我的MOSFET驱动的螺线管电路破坏了我的Arduino输入

我制作了一系列PCB，以为使用外部电源的某些电磁阀供电。我使用Arduino作为门信号使用BS170 MOSFET对其进行了切换。我基于Jason S的解决方案。

这说明了我的电路的样子：

在测试PCB时，我注意到它们中的大多数都可以正常工作，但其中一些却不能。没问题，可能是焊接问题。

但是，那些有问题的确实设法销毁了两个Arduino数字引脚！一方面，我获得5 V的恒定电压，而当我向其发送高电平信号时，另一个输出0.2 V，而当我发送低信号时输出0.5V。奇怪的东西。

因此，我猜测故障电路会以某种方式导致16 V（部分）流经Arduino，从而将其破坏。

在这种情况下，如何保护Arduino免受过大的电流？

我知道齐纳二极管，但我不知道如何放置它们以保护输入。

技术信息：

• 1/4“ NPT电磁阀12伏DC，12VDC，N / C，RO，空气，水BBTF
• BS170（MOSFET）数据表

该电路理论上很好。
需要改进实践。

在所有带有感性负载的电路中，添加一个说12V（> Vgate_drive）的栅源齐纳二极管确实是一个好主意。这样可防止在漏极电压发生意外或极端变化时，通过耦合至漏极的“密勒电容”将栅极破坏性地驱动为高电平。

将齐纳二极管安装在靠近MOSFET的位置。
将阳极连接至源极，将阴极连接至栅极，以使齐纳二极管通常不导通。

10k栅极驱动电阻（如图所示）很大，会导致缓慢的关断和导通以及MOSFET的更多功耗。在这里这可能不是问题。

在该应用中，所选择的MOSFET非常有限。
Digikey现有的更好的MOSFET包括：

对于26c / 10 Digikey IRLML6346 SOT23 pkg，30V，3.4A，0.06欧姆，Vgsth = 1.1V =栅极阈值电压。

NDT3055 48c / 10 TO251带引线60V，12A，0.1 Ohm，Vgsth = 2V

RFD14N05 71c / 10 TO220 50V，14A，0.1 Ohm，2V Vgsth。

添加

适用于3V栅极驱动的MOSFET：

系统只是看不上我再回答:-(所以- MOSFET必须有不超过2V工作Vth时（阈值电压）正确地与3V3电源控制器。
建议FETS没有满足这个要求。
他们可以在一个时尚后工作当前的负载，但驱动不足，损耗太大，解决方案不能很好地扩展到更大的负载
，似乎相关尺寸范围内的IRF FETS的Vth（Vgsth）<= 2伏，除了IRF3708以外，所有的4位数字代码均以7开头。 。

OK FET包括IRFxxxx，其中xxxx = 3708 6607 7201 6321 7326 7342 7353 7403 7406 7416 7455 7463 7468 7470

会有其他人提出，但所有建议的似乎都具有Vth = 4V或5V，并且在该应用中几乎没有，甚至更差。

Vgsth或Vth必须至少比实际栅极驱动电压小一伏，理想情况下要小几伏。

您的阀在12V时的额定电流为500mA。如果提供16V，它将消耗500mA以上的电流。假设它是一个电阻，它将消耗667mA电流。

您使用的MOSFET的绝对最大电流是500mA连续电流。超过绝对最大额定值的任何东西都可能损坏设备。这可能是您看到可靠性问题的原因。

MOSFET没有保证的故障模式，因此，以损坏Arduino输出的方式发生故障，我并不感到惊讶。

正如Jason在链接的答案中提到的那样，BS170是MOSFET的不佳选择。您需要一个更好的。在额定为几安培的TO-220外壳中选择一个。您还需要确保Vgs额定用于5V逻辑电平驱动器。

您正在使用哪个二极管？

您的阀的额定值为〜500 mA。BS170的额定电流也为500 mA，但这是销售数字。我会在这里使用（更高）额定值的FET，通过TO92的500mA电流使我感到紧张。而且您有一个1k的栅极电阻，这在大多数情况下是个好主意，但它可能会导致不良的FET切换速度太慢而无法承受0.5A的电流。

您正在使用什么二极管？它的额定电流必须为0.5A，因此1n4148不会起作用。我不确定，但是实际上它可能会超过0.5，因为该值的移动部分可能会导致比普通线圈更大的尖峰。

在您的图片中，您具有流经Arduino接地连接的返回电流值。我可以想象一下：将arduino地面直接连接到电源。或更好的方法：使用光耦将大电流电路与Arduino隔离（并使用两个独立的电源）。

您的MOSFET上应该有一个栅极-源极电阻器，以便在Arduino输出为高阻抗时栅极不会浮空。由于螺线管电源和Arduino电源是分开的，因此可能会发生这种情况（除非您通过设计保证Arduino始终处于第一位。）

MOSFET实际上离螺线管这么远吗？如果是这样，则应将其移近些。移动它，使漏极直接插入原型板条，红色线连接到螺线管和二极管。然后将短电源连接到GND板。最好有一个较长的栅极信号环路（在低功率时），而不是一个较长的承载功率的环路。您也可以将Arduino移近电磁阀，使所有这些循环保持较短。

如果Arduino开发板与+16电源的负极端子之间唯一的接地连接是短蓝线，则所示电路看起来不错。另一方面，意外的短路可能会导致不良情况发生。如果不查看实际有问题的电路板的布局，就很难确切猜测可能发生了什么。

如果您按MOSFET的规格要求，它很容易以将+16送出栅极的方式失败，但是如果电阻如图所示，我希望Arduino应该受到很好的保护。

首先，在使用电动机或线圈时，您需要超快速开关二极管，而不是这些便宜的2n4001-4二极管。切换速度越快，创建的BEMF越大。还应使用914开关二极管从arduino连接到mosfet栅极，并使用从栅极到地的10k下拉电阻。