira la hoja de datos sobre la corriente de pin permitida. Sin embargo, esa corriente es la corriente promedio, por lo que puede conducir mucho más en una base máxima. Supongo que 50 mA está bien -> 3.3V / 50 mA ~ = 70 Ohms sería un buen valor para esta aplicación.

SunnyBoyNY
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La mayor parte de lo que dices es bueno, pero con una excepción: el 'voltaje de umbral de puerta' se especifica entre 2V y 4V. Esto significa que en algún punto de este intervalo el FET comenzará a conducir ('inicio' definido como 250uA). Esto no está cerca del voltaje para encender el FET, ni siquiera cerca de la región lineal para la corriente de la que estamos hablando. El voltaje de compuerta más bajo para el cual las hojas de datos muestran las curvas de rendimiento típicas (! = El peor de los casos) es 4.5V.
Wouter van Ooijen
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Los parámetros habituales de la hoja de datos que buscaría son: -

1) Drene el límite de voltaje de la fuente para garantizar que su FET pueda cambiar el suministro

2) Capacidad para cambiar la corriente que necesita la carga

3) Encienda la resistencia para asegurarse de que su FET no se sobrecaliente al activar la carga

4) Voltaje requerido para activar la puerta para encender adecuadamente el FET

5) Si la carga necesita ser activada y desactivada a una velocidad alta, entonces hay otros parámetros a tener en cuenta, pero como su circuito es para conducir un solenoide, no es un gran problema.

El FET que se muestra es adecuado siempre que la compuerta se maneje desde un voltaje que pueda mantener una resistencia de encendido lo suficientemente baja y si se manejara desde una lógica de 5 V, entonces sí, debería estar bien. Si se manejó desde la lógica de 3.3V, entonces no, probablemente no estará bien.

R1 generalmente no es necesario cuando se conduce un FET en este tipo de circuito PERO, si la fuente de conducción es sensible, siempre es una buena idea colocar uno. Esto se debe al acoplamiento parasitario entre el drenaje y la compuerta. No he comprobado el FET que está utilizando, pero me imagino que estará en el área de 100pF y posiblemente esto podría conducir un pulso de corriente a su circuito cuando se cambie. 0 ohmios a 10k probablemente esté bien para casi cualquier circuito que active el fet, pero verifique qué tipo de corriente puede manejar el controlador debido a las corrientes de conmutación.

Andy alias
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