Как управлять полевым МОП-транзистором с помощью ШИМ Arduino: 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этом руководстве мы рассмотрим, как управлять током через MOSFET с помощью выходного сигнала Arduino PWM (широтно-импульсная модуляция).

В этом случае мы будем манипулировать кодом Arduino, чтобы получить переменный сигнал ШИМ на цифровом выводе 9 Arduino, а затем отфильтруем этот сигнал, чтобы получить регулируемый уровень постоянного тока, который можно применить к затвору полевого МОП-транзистора..

Это позволит нам управлять транзистором из выключенного состояния без протекания тока в состояние, в котором протекает ток всего несколько миллиампер, или в состояние, когда через транзистор протекает ток в несколько ампер.

Здесь я настрою ШИМ так, чтобы у нас было 8192 шага изменения ширины импульса, что дает нам очень точный контроль над MOSFET.

Шаг 1: Принципиальная схема

Схема очень проста. Сигнал ШИМ с контакта D9 Arduino интегрируется или фильтруется комбинацией R1 и C1. Показанные значения хорошо работают при рабочей частоте 1,95 кГц или 13-битной операции с 8192 шагами (2 в степени 13 = 8192).

Если вы решите использовать другое количество шагов, вам может потребоваться изменить значения R1 и C1. Например, если вы используете 256 шагов (8-битная операция), частота ШИМ будет 62,45 кГц, вам нужно будет использовать другое значение C1. Я обнаружил, что 1000 мкФ хорошо работают на этой частоте.

С практической точки зрения установка ШИМ на 0 означает, что уровень постоянного тока на затворе полевого МОП-транзистора будет равен 0 В, а полевой МОП-транзистор будет полностью выключен. Настройка ШИМ 8191 будет означать, что уровень постоянного тока на затворе полевого МОП-транзистора будет 5 В, а полевой МОП-транзистор будет существенно, если не будет полностью включен.

Резистор R2 установлен только для того, чтобы гарантировать, что полевой МОП-транзистор отключится, когда сигнал на затворе будет удален, потянув затвор на землю.

При условии, что источник питания способен подавать ток, продиктованный ШИМ-сигналом на затворе MOSFET, вы можете подключить его напрямую к MOSFET без последовательного резистора для ограничения тока. Ток будет ограничиваться только полевым МОП-транзистором, и он будет рассеивать любую избыточную мощность в виде тепла. Убедитесь, что вы предоставили подходящий радиатор, если используете его для более высоких токов.

Шаг 2: Код Arduino

Код arduino прилагается. Код хорошо прокомментирован и довольно прост. Блок кода в строках с 11 по 15 настраивает Arduino на быструю работу PWM с выходом на выводе D9. Для изменения уровня ШИМ необходимо изменить значение регистра сравнения OCR1A. Чтобы изменить количество шагов ШИМ, вы измените значение ICR1. например 255 для 8-битной, 1023 для 10-битной, 8191 для 13-битной операции. Имейте в виду, что при изменении ICR1 частота работы меняется.

Цикл просто считывает состояние двух кнопочных переключателей и увеличивает значение OCR1A вверх или вниз. Я предварительно установил это значение в setup () на 3240, что чуть ниже значения, при котором MOSFET начинает включаться. Если вы используете другой транзистор или схему фильтра C1 и R1, это значение будет для вас немного другим. Лучше всего на всякий случай начать с предустановленного значения, равного нулю, в первый раз!

Шаг 3: результаты теста

С ICR1, установленным на 8191, я получил следующие результаты, изменяя ток от 0 до 2 AMPS:

OCR1A (ток настройки ШИМ (мА) Напряжение затвора (В постоянного тока) 3240 0 мА 0v3458 10 мА 1,949v4059 100 мА 2,274v4532 200 мА 2,552v4950 500 мА 2,786v5514 1000 мА 3,101v6177 1500 мА 3,472v6927 2000 мА 3,895 В