Cómo conducir una carga de baja impedancia con arduino y transistor

Estoy de acuerdo en que es más probable que Arduino pueda saturar un transistor MOSFET, pero no creo que ese sea el único problema. Una vez que encienda el transistor, el gran consumo de corriente hará que el voltaje de la batería caiga por debajo de los 3,3 V que necesita el Arduino. Esto hará que el Arduino permita que el transistor se apague. Entonces el voltaje de la batería se recuperará, el Arduino se reiniciará y todo el proceso se repetirá una y otra y otra vez...

Mida el voltaje real a través de la batería cuando se conecta a la carga inductiva. Si se mantiene lo suficientemente alto (3,3 V + caída del regulador de voltaje), reemplace el NPN con un MOSFET y viva una vida larga y feliz. Si no, entonces tienes más trabajo por hacer.

No dijiste cuál es la carga inductiva, pero supongo que es algo mecánico como un relé o un solenoide, todos los cuales tienen un comportamiento eléctrico similar. Lo primero que debe entender acerca de ellos es que requieren una cantidad mínima de corriente para operarlos. Es posible que no se requiera el voltaje completo de la batería para impulsar esa cantidad mínima de corriente a través de ellos.

La solución más obvia es una resistencia en serie. Tal como está, la corriente (después del transitorio inductivo) está limitada solo por la resistencia de 5 ohmios de la carga. Agregue más resistencia para reducir la corriente. Si tiene suerte, habrá algún valor de resistencia adicional que aún permita que fluya suficiente corriente para operar la carga, pero no tanto como para dejar caer el voltaje de la batería por debajo de lo que se necesita para mantener vivo el Arduino.

La solución más sofisticada es usar el Arduino para PWM el transistor para mantener la corriente necesaria. Para esto, deberá agregar un diodo de rueda libre a través de la carga. Estos a veces se denominan diodos de sujeción o flyback, pero en este caso lo llamé diodo de rueda libre porque permite que el inductor continúe conduciendo después de que se apaga el transistor. Deja que el transistor funcione como en la figura de la derecha.

Entonces, la idea es usar el Arduino para encender y apagar el transistor a algo así como 10 kHz (PWM) y ajustar el ciclo de trabajo para que la corriente sea tan alta como sea necesario a través del relé o solenoide o lo que sea. carga inductiva es.

El siguiente paso en sofisticación es implementar el llamado controlador de pico y retención. Esto aprovecha el hecho de que los relés y solenoides normalmente requieren una gran corriente para activarlos, pero comparativamente menos corriente para mantenerlos. En su caso, debe mantener la carga activada durante aproximadamente medio segundo, pero dependiendo del dispositivo, probablemente pueda reducir la corriente después de una pequeña fracción de ese tiempo. Con el controlador PWM, simplemente reduce el ciclo de trabajo después de, digamos, 100 ms, para reducir la corriente.

Las corrientes y los tiempos reales deberán determinarse a partir de hojas de datos, experimentación o ambos.

Necesita un FET con umbral de puerta bajo para este tipo de aplicación. Si selecciona del rango 'FET de nivel lógico', entonces no estará muy lejos.
Por ejemplo, aquí está la hoja de datos de un PHP32N06LT: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PHP_PHB_32N06LT.pdf

Se garantiza que el VGS (umbral) para este dispositivo es inferior a 2,5 V y esto se puede ver en la Figura 6. Muestra que podrá obtener la corriente de identificación requerida con una unidad lógica directa desde un microprocesador de 3,3 o 5 V I/ O puertos.

No olvide colocar una abrazadera de diodo en su carga inductiva.

Solo tiene 3,7 V disponibles y la carga quiere consumir 740 mA. En este caso es mejor usar un FET. Un buen ejemplo que se puede controlar directamente desde una salida lógica de 5 V o 3,3 V es el IRLML2502. Aquí está el circuito:

Hay una serie de FET que tienen un R _dson adecuadamente bajo con un controlador de compuerta de 3,3 V. Este ejemplo tiene un máximo de 80 mΩ con un controlador de compuerta de 2,5 V. A 740 mA, eso solo cae 59 mV, o el 1,6 % del voltaje total. Disipará 44 mW máx.

Tenga en cuenta el diodo. No es opcional. Su propósito es darle a la corriente del inductor un lugar para ir inmediatamente después de que se apague el FET. De lo contrario, el inductor generaría el voltaje necesario para mantener la corriente a corto plazo. Eso sería suficiente para freír el FET.