Usando MOSFET como interruptor

Soy nuevo aquí, así que pido disculpas de antemano por cualquier error en la forma en que estoy haciendo esto. Tengo una pregunta sobre un proyecto en el que estoy trabajando.

Estoy tratando de usar un MOSFET como un interruptor que puedo controlar usando los pines digitales del Arduino. El interruptor está destinado a controlar una válvula, por lo que enviaría ALTO a un pin Arduino y la válvula se abriría. A continuación se muestra un diagrama:

Diagrama de circuito

Lo siento si mi diagrama no está claro, pero haré todo lo posible para explicar el problema. El suministro de la izquierda está destinado a representar un pin digital Arduino. La válvula es una válvula de 8W 12V DC que tiene una operación muy simple. Si sus terminales están conectados a un suministro de 12 V CC, se abre; de ​​lo contrario, permanece cerrado. Ahora, en este esquema, Vdd es de 12 V (terminal positiva de suministro), pero cuando configuro el pin Arduino conectado a la puerta en ALTO, no sucede nada. Hice exactamente la misma configuración excepto con un LED y funciona bien, puedo configurar el pin en ALTO y el LED se enciende como se esperaba y se apaga en BAJO. Pero esto no es cierto cuando uso la válvula.

El modelo MOSFET y la hoja de datos están aquí: http://www.mouser.com/ds/2/149/FQU1N60C-246709.pdf

Esta misma configuración exacta funciona con un LED. Me pregunto cuál es el problema cuando uso la válvula.

Pero no pude usar la información allí para resolver el problema. Me pregunto si tiene algo que ver con la cantidad de corriente que pasa por la válvula, si eso podría ser demasiado bajo, pero no estoy seguro.

¡Muchas gracias por toda tu ayuda!

La válvula es: omega.com/pptst/SV6000.html Encontré una pregunta similar: electronics.stackexchange.com/questions/43201/… Pero no pude resolver el problema
Usar resistencia pulldown de 10k ohm entre G
@Raj tienes razón, pero deberías explicar por qué. OP debe usar una resistencia de 10k entre la puerta y la fuente para garantizar que la carga estática en la puerta no encienda el MOSFET cuando no se desee. Además, como se trata de una carga inductiva (trata de mantener la corriente cuando está apagada), el OP también debe agregar un diodo con polarización inversa en paralelo con la carga para evitar que los picos resultantes destruyan el MOSFET. Sin embargo, el problema actual de OP es causado por el hecho de que la resistencia del MOSFET es demasiado alta.
Hola, tengo una resistencia de 10k ohm entre la puerta y la fuente. Buscaré agregar un diodo de polarización inversa, gracias

Respuestas (5)

De acuerdo con la hoja de datos del mosfet que vinculó, el mosfet tiene una resistencia S->D mínima de 11.5ohms (a 10V G->S). Eso, en serie con la carga (calculada) de 18 ohmios de la válvula: 12/(8/12), proporciona solo ~7,3 V en el interruptor, lo que solo podría impulsar ~3W de potencia a través de un interruptor de 8w, en el "mejor de los casos" condiciones. Para lograr lo que desea, necesitará un transistor con una resistencia saturada más baja, o al menos necesitará poner en paralelo> = 2 de sus MOSFET actuales para reducir la resistencia efectiva.

El parámetro que está buscando en la hoja de datos se llama Rds (on)

EL enlace que proporcionó muestra una parte con vgs = 10v.

Vgs significa el voltaje requerido a través de la terminal de la puerta y la terminal de la fuente para que el fet se encienda por completo. En este caso es de 10v.

El arduino probablemente genera 3.3v, que no es suficiente para encender el mosfet (3.3v es menos de 10v).

Mosfet vienen en diferentes variedades.

Obtenga un mosfet de nivel lógico con un vds_on de 3.3v o menos.

Supongo que estás usando un Arduino a 3,3 voltios. Su MOSFET tiene un Vgs (th) (voltaje de umbral) en el peor de los casos cerca de 4 voltios, y resulta que tiene un FET cerca del peor de los casos. Entonces, su MOSFET se enciende lo suficiente como para encender un LED, pero no lo suficiente para encender su válvula.

Debe reemplazar su FET con uno calificado para operación de "nivel lógico". Por lo general, esto funcionará correctamente con aproximadamente 2 voltios en la puerta.

También necesita invertir en un DMM barato. Con un medidor, debería poder ver cómo aumenta el voltaje en la válvula cuando intenta encenderla, pero no muestra 12 voltios completos en el devanado.

Con un DMM, también puede verificar la posibilidad de que su suministro de 12 V no pueda proporcionar suficiente corriente, por lo que el FET funciona correctamente, pero el voltaje de suministro cae y no puede obtener 12 voltios completos bajo carga.

Finalmente, su FET se muestra con un RDS (encendido) típico de aproximadamente 3 ohmios a una corriente de aproximadamente 1 amperio. Esto es realmente demasiado alto para su aplicación, y bien puede estar empeorando su problema de umbral de puerta. La resistencia nominal de su válvula es de aproximadamente 18 ohmios, por lo que 3 ohmios adicionales caerán un poco por debajo de los 2 voltios.

EDITAR: dado que las mediciones muestran que el FET no se enciende, obviamente necesita un refuerzo en su unidad de puerta. Suponiendo que desea mantener activada la "válvula digital de giros altos", puede usar un circuito como

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tenga en cuenta la adición de un diodo a través de la bobina de la válvula. Esto se denomina diodo flyback y siempre debe incluirse al cambiar cargas inductivas, como válvulas de solenoide. Puede que no sea absolutamente necesario en este caso, ya que ha utilizado un FET de 600 V, pero en general es una buena idea. Sin él, cerrar la válvula producirá un pico de voltaje que finalmente matará al FET.

Los transistores NPN no son nada especial, y casi cualquier transistor de señal de baja potencia servirá. Cada transistor solo tiene que manejar 12 voltios y 12 mA.

La mayoría de los FET de nivel lógico realmente no hacen más que comenzar a encenderse con 2V en la puerta en relación con la fuente. A menudo, con un VgsTH a 2 V, el FET solo se especifica para conducir 250 uA. Para obtener una conducción capaz de manejar corriente en el rango de amperios, generalmente se requiere mucho más voltaje en la puerta. Así que creo que es una especie de tergiversación anunciar que cualquier FET de nivel lógico funcionará para esta aplicación.
Usé un DMM para verificar el voltaje a través de la válvula, era de aproximadamente 3.8 V, ni cerca de los 12 V necesarios.
@Red - Ver edición. Además, solo para completar, asegúrese de verificar el suministro de 12 voltios cuando se acciona la válvula para asegurarse de que esté bien.
Bastante seguro de que este circuito está sobrediseñado. Simplemente use un nfet con vgs (th) lo suficientemente bajo como para que el arduino y su corriente nominal puedan alimentar la válvula o lo que sea.

Prueba esto

Verifique los Vg mínimos (voltaje mínimo de puerta a fuente) si es mayor que el pin de salida de Arduino, use cualquier controlador o, de lo contrario, no hay problema.


"Puedo configurar el pin en ALTO y el LED se enciende como se esperaba y se apaga en BAJO. Pero esto no es cierto cuando uso la válvula"


Para esto, debe conectar una resistencia de extracción de 10k entre la puerta y la fuente.

Se necesita un menú desplegable solo cuando el GPIO no impulsa activamente la puerta.
sí, acepto que cuando el GPIO no funciona de manera efectiva significa. Trató de cerrar la válvula dando BAJO a Gate pero falla. así que he dado esta solución
@Raj, bueno, por ahora solo estoy tratando de encender la válvula, tengo un 10k de puerta a tierra conectado (lo siento, no incluido en el diagrama)

Su válvula es probablemente inductiva. Cuando apaga el FET, la inductancia de la válvula generará un pico de voltaje en el drenaje del FET. Sin protección, esto dañará el FET. Un FET adecuado podría ser PSMN1R6-40YLC.

Debe agregar un diodo a través de la válvula (ánodo = drenaje, cátodo = suministro de 12 V) para sujetar este pico. Un 1N4001 funcionaría.

Probablemente esto no sea lo que impide que la válvula se encienda, pero tiene razón en que el OP debe incluir un diodo de retorno para disipar el pico. El punto clave es que la carga inductiva intentará mantener el mismo flujo de corriente, a cualquier voltaje que sea necesario para hacerlo.