Jak kontrolować MOSFET za pomocą Arduino PWM: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

W tej instrukcji przyjrzymy się, jak kontrolować prąd przez MOSFET za pomocą sygnału wyjściowego Arduino PWM (modulacja szerokości impulsu).

W takim przypadku manipulujemy kodem arduino, aby uzyskać zmienny sygnał PWM na cyfrowym styku 9 arduino, a następnie przefiltrujemy ten sygnał, aby uzyskać regulowany poziom DC, który można zastosować do bramki MOSFET.

Pozwoli nam to sterować tranzystorem ze stanu wyłączenia bez przepływu prądu do stanu, w którym przepływa tylko kilka miliamperów prądu lub do stanu, w którym przez tranzystor przepływa kilka amperów prądu.

Tutaj ustawię PWM tak, że mamy 8192 kroków zmiany szerokości impulsu, co daje nam bardzo dokładną kontrolę nad MOSFET-em.

Krok 1: Schemat obwodu

Obwód jest bardzo prosty. Sygnał PWM z pinu D9 arduino jest integrowany lub filtrowany przez kombinację R1 i C1. Przedstawione wartości działają dobrze przy częstotliwości roboczej 1,95KHz lub 13-bitowej operacji z 8192 krokami (2 do potęgi 13 = 8192).

Jeśli zdecydujesz się użyć innej liczby kroków, może być konieczna zmiana wartości R1 i C1. Na przykład, jeśli używasz 256 kroków (operacja 8-bitowa), częstotliwość PWM wyniesie 62,45 KHz, będziesz musiał użyć innej wartości C1. Znalazłem 1000uF działa dobrze dla tej częstotliwości.

Z praktycznego punktu widzenia ustawienie PWM na 0 oznacza, że poziom DC na bramce MOSFET będzie wynosił 0V i MOSFET będzie całkowicie wyłączony. Ustawienie PWM na 8191 oznacza, że poziom DC na bramce MOSFET będzie wynosił 5 V, a MOSFET będzie zasadniczo, jeśli nie całkowicie włączony.

Rezystor R2 jest na miejscu, aby zapewnić, że MOSFET wyłączy się, gdy sygnał na bramce zostanie usunięty przez pociągnięcie bramki do masy.

Zakładając, że źródło zasilania jest w stanie dostarczyć prąd podyktowany sygnałem PWM na bramce MOSFET, można podłączyć go bezpośrednio do MOSFET-u bez rezystora szeregowego ograniczającego prąd. Prąd będzie ograniczany tylko przez MOSFET i rozproszy nadmiar mocy w postaci ciepła. Upewnij się, że zapewniasz odpowiedni radiator, jeśli używasz go do wyższych prądów.

Krok 2: Kod Arduino

Kod arduino w załączeniu. Kod jest dobrze skomentowany i dość prosty. Blok kodu w liniach od 11 do 15 ustawia arduino do szybkiej pracy PWM z wyjściem na pinie D9. Aby zmienić poziom PWM należy zmienić wartość rejestru porównawczego OCR1A. Aby zmienić liczbę kroków PWM, zmień wartość ICR1. np. 255 dla 8 bitów, 1023 dla 10 bitów, 8191 dla operacji 13 bitowych. Należy pamiętać, że wraz ze zmianą ICR1 zmienia się częstotliwość operacji.

Pętla odczytuje tylko stan dwóch przełączników przyciskowych i zwiększa lub zmniejsza wartość OCR1A. Ustawiłem tę wartość w setup() na 3240, która jest tuż poniżej wartości, przy której MOSFET zaczyna się włączać. Jeśli użyjesz innego tranzystora lub obwodu filtra C1 i R1, ta wartość będzie dla ciebie nieco inna. Najlepiej zacząć od ustawionej wartości zero za pierwszym razem, na wszelki wypadek!

Krok 3: Wyniki testu

Przy ICR1 ustawionym na 8191 są to wyniki, które uzyskałem zmieniając prąd między 0 a 2 A:

OCR1A (Prąd ustawienia PWM (ma) Napięcie bramki (Vdc) 3240 0 mA 0v3458 10mA 1.949v4059 100ma 2.274v4532 200mA 2.552v4950 500ma 2.786v5514 1000ma 3.101v6177 1500ma 3.472v6927 2000mA 3.895v