Treiben der induktiven Last vom IC mit MOSFET

Ich entwerfe eine Treiberschaltung, um ein hydraulisches Proportionalventil über den PWM-Ausgang eines IC anzusteuern. (IC ist ATmega 2560). Die Spulen am Ventil verbrauchen ca. 3 Ampere bei %100 Einschaltdauer mit einer Stromversorgung von 28 V.

MOSFETs scheinen der Weg zu sein, um dies zu erreichen, aber ich habe Mühe, eine "sichere" Lösung zu finden. Die zwei wichtigsten Methoden, die ich bisher entwickelt habe, sind:

Ein MOSFET mit Logikpegel: (Bitte beachten Sie, dass R7 und R10 die Spule sind)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Oder verwenden Sie einen Operationsverstärker, um das PWM-Signal zu verstärken, und verwenden Sie einen höheren Vth-MOSFET:

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Es scheint, dass die Version mit Logikpegel beim Ansteuern der Spule einen Abfall von ~ 1 V über Q3 aufweist, und ich bin besorgt darüber, dass dies Schäden verursacht (Wärme, Leistungsverlust usw.).

Welche dieser (oder eine andere Möglichkeit) wäre die beste Möglichkeit, eine induktive Last zu steuern? (Oder bin ich bei einem völlig falschen Design gelandet?)

(BEARBEITEN: Bitte beachten Sie, dass der Schutz des IC vor einem einzelnen Treiberfehler von größter Bedeutung ist.)

Sie können wahrscheinlich die erste Konfiguration verwenden. Sie müssen nur einen Logikpegel-FET mit niedrigerem Rds (on) finden. Wenn Sie den IC schützen möchten, müssen Sie eine Art robusten Überspannungsschutz am Gate anbringen. Dies ist nur für den Fall, dass der FET ausfällt, in diesem Fall könnte das Gate bei einer erhöhten Spannung erregt werden. Sie können auch einen FET-Gate-Treiber-IC verwenden. Möglicherweise ist eine 10-15-V-Schiene erforderlich, aber Sie können diese mit einer groben Methode aus den 28 V erstellen. Wie ein Zener-Anhänger oder so.
Nicht sicher, was der Zweck von D3/D5 ist.
Der FET-Ausfall ist mein Hauptanliegen (wenn ein Treiber ausfällt; die Tür der physischen Welt 1 fällt aus, das ist in Ordnung, aber den IC herauszunehmen und alle 3 ausfallen zu lassen, wäre schlecht.) Ich werde mir die FET-Gate-Treiber ansehen, danke. D2/D3 sind Kollaps-Feldschutz für den FET. (R7 und R10 sind Magnetspulen, verwendete R's für Sim-Leistung)
D3 und D5 ergeben für mich keinen Sinn. Wenn sich der FET ausschaltet, wird die Drain-Spannung von D2 oder D4 auf etwa 30 V geklemmt (je nachdem, welche Schaltung Sie betrachten). D3 und D5 sind parallel zur intrinsischen Diode im FET.
Ehrlich; D3 & D5 schienen in vielen Motor- / Induktor-Treiberschaltungen zu sein, die ich bei meiner ursprünglichen Recherche gesehen habe. Ich dachte, sie wären da, um den MOSFET vor hohen Feldspannungen zu schützen. (Viele zusätzlich zu D4 und 5)
Ich sehe nicht, wie sie jemals nach vorne voreingenommen werden könnten. Vielleicht fehlt mir etwas.
Kein Grund für R6, so hoch zu sein, Sie reduzieren nur Vgs und erhöhen Rds (on), insbesondere wenn es sich um einen 3V3-Logikausgang handelt. Senken Sie es auf 100 Ohm.

Antworten (1)

Die erste Schaltung ist nah an dem, was Sie brauchen.

Wenn Sie erwarten, PWM für die lineare Positionierung zu verwenden, müssen Sie die Energie in der Proportionalspule sehr schnell abbauen. Der beste Weg, dies zu tun, besteht darin, die Spannung an der Spule beim Ausschalten auf einen kontrollierten Wert ansteigen zu lassen.

Im folgenden Schema steigt die Spannung beim Ausschalten der PWM auf etwa 34 V an, wodurch die Energie schnell von der Ventilspule abgeleitet wird.

Der MPT10N10EL wird unmittelbar nach dem Abschalten etwa 60 V ausgesetzt, weit innerhalb seiner Nennleistung.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ach fantastisch. Ich habe nicht viel mit MOSFETs gemacht, also war die Auswahl entmutigend. Ich verstehe Ihren Punkt, die Spannung steigen zu lassen, daran hatte ich nicht gedacht. Danke.
Was hast du da eingezeichnet? Ich sehe immer wieder diese Stilschemata, sie sehen gut aus. (Sorry: Off-Topic, nur aus Interesse)
@JoshCronin ... wenn Sie eine Antwort geben, gibt es Tools zum Einfügen von Links, Bildern und zum Erstellen eines Schaltplans (es gibt sogar eine Simulation).
Der MPT10N10EL ist jetzt veraltet, jeder gute (sprich: einfache) Weg, vergleichbare Artikel zu finden, ohne den ganzen Tag durch Datenblätter zu kriechen :)
Wählen Sie aus dem Digikey-Menü: digikey.com/products/en/discrete-semiconductor-products/… Vielleicht etwas wie das FQD13N10L: fairchildsemi.com/datasheets/FQ/FQD13N10L.pdf
Treiben der induktiven Last vom IC mit MOSFET
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