MOSFETでサーボを駆動する


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サーボを内蔵したバッテリー駆動の小型デバイスを構築しようとしています。バッテリーを節約するためにサーボをオフにできるようにしたいと思います。MOSFETを使用してこれを行うことができることを以前に読んだことがありますが、十分に詳細な例の回路(それらを計算する方法のない抵抗値がない)を見つけるのに苦労しており、正直に言うと、どのような種類の回路かわかりません探しています(これまでにFETを使用したことがありません)。誰かが私に正しい方向に微調整をしてもらえますか?

関連する可能性のある情報:

  • mega88 @ 3.3Vで実行されるコード
  • 6Vバッテリーパックに直接接続された4.8-6Vサーボ(これを変更したい)

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例の回路を提供することは、たとえそれが値を欠いていても、役立つかもしれません。
ブライアンカールトン

パーツの選択を含む実用的なガイダンスが必要な場合は、公開されているR / Cシステムの速度制御プロジェクトのいくつかを確認してください。できれば最近のプロジェクトを参照してください。駆動モーターを動かすことができるFETは、サーボにほとんど問題がないはずです。考えるべきことの1つは、Nチャネルデバイスを使用してローサイドを切り替えることができるかどうかです。これらはPチャネルデバイスよりも基本的に優れています。ただし、今日至る所にあるブラシレスモーターコントローラーは両方を使用しているので、そこからPチャネルデバイスと駆動回路を選択してハイサイドスイッチングを行うことができます。
Chris Stratton、2012

回答:


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必要な電流量については触れていません。ここにクイックガイドがあります-

ほとんどのスイッチングアプリケーションで重要なパラメータは、電圧定格(BVdss)、最大ドレイン電流(Id(on))、およびゲートターンオン電圧です。

6Vバッテリーの場合、少なくとも6Vのブレークダウン電圧が必要です。スイッチングにより過渡電圧が発生する場合は、これを少し高くします。大部分のFETの電圧は20V以上なので、これは問題になりません。20Vまたは30V FETを選択してください。

サーボが必要とする最大ドレイン電流を選択します。最大ドレイン電流は通常、デバイスではなくシステムの熱性能によって制限されます。どのくらいの電流が必要ですか?どのくらいのデバイスを使用できますか?ヒートシンクの場所はありますか?

3.3VシステムでスイッチとしてFETを使用するには、ロジックレベルデバイスが必要です。これにより、デバイスが3.3Vレベルで完全にオンになります(最小のオン抵抗)。

回路の場合、通常はゲートにプルダウン抵抗を配置して、ゲートがフローティングにならないようにします。一部のアプリケーションでは、過渡保護のためにゲートの両端にツェナーダイオードを配置します。


ゲートへの電流を制限するためのゲート抵抗を設けることも良い設計です。

通常はありません。ゲートへの電流を制限すると、入力容量(Ciss)の充電が遅くなります。これにより、FETのスイッチング時間が長くなるため、スイッチング損失が増加します。切り替えが必要な電圧が高いほど、損失は大きくなります。また、単位時間あたりのスイッチング数が多いため、スイッチング周波数が高いほど損失は大きくなります。
jluciani

アプリケーションには高速のニーズはなく、バッテリーを節約するためのオン/オフ機能しかありません。特にプロセッサによって直接駆動される場合は、直列抵抗をお勧めします。さらに、ボードをエッチングした後、電流のスパイクが他の問題(アナログ回路の障害、予期しないリセットなど)を引き起こしている場合に速度を追加するよりも、速度の問題がある場合に低い値の抵抗を配置する方がはるかに簡単です。
apalopohapa 2010

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@ Henrik、@ jluciani:ゲート抵抗は、それ自体がゲートへの電流を制限するためのものではありません(これは望ましくありません)。それは他のいくつかの理由による:ターンオン/ターンオフ時間の制御(ダイオードと並列の抵抗によりターンオフをより速くすることができる)、デバイスゲインとデバイスリードインダクタンスによる超高周波発振の防止、および駆動する回路への故障の伝播の分離それ(特にマイクロコントローラーピンから直接の場合)。
Jason S

通常は50〜200オームの抵抗で十分ですが、大幅に大きい抵抗は必要ありません。
Jason S

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MOSFETは必要ないかもしれません。信号線にパルスを送信していないときにサーボが使用する電流量を測定する必要があります。うまく設計されたサーボがディープスリープモードに入り、数百マイクロアンペアしか使用しないと想像しますが、これを試したことはありません。

MOSFETが必要な場合は、サーボの電源ライン(真ん中のワイヤー)にPチャネルMOSFETを使用することをお勧めします。MOSFETのゲートを10-100kΩのプルアップ抵抗を介して電源に接続して、デフォルトでオフになることを保証できます。次に、マイクロコントローラーのIOラインを使用して、サーボに電力を供給したい場合はゲートをLowにし、サーボパワーを削減したい場合はIOラインを高インピーダンス入力にします。

回路図は、reemrevnivekのこの図の右側のようになるはずです(Q2を見てください) reemrevnivekのMOSFETの使用方法の図

この場合、右側の「負荷」がサーボです。

MOSFETデータシートを見て、漏れ電流が悪くないことを確認してください。


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私の答えを賛成する人は誰でも、この図を作成するためのreemrevnivekを賛成するべきです! electronics.stackexchange.com/questions/3599/...
DavidEGrayson

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サーボは誘導性である可能性があるため、MOSFETを保護するためにダイオードを追加する必要があります
Jason S


賛成票をありがとう、しかし図はLTSpiceでの2分の作業でした。ちなみに、これはこの問題のシミュレーションに役立つ優れたツールです。また、このリンクは、MOSFETの使用の基本に関する質問への私の回答を示しています。ジェイソンは正しい、これは一般的な図であり、サーボのような非常に誘導的な負荷を考慮していませんでした。
ケビンフェルメール
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