Как управлять нагрузкой с низким импедансом с помощью Arduino и транзистора

Я согласен, что Arduino, скорее всего, сможет перевести MOSFET-транзистор в состояние насыщения, но я не думаю, что это единственная проблема. Как только транзистор включится, большое потребление тока приведет к падению напряжения батареи ниже 3,3 В, необходимых для Arduino. Это заставит Arduino отключить транзистор. Затем напряжение батареи восстановится, Arduino перезагрузится, и весь процесс будет повторяться снова и снова…

Измерьте фактическое напряжение на аккумуляторе при подключении к индуктивной нагрузке. Если он остается достаточно высоким (3,3 В + сброс регулятора напряжения), замените NPN на MOSFET и проживите долгую и счастливую жизнь. Если нет, то у вас больше работы.

Вы не сказали, что такое индуктивная нагрузка, но я предполагаю, что это что-то механическое, например, реле или соленоид, все из которых имеют одинаковое электрическое поведение. Первое, что нужно понять о них, это то, что для их работы требуется минимальное количество тока. Полное напряжение батареи может не потребоваться, чтобы пропустить через них этот минимальный ток.

Наиболее очевидным решением является последовательный резистор. В нынешнем виде ток (после индуктивного переходного процесса) ограничен только сопротивлением нагрузки 5 Ом. Добавьте больше сопротивления, чтобы снизить ток. Если вам повезет, будет какое-то значение добавочного сопротивления, которое все еще позволяет протекать достаточному току для работы нагрузки, но не настолько, чтобы напряжение батареи упало ниже того, что необходимо для поддержания жизни Arduino.

Более сложное решение состоит в том, чтобы использовать Arduino для ШИМ транзистора для поддержания необходимого тока. Для этого вам нужно будет добавить шунтирующий диод на нагрузке. Их иногда называют фиксирующими или обратноходовыми диодами, но в данном случае я назвал их обратным диодом, потому что он позволяет катушке индуктивности продолжать проводить ток после выключения транзистора. Это позволяет транзистору свободно вращаться, как показано на рисунке справа.

Итак, идея заключается в том, что вы используете Arduino для включения и выключения транзистора с частотой около 10 кГц (ШИМ) и настраиваете рабочий цикл так, чтобы ток был настолько высок, насколько это необходимо через реле или соленоид или что-то еще. индуктивная нагрузка есть.

Следующим шагом в усложнении является реализация так называемого контроллера пикового уровня и удержания. При этом используется тот факт, что реле и соленоидам обычно требуется большой ток для их срабатывания, но затем сравнительно меньший ток для их удержания. В вашем случае вам нужно удерживать нагрузку в течение примерно полсекунды, но в зависимости от устройства вы, вероятно, можете уменьшить ток через небольшую долю этого времени. С ШИМ-контроллером вы просто уменьшаете рабочий цикл, скажем, через 100 мс, чтобы уменьшить ток.

Фактические токи и время необходимо будет определить из таблиц данных или экспериментов, или того и другого.

Вам нужен полевой транзистор с низким порогом затвора для такого рода приложений. Если вы выберете из диапазона «Полевой транзистор логического уровня», вы не за горами.
Например, вот таблица данных для PHP32N06LT: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PHP_PHB_32N06LT.pdf

VGS (порог) для этого устройства гарантированно ниже 2,5 В, что видно на рисунке 6. Он показывает, что вы сможете получить требуемый ток ID с помощью прямого логического привода от микропроцессора I/3,3 или 5 В. О порты.

Не забудьте поставить диодный зажим на индуктивную нагрузку.

У вас есть только 3,7 В, а нагрузка требует 740 мА. В этом случае лучше использовать полевой транзистор. Хорошим примером, который может напрямую управляться логическим выходом 5 В или 3,3 В, является IRLML2502. Вот схема:

Существует ряд полевых транзисторов с достаточно низким сопротивлением R _dson при напряжении затвора 3,3 В. В этом примере максимальное сопротивление составляет 80 мОм при напряжении затвора 2,5 В. При 740 мА это падение составляет всего 59 мВ, или 1,6% от общего напряжения. Он будет рассеивать 44 мВт макс.

Обратите внимание на диод. Это необязательно. Его цель состоит в том, чтобы дать току индуктора место для перехода сразу после отключения полевого транзистора. В противном случае индуктор будет создавать любое напряжение, необходимое для поддержания тока в краткосрочной перспективе. Этого было бы достаточно, чтобы поджарить FET.