Transistor als Schalter mit abfallender Spannung

Ich verwende einen Arduino, um zwei Hobby-Servos anzutreiben, aber sie ziehen zu viel Strom, wenn sie nicht verwendet werden, also versuche ich, einen Transistor als Schalter zu verwenden, um die Stromversorgung zu unterbrechen, wenn sie nicht benötigt werden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich habe versucht, den Transistor sowohl auf der High- als auch auf der Low-Seite ohne Glück zu verwenden. Der Spitzenstrom eines 2n2222 beträgt nur 600 mA, also habe ich einen TIP 31 ausprobiert, den ich auch ohne Glück herumgelegt hatte. Die Schaltung hat genug Kraft, um die Servos anzutreiben, wenn der Transistor nicht verwendet wird, aber wenn ich sie in die Schaltung einfüge, kann ich sie summen hören, wenn sie aktiviert werden sollen, aber es gibt nicht genug Kraft, um sie zu drehen. Wenn ich meine Multimetersonde vom Emitter auf Masse lege, fallen nur 2 V ab und nicht die 5 V von der Batterie.

Könnten Sie Ihr Multimeter im Strommodus in Reihe mit der Batterie anschließen und die beiden Servos mit Strom versorgen? Dies liefert den tatsächlichen Strom, der von den Servos gezogen wird, oder zumindest den durchschnittlich gezogenen Strom. Das würde helfen, einen geeignet schaltenden Transistor zu identifizieren.
Ändern Sie die Kollektorschaltung in eine Emitterschaltung . Im letzteren Fall den Basiswiderstand nicht vergessen. Es gibt viele ähnliche Fragen auf dem Stapel.
Sind die Servos wirklich wie gezeichnet in Reihe geschaltet? Ich glaube nicht, dass das funktionieren wird. Stellen Sie außerdem sicher, dass das PWM-Signal vom Arduino eine niedrige Spannung hat, bevor Sie die Stromversorgung zu den Servos trennen.
Sie können das Servo abnehmen (PWM ausschalten), damit es für die meisten Hobby-Servos in einen Energiesparmodus wechselt. Bei Arduino wäre dies Servo.detach(). Wenn Sie das Servo wieder verwenden möchten, können Sie einfach Servo.attach (PIN) verwenden.

Antworten (1)

Ein großes Problem ist, dass der Emitterfolger BJT das tut, was auf der Dose steht - die Emitterspannung folgt der Basisspannung und da es immer einen Diodenabfall gibt, liegt der Emitter unter Lastbedingungen immer etwa 0,5 bis 0,8 V unter der Basis Stromspannung. Wenn Sie Vcc = 5 V verwenden, beträgt die Ansteuerung der Servos wahrscheinlich etwa 4,3 V. Wenn Sie 3V3-Logik verwenden, ist das Laufwerk trotz einer 5-V-Batterie nur 2,6 V.

Um dies zu überwinden, benötigen Sie eine bessere Treiberschaltung wie folgt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ignorieren Sie die 5,5-V-Eingangsspannung - diese Schaltung arbeitet bei Bedarf mit nur wenigen Volt. Der MCU-Pin benötigt etwas mehr als ein Volt, um den BC547 einzuschalten, der wiederum das Gate des P-Kanal-MOSFET auf die 0-V-Schiene zieht. Dadurch wird der FET eingeschaltet und für angemessene Lasten fällt kaum Spannung ab.

Sie müssen den P-Kanal-FET jedoch mit ein wenig Sorgfalt auswählen. Erstens muss es einen niedrigen Vgs-Schwellenwert haben, wahrscheinlich unter 2 V (für eine 5-V-Batterie). Niedrige Vgs (Schwellenwert) bedeutet, dass es mit einer Spannungsdifferenz zwischen Gate und Source von wahrscheinlich etwa dem Doppelten des Schwellenwerts fast vollständig eingeschaltet werden kann. In den Dokumenten für die FETs, die Sie sich ansehen, finden Sie Diagramme, die detailliertere Szenarien zu Versorgungsspannung, Strom, Vgs (th) und Einschaltwiderstand zeigen.

Es muss auch einen niedrigen Einschaltwiderstand haben, um dem von den Servos gezogenen Strom zu entsprechen. Ich würde nach so etwas wie 50 Milliohm max suchen.

Alpha & Omega haben einige nette, preiswerte P-Kanal-MOSFETs, die funktionieren würden, zB AO4453 oder AOS7407 . Manchmal bei eBay für nur 2 bis 2,50 US-Dollar für 10 Einheiten zu finden, viel billiger als Digikey.
@AnindoGhosh Ja, der AO4453 sieht ein bisschen schön aus für den Job. Vgs=1,5 V für Rds(on)=50 Milliohm
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