Bagaimana cara mengontrol solenoid valve 12V dengan MOSFET?

11

Saya mencoba untuk mengontrol solenoid valve 12V DC melalui MOSFET (BS170), yang menerima sinyal kontrolnya (5V) dari mikrokontroler Arduino. Ini adalah skema dasar: masukkan deskripsi gambar di sini

Ketika saya menguji MOSFET, menempatkan LED dengan resistor 1.5k ohm sebagai Load (lihat gambar), ia bekerja dengan baik dan saya dapat mengontrol arus 12V dengan sinyal 5V, tanpa masalah.

Tapi kemudian saya menghubungkan katup solenoid saya, bukan LED. Ini bekerja selama beberapa detik, kemudian berhenti bekerja dan MOSFET berakhir secara permanen melakukan arus, terlepas dari keadaan pin kontrol 5V.

MOSFET rusak secara permanen, karena ketika saya menghubungkan LED lagi, itu tidak berfungsi lagi.

Terlalu banyak arus? Tetapi ketika saya menambahkan resistor sebelum katup, itu tidak beroperasi lagi ... Mungkin saya perlu MOSFET / transistor yang lebih berat?

arduino mosfet Dyte
sumber
2
berapa banyak arus yang ditarik solenoida Anda? Anda perlu memilih ukuran yang sesuai MOSFET dan kami tidak dapat menjawab pertanyaan itu tanpa mengetahui persyaratan saat ini.
Jason S
2
Bisakah Anda menautkan lembar data solenoida? Atau setidaknya menghubungkannya dengan ammeter ke 12V dan memberi tahu kami saat ini menarik?
markrages
Apakah MOSFET menjadi panas?
Rocketmagnet
markrages: ebay.com/itm/290655223999 Rocketmagnet: Ya, benar.
Dyte
Tegangan mengemudi buruk. Gunakan transistor NPN bipolar universal untuk mendapatkan tegangan kontrol Anda ke 12V, kemudian kendarai MOSFET P-channel dengan itu (karena polaritas akan diubah oleh transistor tambahan). Gunakan resistor pembatas arus untuk basis dan resistor pull-up untuk kolektor seperti biasa. Juga sambungkan tutup penyaringan antara D dan S dari MOSFET karena dioda itu sendiri mungkin tidak cukup cepat untuk mencegat lonjakan dari koil. Jika induktansi sangat besar, Anda mungkin ingin membuat fade-out dengan mengintegrasikan elemen RC dalam input.
Zdenek

Jawaban:

18

Baca entri blog saya "Byte and Switch" - ini mencakup skenario yang tepat ini.

Jawaban singkatnya adalah Anda memerlukan dioda freewheeling untuk menjalankan arus saat MOSFET dimatikan; solenoida memiliki induktansi yang menyimpan energi dalam medan magnet, dan ketika Anda mematikan MOSFET induktansi akan menghasilkan berapa banyak tegangan yang diperlukan untuk melanjutkan aliran arus itu. Tegangan pulsa yang dihasilkan akan menyebabkan kerusakan pada MOSFET yang menyebabkan kerusakan yang Anda lihat.

Anda juga harus menambahkan beberapa resistor, satu dari output mikrokontroler ke ground, untuk memastikannya mati ketika mikrokontroler Anda di reset, dan yang lainnya dari mikrokontroler ke gerbang MOSFET, untuk menambahkan beberapa isolasi resistif antara saklar daya dan Anda mikrokontroler.

masukkan deskripsi gambar di sini

sunting: Saya baru sadar Anda menggunakan BS170 MOSFET. Sudahkah Anda melihat lembar data? Ini adalah pilihan yang buruk untuk MOSFET yang digunakan sebagai saklar daya dari mikrokontroler.

Pertama-tama, MOSFET ditentukan pada 10V Vgs. Anda memasoknya dari mikrokontroler 5V. Anda perlu memastikan Anda menggunakan MOSFET yang merupakan "level logika" dan memiliki on-resistance yang ditentukan pada 4.5V atau 3.3V Vgs. (Saya sarankan Anda tidak menggunakan MOSFET tegangan ultra-rendah karena ada kemungkinan itu menyala lemah ketika Anda berpikir itu mati.)

Lebih penting lagi, ini adalah TO-92 MOSFET kecil yang ditentukan pada 5 ohm max Rdson pada 10V Vgs. MOSFET ini baik untuk muatan yang sangat kecil seperti LED yang menggambar beberapa miliamp. Tetapi solenoida biasanya menghasilkan puluhan atau ratusan miliamp, dan Anda perlu menghitung kehilangan I2R di MOSFET Anda untuk beban saat ini, dan pastikan itu tidak menyebabkan transistor Anda terlalu panas. Lihatlah ketahanan termal R theta JA pada lembar data dan Anda dapat memperkirakan berapa kenaikan suhu yang ada di bagian tersebut.

Gunakan MOSFET dalam kisaran 20V-60V yang memiliki resistensi lebih rendah - seperti yang saya katakan dalam komentar saya, kita perlu tahu berapa banyak arus solenoida yang Anda tarik jika kami akan membantu Anda.

Jason S
sumber
1
Dioda tangkap sangat diperlukan di sini, tetapi itu bukan penyebab kegagalan "gagal setelah beberapa detik".
markrages
Terima kasih untuk jawaban cepat Mu! Konyol saya bahwa saya tidak menentukan katup. Ini dia: ebay.com/itm/290655223999 Ia memiliki beberapa data, termasuk data saat ini: 500 mA. Jadi saya menggunakan MOSFET yang salah? Btw, di mana Anda melihat itu dinilai untuk 10V Vgs? Pada lembar data saya melihat "+ -20" di baris VGss.
Dyte
Saya baru saja mengubah "nilai untuk" menjadi "ditentukan pada". Anda dapat menggunakan hingga +/- 20V tegangan gerbang-ke-sumber tanpa kerusakan, tetapi jika Anda ingin MOSFET memiliki ketahanan sumber-saluran yang terjamin, Anda perlu menyediakan gerbang-ke-sumber 10V, pada titik mana on-resistance paling banyak 5 ohm, biasanya 1,2 ohm, pada beban 200mA (lihat Rds (ON) di halaman 2). Pada sumber gerbang 5V, itu akan menjadi resistansi yang lebih tinggi, jadi Anda berbicara satu atau dua watt dari disipasi daya I2R ... yang Anda tahu itu mungkin beberapa kali lebih tinggi dari 1.2 * (0.5A) ^ 2 = 0,3W ... sampai perangkat terlalu panas dan gagal.
Jason S
Saya akan menambahkan dioda zener untuk melindungi sumber gerbang MOSFET. Apakah itu pembunuhan berlebihan?
abdullah kahraman
1
@ abdullah: Tidak berlebihan, jarang dibutuhkan meskipun kecuali ada risiko kebisingan yang menyebabkan tegangan gerbang / sumber melebihi tingkat aman.
Jason S