MOSFET de canal N utilizado para controlar el relé de 5 V desde el pin ESP8266 de 3,3 V

Hoy "jugué" con un relevo por primera vez.

Solo tenía un MOSFET de canal N disponible (un IRLZ44N) y quería controlar el relé desde el pin GPIO de un ESP8266, es decir, usar una señal de 3.3V para controlar el pin de entrada del relé, que espera 0 o 5V.

ESP8266 controlando un relé de 5V con un MOSFET de canal N

  • Tenía una resistencia de 10K a mano, así que la usé para limitar la corriente de la puerta del fet. Según tengo entendido, los MOSFET solo se preocupan por el voltaje, no por la corriente, por lo que un limitador de corriente "grande" en la puerta no debería importar de todos modos.

  • Cuando el IRLZ44N está apagado, la entrada del relé está conectada a 5 V sobre R1, y cuando está encendido, la entrada va a tierra. En ese modo operativo se necesita una resistencia; sin él, el 5V terminaría yendo directamente a tierra.

El circuito funciona, lo probé y el relé responde como se esperaba. Pero midiendo voltajes, vi que el voltaje después de R1 no es 5V; es menos, ya que algo de corriente entra en la entrada del relé. Al hacerlo, el voltaje cae de 5 V a 3,5 V; hay aproximadamente 5 mA en la entrada del relé y 1,5 V terminan desperdiciándose en R1.

Parece que si hubiera usado un R1 más grande, el circuito no funcionaría: el voltaje caería demasiado. Y tal como está, 3.5V puede ser una situación marginal para el relé. EDITAR: el uso de la señal de 3,3 V del ESP directamente en la entrada IN1 no activa el relé, por lo que parece que los 3,5 V que alcanzamos con este circuito están realmente en el límite

Otra cosa decepcionante de este circuito: cuando el relé está apagado, desperdiciamos corriente a través de R1.

¿Pueden recomendar un circuito mejor para usar con mi IRLZ44N, para convertir los 3.3V del ESP8266 a 5V y controlar de manera óptima mi relé?

Gracias de antemano.

Hmm, los relés mecánicos tienen bobinas, no "In, Gnd, Vcc". ¿Tienes un relé real o es un módulo? Y aunque las puertas ideales de FET no se preocupan por la corriente, los FET reales tienen un condensador parásito, por lo que una resistencia más baja sería mejor (aunque no es un gran problema aquí).
Es este relé: tkkrlab.nl/wiki/Arduino_KY-019_5V_relay_module ; de ​​hecho, es un módulo.
Es probable que su circuito N-FET sea innecesario y algo inútil, sin embargo, su enlace no proporciona ninguna documentación creíble del circuito interno del relé , por lo que no es posible hacer declaraciones definitivas. El PCB parece lo suficientemente simple como para que pueda realizar ingeniería inversa mediante la combinación de inspección visual y algunas mediciones de ohmímetro cuando no está conectado a nada.
@ChrisStratton Mi primer intento obviamente fue usar la señal de 3.3V tal como está en el pin IN1 del módulo, pero el relé no se disparó, por lo que la parte "innecesaria" es al menos discutible :-) Independientemente, suponiendo que de hecho necesito 5V y que el unico FET accesible es este de canal N... alguna idea de un circuito mejor para subir los 3.3 a 5?
Encontré un "esquema" para el módulo en este sitio web. Es probable que sea incorrecto ya que S8550 es una pieza PNP, probablemente se referían a S8050.
No sé qué es exactamente tu bloque K1, pero no es un "relé". Los relés son solo bobinas en el lado de entrada. Dado que tiene conexiones VCC, IN y GND para la entrada, aparentemente hay algunos circuitos activos frente a un relé real. Sin una hoja de datos, no hay forma de saber qué quiere realmente ese bloque. Dicho todo esto, conducir un relé real sería más simple y se puede hacer con un subconjunto de las piezas que ya está usando.
@ttsiodras: probablemente pueda usar 3.3v en la entrada, pero es posible que deba suministrar cerca de 5v en la línea Vcc. Sin embargo, la seguridad de esta combinación (para el ESP8266) no se puede determinar realmente sin conocer el circuito interno del módulo de relé. Sería seguro en el circuito más probable , pero eso es solo una suposición, en realidad no sabemos qué hay dentro, por lo que en realidad no sabemos si es seguro.
@ChrisStratton "es posible que deba suministrar cerca de 5 V en el VCC"; ya lo estoy haciendo; no estoy seguro de lo que quieres decir aquí. Aparentemente, este módulo fue diseñado para Arduinos: lo alimenta con 5 V en VCC y, según la señal IN1, conecta / desconecta el lado NO / NC del relé.
Si está diseñado de manera sensata , 5v en el suministro y 3.3v en la entrada funcionarían. Pero en realidad no sabemos qué hay allí. Trate de medir cuánto del voltaje de suministro cae a través de la bobina del relé en comparación con el transistor sospechoso, cuando está tratando de estar "encendido".
@ChrisStratton Preferiría evitar jugar con/desmontar el módulo. La razón por la que publiqué la pregunta fue para ver si alguien podía proporcionar un mejor circuito a la izquierda, pero lamentablemente todos se enfocan en el relevo.
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque el cartel no puede proporcionar la documentación de ingeniería requerida y se niega directamente a tomar medidas del dispositivo no documentado que podría revelar la información necesaria.

Respuestas (2)

Encontré el siguiente esquema en este sitio web. Sin embargo, es probable que sea incorrecto en algunas partes, ya que S8550 es una parte PNP, probablemente se referían a S8050 .

ingrese la descripción de la imagen aquí

Como indicó que conectar directamente una señal de 3,3 V no funcionó, puede probar uno de los siguientes (considerando su limitación de N-FET):

  • Use su IRLZ44 para conducir directamente el relé
  • Coloque una resistencia en paralelo con R3 para aumentar la corriente que ingresa a la base de los NPN e intente activarla nuevamente con 3.3V.

pd: espero que no esté conectando GND a AC con su relé, ya que podría ser bastante desagradable/peligroso:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Sobre el pd: :-) Sobre el resto, si ese fuera el esquema de mi módulo de relé, no veo por qué los 3.3V del ESP no funcionarían como están; el BJT conduciría, ¿no? Pero TBH, todavía espero una solución que no implique abrir el módulo de relé, es decir, un circuito que proporcione 5V "mejores" que mis insignificantes 3.5V (usando el N-FET).
Bueno, podría usar un R3 más pequeño, pero consumirá más energía cuando quiera que el relé esté apagado. También pensé que era extraño que 3.3V no fueran suficientes para encender el transistor ... pero tal vez la resistencia base sea superior a 1k o el transistor tenga un Hfe bajo. Podría valer la pena intentarlo simplemente agregando una resistencia en paralelo.
La entrada de señal de 3.3v probablemente esté bien, pero es posible que el relé deba suministrarse algo más cercano a 5v. Sin embargo, su medición original de 5 mA es incorrecta, o estos no son los valores del circuito y los componentes de su módulo de relé.
@ChrisStratton: supuse que OP siempre proporcionaba energía de 5 V, independientemente de la señal de entrada.
@ChrisStratton Estoy suministrando 5V en VCC; según IN1 (0/5V), el módulo conecta/desconecta el lado NO/NC del relé. Sin embargo, por alguna razón, todos se están enfocando en el relé: mi pregunta es independientemente de los relés ... De 3.3 a 5 V, a través de un n-FET ...
@ttsiodras: las personas ignoran los 3.3v a 5v a través de un NFET, ya que un dispositivo de canal N es la parte incorrecta para obtener corriente de un voltaje más alto, y porque la traducción de nivel es tangencial para una solución eficiente a su problema.
@ChrisStratton "la parte incorrecta para el trabajo": tomo esto como una respuesta de que no hay una buena solución para este problema con los N-FET. ¿Puedes publicarlo como tal? Respeto su experiencia y he seguido su consejo en el pasado; solo quería asegurarme de no perderme nada obvio.
No es que no haya buenas soluciones, pero (y lo siento si esto suena duro), la mayoría de las personas sensatas evitarían proporcionar información sobre cómo controlar un módulo que usted mismo no puede encontrar o proporcionar esquemas. Entonces, sin hoja de datos, no hay solución.
@WesleyLee Gracias, Wes. Esperaba una solución genérica para 3.3->5 con n-fets, pero entiendo por las reacciones aquí que no hay ninguna.
Hay otros cambiadores de nivel con N-FET distintos al que usaste, como este , pero tendrán el mismo problema que R3 ya que también dependen de los pull-ups. Otras opciones serían más complicadas que simplemente controlar directamente el relé con su IRLZ44. (¿Tal vez un N-FET de lado alto? Entonces necesitaría algún tipo de voltaje de accionamiento mucho más alto que 3.3V para la puerta...)

Hay relés de 3V y módulos de relés disponibles.

Tuve un problema similar y probé un BT136 con una bombilla LED de 10 W y funcionó.

BT136 solo necesita 10 mA a 2 V, pero es un peligro para la salud si no se usa un optoacoplador.

\ref ESP MCU, conduce directamente BT136

MOSFET de canal N utilizado para controlar el relé de 5 V desde el pin ESP8266 de 3,3 V
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