Konvertieren Sie den 3,3-V-Ausgang des Mikrocontrollers in 6 V

Ich habe eine H-Brücke aus 4 MOSFETS (PHP21N06LT) gebaut, die unten gezeigt werden. Diese Brücke wird für die Motordrehzahlregelung in beiden Richtungen und für den Schnellstopp verwendet. Ich habe ein Entwicklungsboard mit C8051F020 Mikrocontroller an Bord. Ich habe festgestellt, dass der Motor viel schneller läuft, als wenn ich 6 V an das Gate der Mosfets versorge, als 3,3 V (wie der Ausgang des Mikrocontroller-GPIO) an das Gate zu liefern, und der Motor nicht so schnell läuft.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich muss die Gate-Spannung irgendwie auf 6 V hochziehen, wenn der GPIO des Mikrocontrollers hoch geht und umgekehrt. Ich habe die folgende Schaltung ausprobiert, aber sie tut nicht das, was ich beabsichtige.

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Gehe ich in die richtige Richtung? Kann jemand etwas vorschlagen?

Inwiefern macht die Schaltung nicht das, was Sie wollen? Sie sollten einen Vorwiderstand an der Basis haben (etwas wie 4,7 K würde ausreichen), aber es sollte funktionieren.
@SpehroPefhany Ich denke, er meint, dass die Logik umgekehrt ist. Bei seinem letzten Setup geht das MOSFET-Gate auf GND statt auf 6 V, wenn der GPIO auf 3,3 V ansteigt. Ich denke, er braucht einen High-Side-Antrieb, um die mit der BJT-Basis verbundene GPIO-Logik zu invertieren.
@SpehroPefhany, ich glaube, ich habe beim Verbinden auf dem Steckbrett etwas falsch gemacht. Es funktioniert, aber wie Ricardo es ausdrückt, ist die Logik umgekehrt. Es wäre gut, wenn die Logik logisch bleiben würde und wenn der Transistor mit 3,3 V versorgt wird, schaltet sich die LED ein.
@Ricardo, du hast Recht, die Schaltung funktioniert jetzt, aber ich brauche die Logik, um "nicht" invertiert zu werden
Invertieren Sie das gpio, das die oberen Transistoren über den NPN BJT antreibt.

Antworten (2)

Sie könnten einfach zwei Transistoren wie folgt kaskadieren:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ah, ich sehe, Sie verwenden n-Kanal-MOSFETs auf der hohen Seite. Wenn dies zutrifft, benötigen Sie entweder mehr als die Brückenversorgung um 5 V (abhängig vom MOSFET) oder p-Kanal-MOSFETs auf der hohen Seite.

Die Low-Side-Mosfets funktionieren gut mit 6 V zum Gate, aber das Ansteuern der oberen Mosfets mit 6 V wird Probleme verursachen.
In einer N-Mosfet-Brücke führt das Ansteuern der oberen Mosfets mit dem gleichen Spannungspegel wie die Drain-Spannung (in diesem Fall 6 V) zu einer Überhitzung, da sie in einem halbleitenden Zustand arbeiten.

Wenn Sie 6 V an das Gate des oberen Mosfets anlegen, legen Sie eine Vgs von 6 V an, ABER sobald der Mosfet zu leiten beginnt, steigt die Spannung an der Quelle (wird positiver) und wenn sie ansteigt, wird Vgs immer niedriger (da Vgs bezieht sich auf die Quelle und nicht auf den Boden), bis der Mosfet ein Gleichgewicht erreicht. Dieser Balancepunkt hängt mit dem Vgs-th zusammen und hält den Mosfet in einem halb geöffneten Zustand.
Es gibt zwei Kräfte, die dieses Gleichgewicht aufrechterhalten: Wenn der Mosfet versucht, mehr zu leiten, wird die Quelle positiver und Vgs sinkt, wenn er andererseits versucht, weniger zu leiten, steigt Vgs.

Um dieses Problem mit einem N-Mosfet als High-Side-Schalter zu vermeiden, müssen Sie entweder eine isolierte Stromversorgung verwenden, die zwischen Source und Gate angelegt wird und die vorhandene Spannung oder eine höhere Spannung von derjenigen, die mit dem Drain verbunden ist, hinzufügen (wenn nicht vorhanden, kann es mit einer Bootstrap-Schaltung erzeugt werden).

Da Sie 6 V zum Gate haben, wäre es eine gute Idee, etwa 6 V + 5 V zum Gate der oberen Mosfets zu verwenden. Eine 12-V-Quelle wäre sehr praktisch, wenn verfügbar.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, P-Mosfets als High-Side-Schalter in der Brücke zu verwenden.


Ein Pegelumsetzer mit einem einzelnen Transistor (nicht invertierende Aktion) ist wie folgt:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Und es gibt auch die Mosfet-Lösung (auch nicht invertierend)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Danke für deine Antwort. 12V habe ich nicht. Eine Frage zum zweiten Kreis. Wenn Sie das Gate des Mosfet (M2) mit 3,3 V versorgen, leitet es nicht die ganze Zeit, wodurch Mosfet M1 eingeschaltet wird? oder sehe ich das falsch?
@DavidNorman Wenn der MCU-E / A 0 ist, ist Vgs = -3,3 V, sodass M2 eingeschaltet wird und das M1-Gate auf 0 (aus) herunterzieht. Wenn E / A 3,3 V beträgt, ist Vgs = 0, sodass M2 ausgeschaltet und das M1-Gate von R6 hochgezogen wird, wodurch M1 eingeschaltet wird.