Mengemudi servo dengan MOSFET

Saya mencoba membangun perangkat bertenaga baterai kecil yang berisi servo. Saya ingin dapat mematikan servo untuk menghemat masa pakai baterai. Saya telah membaca sebelumnya bahwa MOSFET dapat digunakan untuk melakukan ini, tetapi saya mengalami kesulitan menemukan contoh sirkuit yang cukup detail (nilai resistor yang hilang tanpa ada cara untuk menghitungnya) dan sejujurnya saya tidak terlalu yakin seperti apa rangkaian I sedang mencari (saya belum pernah menggunakan FET sebelumnya). Bisakah seseorang tolong beri saya dorongan ke arah yang benar?

info yang berpotensi relevan:

kode berjalan pada mega88 @ 3.3V
4.8-6V servo terhubung langsung ke paket baterai 6V (saya ingin mengubah ini)

mosfet servo Jeremy
sumber

Memberikan contoh sirkuit, meskipun tidak memiliki nilai, dapat membantu.

Brian Carlton

Jika Anda menginginkan panduan praktis, termasuk pemilihan bagian, lihat beberapa proyek kontrol kecepatan untuk sistem R / C yang telah diterbitkan - lebih disukai yang terbaru. FET yang dapat menjalankan motor penggerak seharusnya memiliki sedikit masalah dengan servo. Satu hal yang perlu dipikirkan adalah jika Anda bisa menggunakan perangkat N-channel untuk beralih ke sisi rendah karena secara fundamental lebih baik daripada perangkat P-channel. Namun, pengendali motor tanpa sikat yang ada di semua tempat saat ini menggunakan keduanya, sehingga Anda dapat memilih perangkat P-channel dan menggerakkan sirkuit dari sana untuk beralih dari sisi yang tinggi.

Chris Stratton

Jawaban:

Anda tidak menyebutkan berapa banyak arus yang Anda butuhkan. Ini panduan singkat -

Untuk sebagian besar aplikasi switching, parameter penting adalah rating tegangan (BVdss), arus drain maksimum (Id (on)) dan voltase turn-on gate.

Untuk baterai 6V, Anda ingin tegangan rusak setidaknya 6V. Buat ini sedikit lebih tinggi dalam kasus switching menghasilkan tegangan sementara. Karena sebagian besar FET memiliki tegangan 20V atau lebih, ini seharusnya tidak menjadi masalah. Pilih FET 20V atau 30V.

Pilih arus drain maksimum di atas apa yang dibutuhkan servo. Arus drain maksimum biasanya dibatasi oleh kinerja termal sistem, bukan perangkat. Berapa banyak arus yang Anda butuhkan? Seberapa besar perangkat yang dapat Anda gunakan? Apakah Anda memiliki ruang untuk heatsink?

Untuk menggunakan FET sebagai saklar di sistem 3.3V Anda menginginkan perangkat tingkat logika. Ini akan memastikan bahwa perangkat sepenuhnya aktif (terendah pada resistansi) pada level 3.3V.

Untuk sirkuit saya biasanya akan meletakkan resistor pull-down di gerbang sehingga gerbang tidak pernah mengambang. Untuk beberapa aplikasi saya akan menempatkan dioda zener melintasi gerbang untuk perlindungan sementara.

jluciani
sumber

Ini juga desain yang bagus untuk memiliki resistor gerbang untuk membatasi arus ke gerbang.

Tidak biasanya. Membatasi arus ke gerbang memperlambat pengisian kapasitansi input (Ciss). Ini meningkatkan kerugian switching karena FET sekarang membutuhkan waktu lebih lama untuk beralih. Semakin tinggi tegangan Anda harus beralih semakin buruk kerugiannya. Juga semakin tinggi frekuensi switching Anda semakin buruk kerugian Anda karena Anda beralih lebih per unit waktu.

jluciani

Aplikasi tampaknya tidak memiliki kebutuhan kecepatan tinggi, hanya fitur on / off untuk menghemat baterai. Saya akan merekomendasikan resistor seri, terutama jika didorong langsung oleh prosesor. Selain itu, setelah Anda menggores papan, akan jauh lebih mudah untuk meletakkan resistor bernilai rendah jika ada masalah kecepatan daripada mencoba menambahkannya jika lonjakan saat ini menyebabkan masalah lain (gangguan pada sirkuit analog, pengaturan ulang yang tidak terduga, dll.).

apalopohapa

@ Henrik, @ jluciani: gerbang resistor bukan untuk membatasi arus ke gerbang, per se (yang tidak ingin Anda lakukan). Ini karena beberapa alasan lain: mengendalikan waktu turnon / turnoff (resistor dalam w / di paralel paralel memungkinkan turnoff menjadi lebih cepat), mencegah osilasi frekuensi sangat tinggi karena penguatan perangkat dan induktansi lead perangkat, dan mengisolasi kesalahan yang merambat ke sirkuit yang menggerakkan (terutama jika langsung dari pin mikrokontroler).

Jason S

Sebuah resistor 50-200 ohm biasanya cukup, Anda tidak ingin yang secara signifikan lebih besar.

Jason S

Anda mungkin tidak memerlukan MOSFET. Anda harus mengukur seberapa banyak arus yang digunakan servo Anda ketika Anda tidak mengirimkan pulsa apa pun pada saluran sinyal. Saya membayangkan bahwa servo yang dirancang dengan baik akan masuk ke mode tidur nyenyak dan hanya menggunakan beberapa ratus mikro-amp, tetapi saya belum pernah mencobanya.

Jika Anda memang membutuhkan MOSFET, saya sarankan menggunakan MOSFET saluran-P pada saluran listrik servo (kabel tengah). Anda dapat menghubungkan gerbang MOSFET ke catu daya melalui resistor pull-up 10-100kOhm untuk memastikan bahwa ia mati secara default. Kemudian gunakan garis IO mikrokontroler untuk menarik gerbang rendah ketika Anda ingin servo untuk didukung, dan kemudian membuat garis IO menjadi input impedansi tinggi ketika Anda ingin memotong daya servo.

Diagram sirkuit Anda akan terlihat seperti sisi kanan diagram ini dari reemrevnivek (lihat Q2) Diagram cara menggunakan MOSFET dari reemrevnivek :

Dalam hal ini, "memuat" di sisi kanan adalah servo Anda.

Anda akan ingin melihat lembar data MOSFET Anda untuk memastikan bahwa arus kebocoran tidak terlalu buruk.

DavidEGrayson
sumber

Siapa pun yang mengubah jawaban saya harus membatalkan reemrevnivek untuk membuat diagram ini! electronics.stackexchange.com/questions/3599/…

DavidEGrayson

Servo mungkin induktif, jadi Anda harus menambahkan dioda untuk melindungi MOSFET

Jason S

Saya selalu menggunakan ini: physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

endolith

Terima kasih atas upvotes, tetapi diagram adalah karya dua menit di LTSpice. Omong-omong, yang akan menjadi alat yang hebat untuk membantu mensimulasikan masalah ini. Juga, tautan menunjuk ke jawaban saya untuk pertanyaan tentang dasar-dasar penggunaan MOSFET, yang mungkin relevan. Jason benar, ini adalah diagram generik, dan tidak menganggap beban sangat induktif seperti servos.

Kevin Vermeer