Re: [問題] 想請問一下12V arduino 跟馬達共用

[Schottky (順風相送)]

我解釋一下這個狀況 I/O 腳無法操作 high-side switch 的理由。
我們先用 IRF9530 這顆 P-channel MOSFet 來舉例，但 PNP BJT 的問題是一樣的。

看看這張圖
http://i.imgur.com/SzkcRgD.png

IRF9530 的 V(GS) threshold 是 -2V ~ -4V，這代表什麼條件會開關呢?
是 Gate 電位 >10V 時截止，電位 <8V 時通路

而 Arduino (ATmega328) 的輸出電壓不管 high 還是 low 都絕不會超過 5V
所以不管輸出 high 還是 low，永遠無法讓這顆 MOSFet 斷路。
這是選擇使用 high-side switch 時一個最主要的考量點。

那如果非要用 high-side switch 不可該怎麼辦呢?
你得再加一級放大器或者說反相器，將 I/O 訊號電壓提升到 12V

http://i.imgur.com/tqUIinA.png
像這樣，當 I/O 輸出 low 時，Q2 截止，Q1 的 Gate 就被 R1 提升到 12V，
Q1 也一起截止之後馬達自然就關閉不動了。

對付馬達當然不需要這樣大費周章用兩級放大電路去切，
直接用 low-side switch 省事多了。

但有些情況你非用 high-side switch 不可。
可能是就算 load 電路不啟動，還是必須隨時和 MCU 共地，因為它不是馬達而是
一顆周邊 IC，有 signal 直接和 MCU 相連，只要把 GND 切斷立刻會讓 I/O 燒掉。

--
        桃樂絲: 可是, 如果你沒有頭腦, 為什麼會說話?
        稻草人: ㄝ, 我也不知... 但是有些人沒有頭腦也能說超～多話呢。

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.45.82.103
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Electronics/M.1462377498.A.C14.html
推 jyhlih: 推解說
我去查了一些 motor driver IC 的 datasheet，在 H 橋前面也都會有多加一級
pre-drive，猜測作用就是提升電壓，有些則是畫四個 BJT 做 pre-drive

推 dmx6: 推...我完全沒想到會有關不起來這件事。感謝你的耐心解答
也感謝你的實驗結果，老實說我完全沒想過把 PNP 直接放在 high side 還會發生
12V-0.6V 的 base current 直接從 base 極灌入 I/O 腳的問題...
讓我們為壯烈成仁的 Arduino nano 板默哀五秒鐘... 1... 2... 3... 4... 5...

大電流驅動時 MOSFet 當 switch 的效率要比 BJT 好，也就是說比較不會發熱。
不過今天起它多了另一項優點，不會發生高電壓 base current 燒壞 MCU 的事...
※ 編輯: Schottky (114.45.82.103), 05/05/2016 10:42:25
→ tonybin: 選料的問題呀.參數對的PNP PMOS都可以避掉這個問題才是
喔？原來使用 PNP 也可以靠選料避開這個 12V 和 5V 之間供電壓差的問題？
目前的兩個議題: 1. 開關動作不正確 2. 燒壞 MCU 的 I/O 腳
請問以第一張圖的狀況，要選擇什麼樣參數的 PNP 可以解決呢？
※ 編輯: Schottky (114.45.82.103), 05/05/2016 11:30:22
推 cpyi: 推解說
→ cpyi: 不過只要有bjt pre driver我就先退三步 用bjt拉邏輯 拉到底
→ cpyi: 會有base storage 延遲 超麻煩
→ tonybin: 看看有沒有ib夠小就能導通的PNP?
→ Schottky: 問題不是 PNP 不導通啊，而是它不但會導通而且只會飽和
推 dmx6: 不過我看了一下TIP32C 好像5V就可以WORK了說~
推 dmx6:  http://i.imgur.com/Q3jY6S2.jpg
推 kameng: 那意思是vbe不可以超過5v(reverse bias)
→ dmx6: 原來是這樣阿!!完全誤會~
推 jyhlih: 補一張PMOS的模擬圖 http://i.imgur.com/yLjC2dW.jpg
→ jyhlih: 與上主題BJT不同的是，P3沒有回流的電流，但P4漏電流較高
推 qscgy4: 拜託可以不要出來誤導別人嗎? DS根本畫錯方向了阿
→ qscgy4: 我等一下發一篇解釋給大家看，這很基本阿
→ qscgy4: 拜託不要出來搞笑
→ Schottky: http://i.imgur.com/C0gd0DN.png 你是說你也畫反了嗎?
→ qscgy4: 拜託真的不要來搞笑
→ Schottky: IRF9540N 裝反的話，電就直接從 body diode 導通了喔!
→ qscgy4: 這邊我剛剛引用 維基的圖沒注意方向，但是你根本畫錯
→ qscgy4: http://i.imgur.com/qJtEKFx.jpg
→ qscgy4: 去看一下我的說明吧
→ qscgy4: 我先對我發言保留態度，我做一個比較嚴謹探討在說明
→ Schottky: 沒關係，大家一起參詳研究 :)
→ jyhlih: Q大接法的模擬圖 http://imgur.com/7JyAeXb
→ jyhlih: Q大接法的模擬圖 http://i.imgur.com/7JyAeXb.jpg
推 qscgy4: S大對不起，方向我搞錯了。
→ qscgy4: 另外如果要使用5V I/O 要加一個 PC817 就好了
→ Schottky: qscgy4> 也感謝你讓我發現body diode是很方便的判斷法XD
→ Schottky: PC817 這種光耦合我沒用過，好像驅動馬達用這個比較好
→ Schottky: 因為可以隔離，不讓突波影響 MCU 那一側。
→ Schottky: 我沒用過光耦合，來研究一下 datasheet ...
推 jyhlih: 忙著模擬，那篇沒看到XD..PC817是很常用的隔離電路元件
推 dmx6: 我也沒看到阿!!!可以在分享一次嗎~~
推 HiJimmy: 就把光耦當npn,放電阻限流，這樣就能用，不過還是得注意
→ HiJimmy: 電流可能會爆表。
推 HiJimmy: 順便說一下，Vss慣例上，是地，不會有電壓
→ jyhlih: Sorry寫錯了，上方應為Vcc，左方改為I/O。Vss應表共地
→ jyhlih: 早上睡起來有發現到，但懶的改....:p
→ jyhlih: 補一張IO是0V的情況 http://i.imgur.com/gUTYXoY.jpg
→ jyhlih: 另一張BJT的放在上一篇