Как подключить MOSFET к Arduino?
Обновлено Редакция GAW
Самая простая и надёжная схема — N-канальный ключ низкой стороны. Исток транзистора соединяют с GND платы, нагрузку включают между плюсом её источника питания и стоком, затвор подключают к выводу Arduino через резистор, а между затвором и истоком ставят резистор подтяжки вниз. Минус источника нагрузки обязательно соединяют с GND Arduino — без общего провода ток затвора не замкнётся, и ключ не откроется.
Какой транзистор открывается от 5 В
Вывод Arduino UNO выдаёт не менее 4,2 В при токе 20 мА, и транзистор должен полностью открываться таким напряжением. Это свойство называется логическим уровнем, и его видно в даташите по строке RDS(on): при каком напряжении затвор–исток оно нормировано.
| Параметр | IRLZ44 | IRF540 |
|---|---|---|
| Порог VGS(th) | 1,0–2,0 В | 2,0–4,0 В |
| RDS(on) нормировано при | 5 В: 0,028 Ом; 4 В: 0,039 Ом | только при 10 В: 0,077 Ом |
| Предел VGS | ±10 В | ±20 В |
| VDS / ID | 60 В / 50 А | 100 В / 28 А |
| Заряд затвора Qg | 66 нКл при 5 В | 72 нКл при 10 В |
IRF540 от 5 В открывается лишь частично: порог у худших экземпляров 4 В, а сопротивление канала при 5 В в даташите не указано вовсе. Такой ключ греется и ограничивает ток. IRLZ44 и его сравнение с IRF540 и IRFZ44 разобраны в карточке.
Три резистора и диод
- В затворе — 150–220 Ом. Затвор — конденсатор, и в момент перезаряда ток ограничивает только выход микроконтроллера с пределом 40 мА на вывод. Расчёт номинала — в ответе про резистор затвора.
- Затвор–исток — десятки килоом на GND. Пока микроконтроллер стартует, его выводы в высокоимпедансном состоянии, и без подтяжки вниз затвор плавает: ключ может открыться при включении питания.
- Диод параллельно индуктивной нагрузке — реле, двигателю, соленоиду — катодом к плюсу. Он гасит выброс самоиндукции при закрытии ключа.
Предел VGS у IRLZ44 — ±10 В, поэтому его затвор нельзя подключать к 12 В «для надёжности»: от 5 В он и так открыт полностью.
// D9 drives the gate through 180 ohm; LOW keeps the load off
const int GATE = 9;
void setup() { pinMode(GATE, OUTPUT); digitalWrite(GATE, LOW); }
void loop() { analogWrite(GATE, 128); } // 50 % PWM on the load
Когда нагрузке нужен ключ в плюсовом проводе или ток в десятки миллиампер, часто проще поставить биполярный транзистор — его подключение разобрано в ответе про транзистор и Arduino.
Похожие вопросы
Можно ли подключить затвор к выводу Arduino без резистора?
Работать будет, но в момент переключения затвор ведёт себя как конденсатор, и бросок тока перезаряда ограничивает только выход микроконтроллера, у которого абсолютный предел 40 мА на вывод. Резистор 150–220 Ом удерживает ток в этих рамках и почти не замедляет ключ.
Почему IRF540 от Arduino греется, а IRLZ44 — нет?
У IRF540 порог 2–4 В, а сопротивление 0,077 Ом гарантировано только при 10 В на затворе; при 5 В канал открыт частично, и на нём падает заметное напряжение. У IRLZ44 порог 1–2 В и 0,028 Ом нормированы при 5 В, так что при тех же токах он остаётся холодным.
Нужен ли диод параллельно нагрузке?
Для реле, двигателя, соленоида — да, обратный диод катодом к плюсу питания гасит выброс самоиндукции в момент закрытия ключа. Резистивной нагрузке и светодиодной ленте диод не нужен.
Источники
- Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, S21-1045-Rev. D, 25-Oct-2021) — Product Summary и Specifications: VDS 60 В, VGS ±10 В, ID 50 А при TC 25 °C и VGS 5 В; VGS(th) 1,0–2,0 В; RDS(on) не более 0,028 Ом при VGS 5 В и 31 А, 0,039 Ом при VGS 4 В и 25 А; Qg не более 66 нКл при VGS 5 В; RthJA 62 °C/Вт; выводы TO-220AB G-D-S
- Vishay Siliconix. IRF540 Power MOSFET (Document Number 91021, S21-0819-Rev. C, 02-Aug-2021) — VDS 100 В, VGS ±20 В, ID 28 А; VGS(th) 2,0–4,0 В; RDS(on) не более 0,077 Ом нормировано только при VGS 10 В и 17 А; Qg не более 72 нКл
- Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B, 2020) — разд. 30.1 Absolute Maximum Ratings: 40 мА на вывод, 200 мА на VCC и GND; табл. 30-1: VOH не ниже 4,2 В при IOH 20 мА и VCC 5 В, примечание 3 — порт нормирован на 20 мА при 5 В, сумма токов группы выводов не более 150 мА
Нашли ошибку? ·
Смотрите также
- Какой резистор ставить в затвор MOSFET от микроконтроллера?Не меньше напряжения вывода, делённого на его допустимый ток, и не больше нужного
- IRF540, IRFZ44, IRLZ44N-канальные MOSFET TO-220AB: 60–100 В, 28–50 А, логический уровень у IRLZ44
- MOSFET с логическим уровнем затвораRDS(on) нормировано при 4–5 В: как проверить по даташиту
- Почему MOSFET открывается при включении питания, пока микроконтроллер не запустился?Затвор висит, пока выводы в третьем состоянии; нужен резистор на исток
- Почему транзистор не открывается, если не соединить минусы?Ток базы идёт через эмиттер обратно к источнику сигнала — без общего GND ему некуда
- Как подключить транзистор к Arduino?Эмиттер на GND, нагрузка в коллекторе, база через резистор; 2N3904 до 200 мА, 2N2222A до 600 мА