N沟道MOSFET为无刷直流风扇提供电流

描述

介绍

如果您还没有阅读我们的 Arduino Uno Rev3入门指南，请先阅读。否则，请继续阅读。在本教程中，我们将连接一个 N 沟道 MOSFET 来为无刷直流风扇提供电流。风扇在 +5V 时需要 200mA，这超过了 Arduino Uno Rev3 (Uno) 引脚可以提供的最大电流。如果您查阅 ATmega328 的数据表，每个引脚的最大电流为 40mA。超过最大电流限制可能会损坏微控制器，因此请确保在将任何设备连接到 Uno 引脚之前确定负载电流。

N 沟道 MOSFET

MOSFET 可用于放大或切换信号——在本例中，我们将其用作开关。它由 3 个端子组成：栅极、源极和漏极（引脚如下）。N 沟道 MOSFET 是一种电压控制器件。N 沟道 MOSFET 有两种类型：增强型和耗尽型。增强型 MOSFET 在栅源电压为 0V 时通常处于关闭状态，因此必须在栅上施加电压以使电流流过漏源沟道。耗尽型MOSFET通常在栅源电压为0V时导通，因此电流流过漏源沟道，直到在栅极施加正电压。

 

原理图符号

 

2N7000 N 沟道 MOSFET 是增强型的，因此我们必须将 Arduino 输出引脚设置为高电平，以便为直流风扇供电。MOSFET 可以提供的最大电流会有所不同，但我使用的可以提供 200mA。一些 MOSFET 可以提供高达 30-50A 的电流，因此，尺寸增加以能够处理该电流量。

 

使用 Uno 的输出控制栅极电压

 

注意：您需要在 Uno 输出引脚和 MOSFET 栅极之间添加一个串联电阻。这将限制流向栅极的电流，因为 Uno 最多只能提供 40mA 的电流，而栅极可能会尝试拉出更多电流。我们建议使用 220Ω 电阻器将电流限制在 ~23mA。

接线

我使用的是面包板而不是 Modulus，因为几乎每个人都有面包板。首先，让我们将 N 沟道 MOSFET 放在面包板上——确保每条引线都有自己的节点。将源极引脚连接到 GND，将栅极连接到 Uno 引脚 2，将漏极连接到风扇上的黑线。风扇的红线连接到面包板上的正极导轨。

如果您还没有将 Uno 安装到 FuelCan 的原型制作区域，请继续执行此操作。我将面包板放在底部的储物箱中，以限制跳线的长度。我们需要为面包板上的电源和接地轨提供 +5V 和 GND。使用提供的香蕉插孔测试引线夹电缆以执行此操作。您将需要两个公头针将测试引线夹安装到面包板一侧。将 USB 电缆的 A 型端插入 USB1 插座，将 B 型端插入 Uno 的插座。使用 AC-DC 电源适配器为 FuelCan 供电。

 

电路原理图

 

软件

一旦接线完成并且 FuelCan 通电，我们现在可以将草图加载到 Uno 上。与以前的项目相比，它非常简单。代码所做的只是将 Uno 引脚 2 从低电平切换到高电平，中间有 5 秒的延迟。当引脚为高电平时，风扇打开，当引脚为低电平时，风扇关闭。