¿Este optoacoplador y MOSFET podrán entregar 5V +2A?

Estoy trabajando para controlar el suministro de una placa amplificadora con una potencia de 5V 2.4A de manera que intente eliminar el ruido del altavoz. Pregunté a algunos profesores de mi universidad y me dijeron que un optoacoplador sería la mejor manera. Como necesito un amperaje más alto, también necesito un MOSFET o transistor o algún tipo.

El siguiente circuito es el resultado de mi investigación y prueba en Livewire. La idea es que este sea mi primer PCB personalizado que grabaremos en el laboratorio y luego incorporaremos en mi restauración de una radio antigua.

Diagrama de circuito

Q1: MOSFET IRL520 (o similar)

Q2: Optoacoplador 4N35

CN1: Línea a fuente de alimentación de 5V 2.4A

CN2: Cables al interruptor de encendido/apagado

CN3: línea de alimentación al amplificador, necesita al menos 5V 2A

CN4: Líneas de control a microcontrolador 3.3V, (Rasp0W o Arduino)

R1: 1k ohmios para asegurarse de que la puerta no se active a menos que el microcontrolador esté ALTO

R2: ~250 ohmios para asegurarse de que el LED del optoacoplador (Vf~=1,5 V) solo reciba 10 mA de una línea de 3,3 V.

Cuando simulo el circuito por:

  • agregando una fuente de 5V en CN1

  • cortocircuitando los terminales en CN2

  • añadiendo una lámpara/led en CN3

  • agregando una fuente de 3.3V en CN4

El circuito permanece cerrado cuando el microcontrolador está BAJO, y cuando se eleva, el voltaje a la puerta del MOSFET indica 3,3 V (cable marcado con púrpura). Sin embargo, no indica que se encienda la bombilla de CN3.

Diagrama de circuito simulado

Mi línea de pensamiento es que Livewire no sabe que estoy usando un MOSFET de nivel lógico, por lo tanto, cree que necesito al menos 5 V para activar la puerta.

¿Podrá este circuito entregar 5V 2.4A al amplificador en CN3? ¿Son las piezas adecuadas o hay mejores opciones por ahí? ¡Gracias!

Respuestas (3)

Esto no funcionará. Necesita un MOSFET de canal p (nivel lógico) para cambiar el lado alto con caída baja. Su circuito caerá en Vgs (encendido) en alguna corriente que depende de la carga. También debe aumentar R3 considerablemente ya que su fototransistor apenas se enciende. Pruebe 10K o 20K (o, mucho mejor, calcule los valores del peor de los casos de la hoja de datos, ya que presumiblemente es un estudiante de ingeniería).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Es posible que pueda deshacerse del optoacoplador y simplemente usar un NPN BJT ordinario, como un 2N4401, ya que la señal de control ahora está referenciada a tierra.

De hecho, soy un estudiante de ingeniería, sin embargo, estoy en ingeniería civil y nunca he tomado nada eléctrico o electrónico más allá de la introducción básica en Física 101. Entonces, según su comentario, he vuelto a dibujar el circuito . Si entiendo correctamente, cuando el opto se enciende desde el microcontrolador, el voltaje de la puerta se lleva a 0, porque Vgs es -5V. Sin embargo, en el simulador que estoy usando, no hay diferencia entre que el opto esté encendido o no, por lo que no estoy seguro de si el circuito es malo o es el simulador. MOSFET nuevo - IRF9630
CN2 está en cortocircuito. Aparte de eso, se ve bien.

Tienes el acoplador equivocado

Para usar un FET de canal N aquí, debe poder tirar de su puerta por encima de su fuente, lo que la salida del transistor de su 4N35 no tiene la capacidad de hacer. Lo que necesita en lugar del 4N35 es un dispositivo llamado aislador fotovoltaico que reemplaza la salida del transistor con una pequeña celda solar que realmente puede generar el voltaje necesario cuando el LED brilla sobre él. El circuito resultante se muestra a continuación en su forma más simple.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

(Por supuesto, el interruptor del lado alto de PMOS funcionará para una aplicación de conmutación de energía, pero el enfoque de NMOS es algo más eficiente/versátil).

"¿Podrá este circuito entregar 5V 2.4A al amplificador en CN3?"

No. Un MOSFET de nivel lógico no resolverá el defecto de diseño básico. Para la salida que desea, la fuente debe estar a +5 V. Pero el voltaje máximo disponible para la puerta es +5 V, por lo que Vgs es 0 V. Está utilizando el transistor como seguidor, por lo que la puerta debe estar por encima de la fuente. Para un FET de nivel lógico, desea 10 V en la puerta para "encenderlo". Eso es 10 V por encima de GND, que es 5 V por encima de la fuente.

La solución es cambiar a un FET de canal p. Con la fuente conectada a la entrada de +5 V y el drenaje conectado a la salida, llevar la compuerta a GND llevará el drenaje hacia la fuente (menos las pérdidas Rdson).

¿Este optoacoplador y MOSFET podrán entregar 5V +2A?
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