如何用光耦合器驱动MOSFET？

什么是驱动适当示意图这通过从微控制器引脚MOSFET 这还是该光耦？MOSFET将驱动24V，6A的电动机。

— 阿林
source

Answers:

建议的MOSFET不太适合此应用。后果很可能是冒烟：-( ..原则上说，FET仅非常非常适合该任务。如果只有它，它就可以工作，但还有很多事情要做可用的合适FET，可能很少或没有额外成本。

主要问题是FET的电阻非常差（=高），这会导致高功耗并降低对电动机的驱动水平。后者不是太重要，但不必要。

考虑-数据表中的导通电阻（Rdson-在第1页的右上角指定）=。功耗=因此在6A时功率损耗为。在具有足够散热片（最好比标记型更好）的TO220封装中，这很容易处理，但是由于可以使用低得多的Rdson FET，因此完全不需要这样做。电压降将为。那就是电源电压的。那不是很大，但是不必要地会采用可能施加到电动机上的电压。 $0.18 \Omega$ $I^2 \times R$ $(6A)^2 \times 0.18 \Omega =~ 6.5W$ $V = I \times R = 6V \times 0.18 \Omega =~ 1.1V$ $\frac{1}{24} =~ 4%$

该MOSFET 在1.gis中的存货价格为1.41美元。

但

您也可以在Digikey中以 94美分1的价格购买超大型IPP096N03L MOSFET。它的额定电压仅为30V，但，为（!!!），最大阈值电压（开启电压为2.2伏。这绝对是一流的） FET既物有所值，又绝对值。 $I_{max} = 35A$ $R_{DS(on)}$ $10 m \Omega$

在6A时，得到耗散。在没有散热器的情况下运行时会感到温暖。 $P_{diss} = I^2 \times R = (6A)^2 \times 0.010 \Omega = 360 mW$

IPP096N03L数据表

如果您想要更多的电压裕量，则可以得到97美分的 55V，25A， IPB25N06S3-2-尽管门限阈值对于5V操作变得微不足道。 $25 m \Omega$

使用Digikey的参数选择系统，我们可以指定“适用于此和类似应用的理想FET。100V，50A，逻辑门（低开启电压， <。 $R_{ds(on)}$ $50 m \Omega$

稍微更贵的在Digikey $ 1.55 1倍的股票 BUT 100V，46A，典型，2V ... 的完全精湛BUK95 / 9629-100B哪里做他们得到这些部分数字从何而来？:-) $24 m \Omega$ $R_{ds(on)}$ $V_{th}$

即使仅使用3V栅极驱动器，在6A时仍将约为或约1.25 W耗散功率。在5V电压下，栅极驱动 mΩ，产生大约900 mW的功耗。TO220封装太热，在自由空气中接触时的耗散功率为1至1.25瓦-大约上升60至80摄氏度。可以接受，但比需要的要热。任何形式的喇叭形散热器都会使其降温到“又好又热”。 $R_{ds(on)}$ $35 m \Omega$ $R_{ds(on)} ~=25 m \Omega$

从这里开始的这个电路几乎正是您想要的，并且省去了我画一个:-)的麻烦。

光耦驱动FET

用上面选择的MOSFET代替BUZ71A。

输入：

要么：X3是微控制器的输入。将其驱动为高电平导通，将低电平驱动为截止。“ PWM5V”接地。
或者：X3连接到Vcc。PWM5V由微控制器引脚驱动-低=开，高=关。

如图所示，。 $R1 = 270 \Omega$

当前是 $I= \frac{(Vcc-1.4)}{R1}$
或电阻为 $R = \frac{(Vcc-1.4)}{I}$

对于Vcc = 5V和 I，这里=〜13 mA。如果您想说10 mA，则说330R $270 \Omega$ $R = \frac{(5V-1.4V)}{10mA} = 360 \Omega$

输出：

R3断开时将FET栅极接地。单独使用1K到10k就可以了-值会影响关闭时间，但对于静态驱动器来说不太重要。但是，我们将在此处使用它制作一个分压器，以降低导通时的FET栅极电压。因此，使R3与R2相同-参见下一段。

R2显示为+24 Vdc，但这对于FET的最大栅极额定值来说过高。如果使用上述逻辑门FET，则使其升至+12 Vdc会很好，而+ 5Vdc则可以。但这里我将使用24 Vdc，并使用R2 + R3将电源电压除以2，以将Vgate限制为FET的安全值。

R2设置FET栅极电容器的充电电流。设置R2 = 2k2可提供〜10 mA驱动。如上设置R3 = R2。

另外，在R3的阴极，FET的栅极，阳极或地之间跨接一个15V的齐纳二极管。栅极保护，防止过电压瞬变。

电机如图所示连接。

必须包括D1-这样可以防止电机关闭时出现反电动势尖峰。没有这个，系统将几乎立即死亡。所示的BY229二极管可以，但是过大。任何2A或更高额定电流的二极管都可以。一个RL204仅仅是一个浩大的范围会适合二极管之一。此处的高速二极管可能会有所帮助，但不是必需的。

开关速度：如图所示，该电路适用于开/关控制或慢速PWM。高达约10 kHz的任何频率都可以正常工作。/为了获得更快的PWM，需要适当设计的驱动器。

— 罗素·麦克马洪
source

@Madmanguruman-出色的云杉！

— stevenvh 2011年

我猜我在没有数学标记的帖子上有点强迫症……

— Adam Lawrence

你说强迫症吗？嗯你们看起来似乎还不错-我所看到的只是我的方程式所在的一团糟。大概以前所有观众都可以阅读的内容现在对我和其他用户数量不明。我正在使用Chrome-使用IE进行检查-是的，在IE中看起来还可以。您要做的是获取通用但通用的内容，并用特定于浏览器的内容替换它。大概这是Wiki方法的另一个优点。

— 罗素·麦克马洪

是否有一些适当的痴迷者觉得适合使该浏览器变得非特定或再次更改它？

— 罗素·麦克马洪

如果有足够的输入驱动器，并且电动机主要是开/关，则在耦合器中复制R1和LED并与它们并联放置。或R + LED跨过具有较大R的电动机。例如，对于5 mA的LED电流R〜= 4k7，Rissipation〜= 1/8瓦，因此使用1/4 W或1/2 WR。万一”为电机瞬态。

— 罗素·麦克马洪

就MOSFET而言，光耦合器只是一个晶体管。

就微控制器而言，光耦合器只是一个LED。

因此，您只需要一个普通的晶体管驱动的MOSFET电路和一个普通的微控制器驱动的LED电路。

这是用晶体管驱动MOSFET的示例：

用晶体管驱动MOSFET

因此，Q2是光耦的输出端。R2将由光耦合器的输入LED端及其限流电阻代替。

— 马延科
source

我主要关注的是如何驱动MOSFET，因为我从来没有与一个工作。如果我需要额外的电阻器，如果MOSFET为0或1激活..

— m.Alin

看到我的编辑。我添加了在网上找到的示例原理图。

— 马延科2011年

@ m.Alin-这有点令人困惑，因为您将不会驱动晶体管的基极（就像您说的那样），而且还因为它是反相的：如果您的I / O引脚为高电平，MOSFET将会关闭！我在回答中说明了另一种连接方式（同相）。

— stevenvh 2011年

的确如此，但这几乎是我在网上可以找到的唯一例子。我可以自己画画，但此刻我正在破产。

— 马延科

@Majenko我想问两件事：1）这个方案是反向的；如果我们为Q2选择一个PNP并将其连接到高端并将R1连接到低端，这将是同相的吗？2）这是一个电机驱动应用程序，我假设Q1的开/关速度不必太高。那么，为什么不通过R2电阻直接从PORT-C2驱动Q1呢？Q2只是为了加快速度，不是吗？将Q2加到原理图上还有其他原因吗？

— hkBattousai 2011年

光耦合器的隔离为您带来的优势是，您可以将其输出晶体管放置在任意位置，而与微控制器的电源电压无关。
驱动光耦合器意味着驱动其LED。如果微控制器无法直接驱动，则需要一个小型晶体管。
接下来，将光耦合器的输出晶体管放置到MOSFET：V +上的集电极，栅极上的发射极。在栅极和地面之间放置一个电阻。这样，您将在V +和地之间切换MOSFET的栅极。MOSFET不需要24V来切换6A，但是5V就足够了。您可以通过使电阻器与光耦合器的晶体管串联来限制栅极电压。如果接地的晶体管为4k7，则可以选择10k。

如果光耦合器的LED亮，则晶体管将导通并使栅极变高，从而导通MOSFET。如果LED熄灭，则晶体管将熄灭，并且栅极将被电阻拉低。

— 史蒂文夫
source

好，简单的答案，但需要示意图

— Gabriel Staples

完全适用，特别适用于不改变光电二极管状态与MOSFET之间的关系的情况。但是，包含原理图可能会更好。

— 帕纳