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질문

2019.12.08 09:09

아두이노 이런식으로 전원 붙여도 되나요?

조회 수 2704 댓글 18

NTC 써미스터를 이용해 저항값의 변화로부터 온도를 읽어내고

이 값에따라 5번 핀에서 5V 출력을 보내 쿨링팬을 드라이브시키는 회로입니다.

그런데 5번 핀의 경우 12V 전원과 아두이노상의 GND를 연결시켜주지 않으면 전위 기준이 통일되지 않아서 5번핀에서의 5V 출력이 제대로 트랜지스터를 드라이브시키지 못하더라구요

그래서 그림처럼 GND를 서로 연결해주려고 하는데요

어디서 얼핏 보기로 아두이노에 USB 등으로 전원을 인가하는 상태에서 DC단자나 Vin 단자를 통해 전원을 인가하면 회로가 내부에서 망가질수도 있다고 들었는데

이렇게 GND단을 통일시켜주는것은 괜찮나요?

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Comments '18'

화수분 2019.12.08 14:36

음.. 몇년전인가 저런식으로 회로를 구성했었는데 고장은 나지 않지만 이상하게 동작을 안하더라구요. GND단에도 전압이 걸리는 듯 했습니다.
?
퉁퉁이 2019.12.08 15:37

지나가던 회로 전공 대학원생입니다...
GND을 묶어주는 것은 일반적으로 문제 없습니다. 다만 접지가 된 겅우에는 주의해야하는 경우가 있습니다.

그리고 저렇게 npn으로 nmos의 게이트를 구동하면 nmos가 완전히 꺼지지 않습니다.
5번핀이 high인 경우 npn은 대충 0옴짜리 저항처럼 동작하는데, 그 경우 nmos의 게이트에는 약 6v의 전압이 걸리게 됩니다. 5번핀이 low인 경우에는 12v가 걸리게되구요.
이러면 nmos는 늘 켜진채로 유지됩니다.

위 회로는 npn 컬렉터에 붙은 1k를 제거하면 정상적으로 동작하긴 합니다. (두 저항 중 npn에 가까운 놈) 그리고 npn의 베이스에 100옴 정도의 저항을 붙이는 것이 좋습니다.
하지만 bjt는 Vce가 약 0.7v정도 무조건 걸리므로 nmos의 Vgs가 0.7이하로 안떨어지는데, 경우에 따라서는 12V부하가 완전히 꺼지지 않을 수 있습니다.
nmos를 logic level mosfet으로 바꾸고 아두이노에 직결하는 방법을 쓰거나 npn대신 2n7000같은 소신호 nmos를 사용하는 것을 권장합니다.
?
노예MS호 2019.12.08 20:47

일단 n-MOSFET이 완전히 꺼지지 않는 동작은 의도된 동작이 맞습니다. n BJT의 스위칭 동작을 통해 도통시에 MOSFET의 게이트로 향하는 전압이 떨어져서 저속회전, 개방시에 12V의 전압이 게이트에 걸려 최대 회전을 하는 방식의 동작이지요.

단지 제가 의문인 점은, 의도대로 1k 저항 2개 사이에서의 전압이 GND 기준 저속동작시 약 6V, 고속동작시 12V가 나오는데, 이를 MOSFET 게이트단에 이어주면 전압이 절반정도로 뚝 떨어집니다.

전자공학에서는 MOSFET이 그야말로 전압에서 발생하는 전계효과로 채널을 컨트롤하는것이라 가르치고, 때문에 게이트에 가해지는 전압으로부터 전류가 흐르지는 않는다고 하는데, 이는 마치 BJT의 베이스에 전압을 걸어주었을 때 전류가 흐르면서 전압강하가 일어나는것과 비슷한 현상입니다. 저는 왜 여기서 전압강하가 일어나는지가 궁금하네요.
?
DemonicBKN 2019.12.08 23:09

바이폴라랑 1k옴 2개만두고봤을때는 원하는대로 12v와 6v스위칭이 가능한데 이게 mosfet의 gate연결시 전압이 뚝떨어진다는 말인가요?
이론상으로는 mosfet는 gate와 body사이에 oxide가있으니 전압강하가 발생하면 안되긴 합니다.
그런데 저같은경우 부하단이 먹는 전류가 커서 외부전원을 전지로 사용했더니 출력제한때문에 전압강하가 발생한적 있긴합니다.
그런데 2.4w면 그럴이유가 딱히 없어보이긴하는데말이죠..
?
노예MS호 2019.12.08 23:17

저도 그게 의문입니다. 게이트에 연결하니 전압이 똑 떨어지는데 이유를 모르겠네요. 교수님한테 또 쫄래쫄래 쫒아가야 하는건지 ㅜ.ㅜ
?
퉁퉁이 2019.12.09 02:18

음... 회전이라는 표현을 쓰신거보니 아마 모터를 구동하는 것이 목표인거같은데... bjt던 fet이던 스위치로 사용하는 경우에는 무조건 완전 on 아니면 off로 사용하는 것을 권장합니다. 소자마다 특성도 다르고 보통 저렇게 중간에 어정쩡하게 두는 경우는 아날로그 증폭기에서나...
속도 조절을 원하신다면 pwm 제어를 하시는게 훨씬 편합니다.
학부생이시라면 혹시 졸업작품인가요...? 요즘이 딱 그 시즌인데 ㅋㅋ
?
퉁퉁이 2019.12.09 02:22

아 근데 전압이 6v 나오다가 게이트 연결했을때 전압이 떨어지는 거는 이상하네요 -_-?
단순히 회로도만 봐서는 모르겠고 실제 하드웨어를 봐야 원인을 확인할 수 있는 문제 같습니다.
취미로 하드웨어를 종종 만드는데, 책에는 없는 온갖 (열받는) 고려사항이 많더라구요...후...고통...
?
노예MS호 2019.12.09 14:10

학부생은 맞는데 아직 2학년이에유 ㅎㅎ
?
노예MS호 2019.12.09 14:19

안그래도 펄스폭변조 제어를 하고자 했는데 아두이노는 자체 출력이 5V고 모터는 12V 입력을 받아야해서 아두이노상에 프로그래밍 하는걸로는 펄스폭변조로 속도조절이 안되길래 굳이 저렇게 외부에 회로를 만들었습니다... 이 내용은 전력전자 전공서적에 있을까요? 이제 곧 3학년이라 전력전자 입문을 하긴 해야합니다
?
꿀먹은물고기 2019.12.09 15:38

그냥 속도 조절이 목표셨다면 LMD18200 모듈 사다가 쓰셔요. 훨씬 안정적일 겁니다.
?
노예MS호 2019.12.09 16:39

헉 그런 방법이...
?
꿀먹은물고기 2019.12.09 00:43

지나가던 로봇공학 박사과정생입니다..
항상 MOSFET 쓸때는 조금씩 테스트를 해보고 쓰지만...

뭐....붙여서 뚝 떨어진다면 전류문제겠죠.
혹시 시뮬레이션은 안해보셨습니까?
일단 TR 베이스에 저항이 안달려있어서 신호주면 TR이 켜지긴해도 흘리는 전류가 작아서 MOSFET 구동할 때 전압강하가 생기는 거같긴합니다.
?
꿀먹은물고기 2019.12.09 01:00

물론 저도 항상 MOSFET할때 한방에 설계를 못하는 모질이라..확실하지는 않습니다...
그래도 베이스에 저항한번 달아보세요.ㅋㅋ
사실 이론상 GATE Current 가 이론상은 0일지 모르겠지만..실제로는 어찌됐던 조금씩 필요하니까요..
소지섭 >> 차 칸 소 유 << 2019.12.09 02:17

지나가는 대학원생과 박사과정생....
대단해....
?
BOXU 2019.12.09 02:33

12전압원이 뭔가요? 실험실에 있는 가변 전압기 인가요?
혹시 전지거나 허용전력이 낮은 어댑터 같으거면 한번 실험실에있는 전압원으로 테스트해 보는건 어떠신가요?
?
노예MS호 2019.12.09 14:10

알리에서 흔히 파는 12V QC 트리거 썼읍니당... 실험실 테스트는 아무래도 종강시즌이라...어렵겠네요 ㅠㅠ
리나인버스 2019.12.09 16:59

Tr 바로위에 1 k 저항만 제거하고 구동을 0 볼트로 하면 가능할것 같은데요.
미쿠미쿠 2019.12.10 22:26

그라운드가 먼저 연결되지 않고서 동작시켰다면 전위차가 아두이노의 GPIO 출력인 5V 이상 나왔을 수도 있습니다.
그라운드를 먼저 연결해주셔야 합니다. USB A나 SATA, PCIE 등의 연결 단자들은 그라운드가 먼저 연결되도록 설계되어 있습니다. http://m.blog.daum.net/_blog/_m/articleView.do?blogid=091En&articleno=16099841

만약 트랜지스터들의 동작이 이상하다면 이미 손상되었을 수 있습니다. Vgs가 50V 이상이 되면 망가지는 녀석들이 많습니다.
접지가 안되거나 상태가 나쁜경우 충분히 나올 수 있는 전압입니다.

꿀먹은물고기님 말씀대로 모터 드라이버 쓰시는게 편할겁니다.

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