Conducción de carga inductiva de IC con MOSFET

Estoy diseñando un circuito controlador para impulsar una válvula proporcional hidráulica desde la salida PWM de un IC. (IC es ATmega 2560). Las bobinas de la válvula consumen aproximadamente 3 amperios con un ciclo de trabajo del 100% con una fuente de alimentación de 28v.

Los MOSFET parecen ser la forma de lograr esto, aunque estoy luchando por encontrar una solución 'segura'. Los dos métodos principales que he encontrado hasta ahora son;

Un MOSFET de nivel lógico: (Tenga en cuenta que R7 y R10 son la bobina)

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O usando un amplificador operacional para aumentar la señal PWM y usar un MOSFET Vth más alto:

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Parece que la versión de nivel lógico tiene una caída de ~ 1v en Q3 cuando se acciona la bobina, y me preocupa que eso cause daños (calor, pérdida de energía, etc.)

¿Cuál de estas (o cualquier otra forma) sería la mejor forma de controlar una carga inductiva? (¿O he terminado totalmente con un diseño incorrecto?)

(EDITAR: tenga en cuenta que proteger el IC de cualquier falla de un solo controlador es primordial)

Probablemente puedas usar la primera configuración. Solo necesita encontrar un FET de nivel lógico con Rds más bajo (encendido). Si desea proteger el IC, deberá colocar algún tipo de protección robusta contra sobrevoltaje en la puerta. Esto es solo en caso de que falle el FET, en cuyo caso la puerta podría activarse a un voltaje elevado. También puede usar un IC de controlador de puerta FET. Es posible que necesite un riel de 10V-15V, pero puede crearlo con algún método básico a partir de 28V. Como un seguidor zener o algo así.
No estoy seguro de cuál es el propósito de D3/D5.
La falla de FET es mi principal preocupación (si falla un controlador; falla la puerta del mundo físico 1, está bien, pero sacar el IC y fallar los 3 sería malo). Buscaré controladores de puerta FET, gracias. D2/D3 están colapsando la protección de campo para el FET. (R7 y R10 son bobinas de solenoide, usan R para el rendimiento de la simulación)
D3 y D5 no tienen sentido para mí. Cuando el FET se apaga, el voltaje de drenaje se sujetará a alrededor de 30 V por D2 o D4 (según el circuito que esté mirando). D3 y D5 están en paralelo con el diodo intrínseco en el FET.
Honestamente; D3 y D5 parecían estar en muchos circuitos de conducción de motores/inductores que vi cuando originalmente investigaba. Pensé que estaban allí para proteger el MOSFET de los altos voltajes de campo que colapsan. (Muchos además de D4 y 5)
No veo cómo se volverían sesgados hacia adelante. Tal vez me estoy perdiendo algo.
No hay razón para que R6 sea tan alto, solo reducirá Vgs y aumentará Rds (activado), especialmente si se trata de una salida lógica de 3V3. Bájelo a 100 ohmios.

Respuestas (1)

El primer circuito está cerca de lo que necesitas.

Si espera usar PWM para el posicionamiento lineal, realmente necesita disipar la energía en la bobina proporcional muy rápidamente. La mejor manera de hacerlo es permitir que el voltaje a través de la bobina aumente a un valor controlado en el apagado.

En el siguiente esquema, cuando el PWM se apaga, el voltaje aumenta a aproximadamente 34 V, lo que disipa rápidamente la energía de la bobina de la válvula.

El MPT10N10EL se expone a unos 60 V justo después del apagado, dentro de su capacidad nominal.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Fantástico. No he hecho mucho con los MOSFET, por lo que elegir uno fue desalentador. Veo tu punto sobre permitir que aumente el voltaje, no había pensado en eso. Gracias.
¿En qué dibujó eso? Sigo viendo estos esquemas de estilo, se ven bien. (Perdón: fuera de tema, solo curiosidad)
@JoshCronin ... cuando proporciona una respuesta, hay herramientas para insertar enlaces, imágenes y hacer un esquema (incluso tiene simulación).
el MPT10N10EL está obsoleto ahora, cualquier forma buena (léase: fácil) de encontrar artículos comparables sin rastrear hojas de datos todo el día :)
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