Dirigindo um servo com MOSFET

Estou tentando construir um pequeno dispositivo alimentado por bateria contendo um servo. Gostaria de poder desligar o servo para economizar bateria. Eu li anteriormente que os MOSFETs podem ser usados para fazer isso, mas estou tendo problemas para encontrar exemplos de circuitos detalhados o suficiente (faltando valores de resistores sem maneira de calculá-los) e, para ser sincero, não tenho muita certeza de que tipo de circuito devo usar. estou procurando (eu nunca usei nenhum FETs antes). Alguém pode me dar uma cutucada na direção certa?

informações potencialmente relevantes:

código rodando em um mega88 @ 3.3V
Servo 4.8-6V conectado diretamente à bateria de 6V (eu gostaria de mudar isso)

mosfet servo

— Jeremy
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Fornecer o circuito de exemplo, mesmo sem valores, pode ajudar.

— Brian Carlton

Se você deseja orientação prática, incluindo a seleção de peças, consulte alguns dos projetos de controle de velocidade para sistemas R / C que foram publicados - de preferência um recente. Um FET que possa operar o motor de acionamento deve ter poucos problemas com um servo. Uma coisa a se pensar é se você pode usar um dispositivo de canal N para mudar o lado baixo, pois esses são fundamentalmente melhores do que os dispositivos de canal P. No entanto, os controladores de motor sem escova que estão em todo o lugar hoje usam os dois, para que você possa escolher um dispositivo de canal P e acionar o circuito a partir daí para a troca lateral alta.

— Chris Stratton

Respostas:

Você não mencionou a quantidade de corrente necessária. Aqui está um guia rápido -

Para a maioria das aplicações de comutação, os parâmetros importantes são a classificação de tensão (BVdss), a corrente de drenagem máxima (Id (ligado)) e a tensão de ativação do portão.

Para uma bateria de 6V, você deseja uma tensão de ruptura de pelo menos 6V. Faça isso um pouco mais alto, caso a comutação produz voltagens transitórias. Como a maioria dos FETs tem voltagens de 20V ou mais, isso não deve ser um problema. Escolha um FET de 20V ou 30V.

Escolha uma corrente de drenagem máxima acima do que o servo exige. A corrente máxima de drenagem geralmente é limitada pelo desempenho térmico do sistema e não do dispositivo. Quanta corrente você precisa? Qual o tamanho de um dispositivo que você pode usar? Você tem espaço para um dissipador de calor?

Para usar o FET como um comutador em um sistema de 3,3V, você deseja um dispositivo de nível lógico. Isso garantirá que o dispositivo esteja totalmente ligado (com resistência mais baixa) nos níveis de 3,3V.

Para os circuitos, usualmente colocarei um resistor suspenso no portão para que o portão nunca esteja flutuando. Para algumas aplicações, colocarei um diodo zener no portão para proteção transitória.

— jluciani
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Também é bom design ter um resistor de portão para limitar a corrente ao portão.

Normalmente não. Limitar a corrente ao portão diminui a carga da capacitância de entrada (Ciss). Isso aumenta as perdas de comutação, já que o FET agora leva mais tempo para alternar. Quanto maior a tensão que você precisa para mudar, menores são as perdas. Além disso, quanto maior a sua frequência de comutação, menores são as perdas, pois você alterna mais por unidade de tempo.

— jluciani

O aplicativo não parece ter necessidades de alta velocidade, apenas um recurso liga / desliga para economizar bateria. Eu recomendaria o resistor em série, especialmente se for acionado diretamente pelo processador. Além disso, depois de gravar a placa, é muito mais fácil colocar um resistor de baixo valor se houver problemas de velocidade do que tentar adicionar um se o pico de corrente estiver causando outros problemas (distúrbios nos circuitos analógicos, redefinições inesperadas etc.).

— Apalopohapa

@ Henrik, @ jluciani: o resistor do gate não serve para limitar a corrente ao gate, por si só (o que você não quer fazer). É por várias outras razões: controlar o tempo de ativação / desativação (o resistor em paralelo com diodo permite que a desativação seja mais rápida), impedindo oscilações de ultra-alta freqüência devido ao ganho do dispositivo e indutância do condutor do dispositivo, e isolando falhas de propagação para o circuito que aciona (especialmente se diretamente de um pino de microcontrolador).

— Jason S

Um resistor de 50-200 ohm geralmente é suficiente, você não quer um que seja significativamente maior.

— Jason S

Você pode não precisar de um MOSFET. Você deve medir quanta corrente seu servo usa quando não está enviando pulsos na linha de sinal. Imagino que um servo bem projetado entre no modo de sono profundo e use apenas algumas centenas de micro-amps, mas nunca tentei isso.

Se você precisar de um MOSFET, recomendo usar um MOSFET de canal P na linha de alimentação do servo (o fio do meio). Você pode conectar o portão do MOSFET à fonte de alimentação através de um resistor de 10-100kOhm para garantir que ele esteja desligado por padrão. Em seguida, use uma linha de E / S do microcontrolador para puxar o portão para baixo quando desejar que o servo seja energizado e faça com que a linha de E / S seja uma entrada de alta impedância quando desejar reduzir a energia do servo.

Seu diagrama de circuitos deve se parecer com o lado direito deste diagrama de reemrevnivek (basta ver Q2) Diagrama de como usar MOSFETs do reemrevnivek :

Nesse caso, a "carga" no lado direito é o seu servo.

Você deve consultar a folha de dados do MOSFETs para garantir que as correntes de fuga não sejam muito ruins.

— DavidEGrayson
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Quem votou na minha resposta deve votar novamente por fazer este diagrama! electronics.stackexchange.com/questions/3599/...

— DavidEGrayson

Servo pode ser indutivo, por isso você deve adicionar diodos para proteger os MOSFETs

— Jason S

Eu sempre uso estes: physics.udel.edu/~watson/scen103/mos4.html physics.udel.edu/~watson/scen103/mos5.html

— endolith

Obrigado pelas votações, mas o diagrama foi o trabalho de dois minutos no LTSpice. O que, a propósito, seria uma ótima ferramenta para ajudar a simular esse problema. Além disso, o link aponta para a minha resposta para perguntas sobre os conceitos básicos do uso de um MOSFET, que podem ser relevantes. Jason está certo, este era um diagrama genérico e não considerava cargas altamente indutivas como servos.

— Kevin Vermeer