Wie kann ich einen einfachen MOSFET anschließen, um das PWM-Signal von Arduino zu verstärken?

Ich habe einen 8-Ohm-1/2-Watt-Lautsprecher, den ich an den Arduino anschließen möchte. Ich schließe gerade das Gate eines FQP30N06L-MOSFET an den PWM-Ausgang des Arduino an. Ich habe den Drain an Vcc (5 V) und die Source an den (+) Lautsprecheranschluss angeschlossen, wobei der (-) Lautsprecheranschluss an Masse liegt. Ich habe auch einen 10-kOhm-Widerstand vom MOSFET-Gate zur Masse.

Dies ergibt eine ziemlich gute Lautstärke, aber ich mache mir Sorgen um zwei Dinge:

  • Fungiert ein Lautsprecher nicht als Kurzschluss für Gleichstrom? Ich fürchte, das könnte den MOSFET braten.
  • Dies scheint eine Gleichstromkomponente durch den Lautsprecher zu führen, die ich entfernen möchte.
  • Es gibt viel hochfrequentes "Klingeln" (schlechte Audioqualität)

Ich habe andere Dinge ausprobiert, aber der Lautsprecher ist einfach nicht laut genug. Wenn Sie beispielsweise einen Widerstand in Reihe mit dem Lautsprecher schalten, wird der Ton zu leise. Auch die Verwendung eines DC-Sperrkondensators in Reihe mit dem Lautsprecher führt zu keiner Audioausgabe.

Gibt es eine bessere Möglichkeit, das PWM-Signal zu verstärken und die DC-Komponente zu blockieren?

Das PWM-Signal reicht von 0-5 V (Rechteckwelle) mit einer Frequenz von ~30 kHz.

Hier ist eine Diskussion über einen Lautsprecheranschluss für Arduino: forum.arduino.cc/index.php?topic=21485.0
Betrachtet man die Schaltung, die er hat, wenn der MOSFET eingeschaltet bleibt, werden (12 V) ^ 2 * 33 Ohm = 4,36 W vom Widerstand abgeführt. Ist das nicht genug, um die meisten Widerstände zu braten? Ich denke, im Normalfall wäre die durchschnittliche Leistung 1/2 davon (2,18 W), aber das scheint immer noch hoch zu sein. Außerdem muss ich meinen Verstärker mit derselben +5-V-Stromquelle betreiben, die der Arduino verwendet - ich kann keine separate +12-V-Versorgung verwenden.
Da Sie Ihren Audioverstärker mit PWM antreiben, sollten Sie "Klasse-D-Verstärker" googeln.
@RespawnedFluff Ja, das habe ich getan. Ich denke, ich brauche die "Ausgangsstufe" des Klasse-D-Verstärkers, da das Signal bereits ein Rechtecksignal ist (die Eingangsstufe des Klasse-D wandelt von AC => Rechtecksignal). Allerdings kann ich kein wirklich gutes Beispiel finden. Zum Beispiel gehen die meisten Schemata, die ich gefunden habe, von keiner DC-Vorspannung aus, die meine Schaltung hat (mehr oder weniger +2,5 DC-Vorspannung). Grundsätzlich habe ich versucht, den MOSFET als Schalter zu verwenden, um eine Rechteckwelle mit größerem Strom als das Eingangssignal zu erzeugen, bekomme es aber immer noch nicht laut genug, wenn ich den Lautsprecher mit einem Kondensator entkoppele.
Außerdem verwenden viele der Klasse-D-Schaltpläne, die ich gefunden habe, eine negative Versorgung und 2 MOSFETS in Gegentaktkonfiguration. Ich habe keine negative Versorgung - nur eine +5-V-Schiene.
Verwenden Sie einfach Ihre +5 V anstelle der separaten 12 V. Warum sagen Sie auch, dass der MOSFET die ganze Zeit eingeschaltet bleibt? Sie verwenden PWM, um es zu steuern, richtig?
@alexx OK, ich habe die Schaltung von dem Link, den Sie angegeben haben, mit einer +5-V-Schiene (anstelle von +12 V) ausprobiert, aber der Lautsprecher ist nicht so laut, als würde man den Lautsprecher einfach ohne DC-Sperrkondensator in Reihe schalten. Ich verwende PWM, aber was ist, wenn die Software den Ausgang für den PWM-Pin lange Zeit hoch lässt? Dies wird die Hardware braten. Ich möchte eine Schaltung vermeiden, die die Hardware braten würde, wenn der PWM-Pin hoch bleibt.
Sie benötigen dann eine Push-Pull-Konfiguration. Vielleicht möchten Sie sich diese Halbbrücken-MOSFET-Treiber-ICs ansehen.
Ein Problem: Verbinden Sie + 5 V mit Lautsprecher +, Lautsprecher - mit MOSFET-Drain, MOSFET-Quelle mit Masse. Mit anderen Worten, verwenden Sie Ihren n-Kanal-MOSFET als Low-Side-Treiber, nicht als High-Side. Der Spannungsabfall an Ihrem Lautsprecher verhindert, dass sich Ihr MOSFET vollständig einschaltet (Vgs zu niedrig).

Antworten (1)

Warum machen Sie nicht ein kostenloses Laufwerk für Ihr vorgeschlagenes Buch? Wenn Sie dies tun, können Sie Ihren Lautsprecher kapazitiv koppeln. Denken Sie daran, dass der DCR eines 8-Ohm-Lautsprechers ungefähr 6 Ohm beträgt. Dieses grobe Verhältnis ändert sich nicht wesentlich mit der Lautsprecherimpedanz. Sie können ein paar logische Fets in der CMOS-Konfiguration anschließen oder einen grunty Mosfet-Treiberchip verwenden, der beispielsweise einen Einschaltwiderstand von 1 Ohm hat.

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