Diseño de un sistema de conmutación para solenoides en Raspberry Pi

Como parte de un proyecto en el que estoy trabajando, tengo un pin GPIO de Raspberry Pi que activa tres solenoides, pero el pin en sí no proporciona suficiente corriente (cada solenoide requiere al menos 1A, cerca de 1.5A de manera óptima). Estoy tratando de configurar algún tipo de sistema de conmutación con una fuente de alimentación secundaria. Mi primera idea usaba un conmutador CMOS, pero terminé usando piezas de repuesto que tenía por ahí y no funcionó a la perfección.

¿La configuración de CMOS es buena para lo que estoy tratando de hacer? Si es así, ¿qué MOSFET específicos debo investigar? si no, ¿cuál sería una forma más eficiente de abordar este problema?

¿Cuál es el voltaje del riel para el solenoide?
3.3 V voltaje de E/S y una ganancia de corriente de al menos 1.5 A dieciséis mamá ≈ 94 × . Creo que Passerby clavó los límites precisos de cualquier enfoque razonable. Necesitará una pequeña señal NPN BJT (paquete TO-92 o TO-18) y un PNP de alta corriente o un PMOS (ya sea en TO-220 o paquete similar) para el interruptor lateral alto. Una complicación podría ser si dijera que su solenoide requiere exactamente 10 − 12 V para el funcionamiento y que sólo tiene acceso a 24 V como fuente de energía y que solo desea un diseño lineal simple.
La gente está asumiendo una conducción lateral alta. Cualquier motivo: PUEDO haberme perdido algo. SI los interruptores en el lado "bajo" o negativo están bien, entonces la manera fácil es conducir un MOSFET de canal N que esté completamente encendido a la corriente nominal con Vgs = 3V. Coloque un diodo de polaridad inversa a través del solenoide para protección contra picos. (1N400x normalmente está bien)
@jonk El voltaje del riel para el solenoide es de 9 V, y estamos tratando de usar algún tipo de relé/interruptor para encenderlo y apagarlo porque consume MUCHA corriente.
@Jashaszun Un poco tarde en los detalles. Pero parece que tienes una respuesta.

Respuestas (1)

Por lo general, desea usar un circuito de controlador NPN, usando un 2n3904 o similar. El NPN impulsa su mosfet de canal p o circuito de controlador PNP. La lógica se invertirá pero funcionará con la salida máxima de 16 mA del RPi.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El esquema que se muestra tiene una carga de 6 mA en la salida RPi. Cambie el tamaño de las resistencias según sea necesario. El Q2 ​​izquierdo podría ser un BJT PNP o un Mosfet de canal P. Right Q5 es NPN y N-Channel Mosfet. Tamaño para la potencia de su solenoide.

Si no es mucha molestia, ¿podría proporcionar un esquema de muestra? Soy muy nuevo en los circuitos de transistores, así que me disculpo por ser un poco lento en la comprensión. ¡Gracias por su respuesta!
Se muestra el esquema general de @Dinesh. Cambie el tamaño de las resistencias según sea necesario. Cuando la salida es alta, Q1 está encendido y Q2 está encendido. Si necesita conducir un NPN o N-Channel, mueva el solenoide y Q2.
@Passerby, ¿tiene alguna sugerencia para relés específicos que funcionen aquí? No sabría cómo verificar si uno que encontré funcionaría en este circuito.
@Passerby también, ¿existen restricciones sobre qué transistores PNP o NPN usamos (para Q2)?
@jashaszun este es un esquema general. Usted dimensionaría todos los componentes según sus necesidades. La corriente requerida del relé o solenoide sería la especificación de diseño para la corriente CE de Q2, que informaría qué resistencia R2 se necesita para la base y qué transistor q1 se necesita para esa corriente que también cumple con el límite de corriente de entrada. Dado que q1 o q3 son transistores de 200 mA de propósito general, funcionarán para la mayoría de los Q2 o Q4.
Ah, y el relé representa el solenoide, ya que ambos son eléctricamente iguales. No necesitas un relé. No olvide un diodo flyback a través del solenoide.
@Passerby en el ejemplo de la derecha, ¿los valores de resistencia específicos marcan una gran diferencia? Según tengo entendido, cuando Output1 es alto, cierra Q3 y tira de la puerta de Q4 a tierra (por lo que hay un camino de V+ a tierra a través de R5). Cuando la Salida 1 es baja, la compuerta de Q4 se lleva a V+ y el solenoide consumirá tanta corriente como sea necesario. Entonces, siempre que Q4 tenga un umbral VGS significativamente más bajo que V + y una tolerancia de corriente CE mayor que el consumo de corriente del solenoide, los valores específicos de R4 y R5 no deberían ser demasiado relevantes, ¿verdad?
No importa, veo que hay una tolerancia de corriente máxima en el 2N3904. ¡Gracias por toda tu ayuda!
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