Conducción de un motor de CC (en una dirección) con un pin de microcontrolador y un optoaislador

Se supone que debo diseñar un circuito para impulsar un motor de CC con un optoaislador y un pin de microcontrolador.

El motor se alimenta con 12V, y su potencia es de 5W. El optoaislador tiene que aislar el motor y el microcontrolador. La corriente de trabajo del diodo optoaislador es de 6mA, lo que produce una corriente de 2,2mA en el colector del transistor optoaislador.

Entonces, el motor necesita una corriente de

I METRO = 5 W 12 V .
El colector no suministra suficiente corriente para el motor. Entonces, estaba pensando en agregar otro transistor al existente, haciendo un par Darlington. Pero no tengo idea de cómo debo calcularlo porque realmente no tengo una corriente base con la que trabajar. Tampoco sé mucho sobre pares Darlington u optoaisladores y no sé cómo puedo saturar el par Darlington en este circuito.

Tenga en cuenta que no estoy usando ningún componente específico. Se supone que solo debo tener una idea de cómo realizar la tarea dada y calcular los valores de los componentes que estoy usando. Aquí una foto de lo que tengo en mente:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Digamos que la caída de voltaje en el optodiodo es de 2V. R1 se puede calcular como

R 1 = 5 V − 3 V 6 metro A = 330 Ω .
Me vendría bien un poco de ayuda con el resto del circuito de ustedes (si la idea de este circuito es correcta).

¿Puedes vincular una hoja de datos para el optoacoplador? Se necesita el CTR (Relación de transferencia de corriente) del opto para resolver esto.
Este es solo un concepto que se supone que se me ocurre, sin información adicional además de la que se proporciona. Si no hay forma de evitarlo, puede tomar cualquier CTR promedio.

Respuestas (2)

Una configuración de darlington (colocar la salida del optoacoplador Q1 en serie con la carga) aumentará la caída de voltaje en Q2. Además, un transistor BJT de potencia podría tener una ganancia de 30-50 como máximo, digamos. Entonces, con ese circuito, su corriente de carga máxima probablemente no sea más de 60-100 mA (30-50 * 2.2 mA), que es bastante baja a menos que tenga un motor muy pequeño.

Tiene una corriente de carga de 416 mA (5 W a 12 V), por lo que necesita una ganancia de corriente de 189. No logrará esto manejando un transistor de potencia BJT directamente (como se muestra en su diagrama). Necesitaría otra etapa de transistor, que si usa una configuración de estilo darlington dará como resultado una gran caída y pérdida de voltaje.

¿Considera usar un MOSFET para impulsar la carga? Conectaría el colector de Q1 a 12 V a través de una pequeña resistencia y conectaría el emisor a la compuerta MOSFET y a tierra a través de una resistencia más grande que se usa para desactivar el MOSFET. Si selecciona un MOSFET con Rdson suficientemente bajo, tendrá una caída de voltaje más baja que un transistor BJT. Sin embargo, tampoco hay límite en la ganancia de corriente con los MOSFET...

La unidad de 2 mA no es mucho, si su carga es pequeña y está utilizando un MOSFET con una capacitancia de puerta pequeña, entonces esto podría estar bien. Pero es posible que encuentre que la capacitancia de puerta del MOSFET es demasiado alta para la unidad de 2 mA, lo que resulta en una velocidad de conmutación muy lenta y pérdidas de conmutación altas. La conducción directa de un MOSFET adecuado con solo un controlador de compuerta de 2 mA definitivamente no es bueno para el control de PWM; es posible que se salga con la suya para el control de encendido / apagado.

Sugeriría usar su configuración darlington Q1 / Q2 para conducir un MOSFET. O para buscar una solución preempaquetada, como un optoaislador con controlador de compuerta incorporado o un controlador de motor IC que pueda aumentar la señal por usted.

Otras cosas a tener en cuenta: asegúrese de que la clasificación de voltaje de las piezas sea adecuada. ¿Puede la salida del optoaislador manejar 12V a través de ella? La puerta MOSFET puede tener un límite de 10 V, por ejemplo (aunque 20 V es más típico), por lo que debe asegurarse de usar un divisor de potencial para mantener la unidad de puerta por debajo de eso.

"Una configuración Darlington, que pone la salida del optoacoplador Q1 en serie con la carga, aumentará la caída de voltaje en Q2". Sí, tal vez, pero eso es insignificante.
> pero eso es insignificante -- no realmente. Es ~10 % de pérdida. Yo no llamaría a eso insignificante.
@arnisz para el circuito del OP, tendrá aproximadamente 2 caídas de diodo en el transistor de salida que, en un buen escenario, podría ser de 1,2 V, pero es probable que sea más alto que esto, ya que un transistor de potencia saturado necesitará más de 0,6 V en la puerta. 1.2V en un suministro de 12V es una pérdida del 10%. Como se explicó anteriormente, se necesitaría una etapa de transistor adicional para impulsar la carga requerida, por lo que, en la práctica, usar una configuración similar con una etapa adicional generaría pérdidas significativas.

Solo unos pocos cambios

  • Mueva el colector del optoaislador de la línea de +12 V (para reducir la caída de tensión y mejorar la eficiencia)
  • Agregue una resistencia en serie con el emisor del optoaislador (para limitar la corriente en la base del transistor)
  • Agregue una resistencia a tierra (para acelerar el apagado y evitar el encendido falso del transistor)

esquemático

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