Теории в статье не будет - голая практика. Возьмем MOSFET 2N7000 и попробуем сделать на нем электронный ключ для управления мощной нагрузкой. Основные характеристики можно найти в документации:
- Максимальное напряжение сток-исток VDS 60 Вольт
- Максимальный ток через сток ID 0.3 Ампера
- Сопротивление сток-исток RDSon 5.3 Ом
В качестве нагрузки будем использовать лампу накаливания, которая при напряжении 7.0V потребляет ток 250mA
Первая схема:
Если сейчас потрогать рукой провод ведущий на затвор, то лампа будет хаотично то вспыхивать, то гаснут из-за электрических помех и наводок.
Срочно пишем статью ВАУ СЕНСОРНАЯ КНОПКА всего из одной детали
Чтобы в готовой конструкции электрические помехи случайно не включили например электродвигатель (и на него кого-нибудь не намотало) затвор лучше всего притянуть к земле резистором номиналом 10-100кОм.
Для открытия MOSFET транзистора необходимо на затвор подать относительно земли положительный потенциал. Сделаем это с помощью отдельного аккумулятора с выходным напряжением 5V.
Если цепь управления подключить амперметр, то можно увидеть, что ток в ней равен нулю.
MOSFET транзистор управляется напряжением, и это одно из главных отличий от ключей собранных на биполярных транзисторах. По показаниям амперметра в лабораторном блоке питания ток проходящий через лампу и последовательно подключенный с ней MOSFET составляет 0.23А. Очевидно, что данный MOSFET транзистор может без проблем управляться микроконтроллерами с "5V логикой на выходе". А если напряжение на затворе будет меньше? Подадим с помощью делителя напряжения на затвор +3V вместо +5V
Ток в цепи лампы упал до значения 105mA
Более того в этом режиме MOSFET транзистор начинает работать как стабилизатор тока.
Очевидно, что с помощью данного MOSFET-а поуправлять нагрузкой потребляющей ток более 100mA используя напряжение 3V будет невозможно (при этом сам MOSFET будет сильно нагреваться).
Если управляющее напряжение уменьшить меньше значения 2V, тока в цепи лампы не будет практически совсем и это тоже отличает от ключ на MOSFET от ключа на биполярном транзисторе.
Где все это можно посмотреть? В документации есть вот такой замечательный график.
Из этого графика видно, что даже если мы подадим на нашу схему напряжение больше 2V (значение VDS), то при напряжении на затворе 3V вряд-ли мы сможем выжать ток в нагрузке более 100mA, все остальное будет бесполезное тепло.
Вот еще один популярный MOSFET - IRF530 с N-каналом.
- Максимальное напряжение сток-исток: 100 В
- Максимальный ток сток-исток: 14 А
Звучит круто, но если управлять этим MOSFET-ом с помощью Arduino
то по факту мы сможем выжать максимум 3А, а при снижении управляющего напряжения всего на 0.5V максимум 1А. Так что ищите для своих проектов MOSFET-ы c маркировкой IRL
Эти MOSFET транзисторы начинают работать при более низких уровнях управляющих напряжений.
Осталось подключить все к Arduino и поуправлять низковольтной лампочкой.
1 2 3 - лампочка мигни
В этой схеме появился резистор на 100 Ом который выполняет защитную функцию: затвор полевика представляет собой конденсатор, в момент открытия затвора конденсатор начнёт заряжаться и в цепи пойдёт большой ток который может повредить пин Ардуино.
Если вместо лампочки, будет использовано реле или электромотор, не забудьте установить защитный диод.
Полный список всех статей канала доступен по этой ссылке:
Всем удачи!