¿Cómo funciona este controlador de motor basado en MOSFET diseñado?

Diseñé un controlador de motor usando un MOSFET que toma una señal PWM de un Arduino y la impulsa para operar el motor, pero no estoy seguro de por qué funciona.

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Coloqué el condensador en paralelo para bloquear el ruido creado por el motor y el diodo para evitar EMF, pero no estoy seguro de cómo funciona el MOSFET para aumentar la señal PWM o cuál es el propósito de las resistencias.

Cualquier ayuda es muy apreciada, ¡gracias!

Si no sabes cómo funciona, no lo diseñaste.
Asegúrese de que la resistencia de encendido del MOSFET esté especificada para Vgs <= su voltaje de accionamiento PWM. (es decir, lea la hoja de datos). Si elige uno donde Rds (encendido) se especifica en Vgs = 10 V y lo está manejando desde 5 V o menos, NO actuará como un interruptor de encendido y apagado; desperdiciará energía, se calentará y no impulsará el motor correctamente.
Esta pregunta es una buena referencia sobre la topología de circuito necesaria. Para argumentar eso, los futuros lectores podrían ver la pregunta sobre la selección de MOSFET para el voltaje de umbral de puerta en electronics.stackexchange.com/questions/330999/…

Respuestas (3)

No estoy seguro de cómo funciona el MOSFET para aumentar la señal PWM

El MOSFET actúa como un interruptor de encendido y apagado que cambia de encendido a apagado tan rápido como cambia su forma de onda PWM. Entonces, si el PWM tiene un ciclo de trabajo del 50 %, entonces el voltaje promedio en el motor es del 50 % de 4,8 voltios = 2,4 voltios. Si el PWM fuera permanentemente un "1", entonces el voltaje del motor sería de 4,8 voltios.

Coloqué el condensador en paralelo para bloquear el ruido.

Eso no funciona muy bien como reductor de ruido porque ese capacitor se enciende y apaga a través del suministro de 4.8 voltios a velocidad PWM. Esto significa que grandes pulsos de corriente fluirán a través del capacitor y desde la fuente de alimentación y generarán EMI. Entonces, en lugar de actuar como un reductor de ruido, actúa como una fuente de ruido. Si realmente desea reducir el ruido correctamente, debe haber un inductor entre el drenaje MOSFET y el circuito que se conecta a él. Luego, deberá mover el diodo de regreso al drenaje del MOSFET para evitar que las fuerzas contraelectromotriz del inductor destruyan el MOSFET.

cual es el proposito de las resistencias

La resistencia de puerta a fuente (generalmente alrededor de 10 kohm) asegura que el MOSFET se apague cuando el circuito no está conectado a su Arduino. La resistencia en serie (generalmente alrededor de 100 ohmios) es para reducir la tensión en el pin de salida de Arduino que impulsa la gran capacitancia de fuente de puerta del MOSFET.

Cualquier ayuda es muy apreciada

¡Anotado!

El Mosfet actúa como un interruptor, la salida PWM del arduino no debe cargarse con más de aproximadamente 10 mA, por lo que para un pequeño pico de corriente en cada cambio de encendido / apagado, el mosfet puede potencialmente cambiar 10 de amperios.

Aquí está impulsando el pin de la puerta mosfet hacia arriba y hacia abajo, ya que es probable que sea un mosfet de nivel lógico, un voltaje de aproximadamente 3 V lo tendrá completamente encendido y su resistencia probablemente será una fracción de un ohmio entre su fuente y pines de drenaje

R17 es una resistencia limitadora de corriente en efecto, la puerta de un mosfet es esencialmente un condensador, por lo que cuando el pin de arduino sube o baja, tiene que cargar y descargar esta capacitancia, si eso sucede demasiado rápido, podría dañar el arduino o causar un pico de corriente de suministro lo suficientemente grande como para que se comporte mal

R18 está ahí para llevar la puerta mosfet a 0 V y, por lo tanto, abrir el interruptor, si su micro pierde energía, se reinicia o sus códigos no funcionan del todo bien, esto apagará el motor (suponiendo que el pin PWM no esté atascado alto ),

Necesita obtener una comprensión básica de los FET. Usarlos siguiendo los circuitos de otras personas es un buen comienzo, pero una comprensión básica aumentará en gran medida sus capacidades.

En esta aplicación el MOSFET actúa como interruptor electrónico.
Cuando se aplica un voltaje de PWM mayor que el voltaje de encendido de los FET a su puerta, el FET proporciona una ruta de baja resistencia entre el drenaje y la fuente.

Aquí, cuando Q3 está "encendido", la corriente fluye desde V+ (4,8 V) a través del motor y luego a través del FET a tierra.
El motor funciona.

Cuando el voltaje PWM es casi cero, el MOSFET está apagado y la corriente no puede fluir a tierra a través de él.
Si el motor está girando, aparece una "fem contraria" de polaridad opuesta al voltaje de suministro a través del motor. El diodo D3 conduce y el motor "gira libremente" hasta que se aplica nuevamente el voltaje de accionamiento.

R18 tira de la puerta a tierra y apaga el FET cuando no hay voltaje de accionamiento. No es necesario SI siempre se aplica el impulso, alto o bajo.

R17 reduce un poco la corriente de carga de la puerta, pero su tarea principal suele ser amortiguar los voltajes de timbre de la puerta que pueden ocurrir durante la conmutación.